陜西師范大學(xué)《機(jī)器視覺與圖像處理》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁陜西師范大學(xué)

《機(jī)器視覺與圖像處理》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在ROS中，動作（Action）常用于需要長時間執(zhí)行且需要反饋的任務(wù)。假設(shè)一個機(jī)器人執(zhí)行抓取物體的動作，如果在執(zhí)行過程中遇到意外阻礙，應(yīng)該如何處理？（）A.停止動作并報告錯誤B.嘗試強(qiáng)行完成動作C.忽略阻礙，繼續(xù)執(zhí)行D.自動切換到備用動作2、ROS中的服務(wù)（Service）通信常用于請求-響應(yīng)模式。假設(shè)有一個機(jī)器人需要執(zhí)行一項復(fù)雜的任務(wù)，該任務(wù)需要多個步驟，并且每個步驟都需要確認(rèn)是否成功完成。以下哪種方式可以有效地實現(xiàn)這種任務(wù)的管理和控制？（）A.創(chuàng)建多個服務(wù)，每個服務(wù)對應(yīng)一個任務(wù)步驟B.使用一個服務(wù)，通過傳遞不同的參數(shù)來表示不同的任務(wù)步驟C.放棄服務(wù)通信，改用話題通信來實現(xiàn)任務(wù)管理D.將整個任務(wù)作為一個單獨的節(jié)點，不使用服務(wù)通信3、ROS中的參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）用于存儲和共享全局參數(shù)。當(dāng)多個節(jié)點同時嘗試修改同一個參數(shù)時，以下哪種處理方式是正確的？（）A.最后修改的節(jié)點生效B.第一個修改的節(jié)點生效C.隨機(jī)選擇一個節(jié)點的修改生效D.所有修改都被拒絕，保持參數(shù)不變4、機(jī)器人在執(zhí)行重復(fù)任務(wù)時，容易出現(xiàn)疲勞和磨損，影響其性能和壽命。假設(shè)一個機(jī)器人需要長時間進(jìn)行同一種裝配操作。以下哪種方法能夠有效地監(jiān)測機(jī)器人的健康狀況，并提前預(yù)測可能的故障？（）A.基于振動分析的監(jiān)測B.基于溫度監(jiān)測的診斷C.基于電流監(jiān)測的評估D.以上方法綜合運用5、假設(shè)要在ROS中實現(xiàn)機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制，以下哪種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和協(xié)議的組合是較為合適的？（）A.Wi-Fi與TCP/IPB.藍(lán)牙與UDPC.Zigbee與HTTPD.4G與FTP請分析每個選項在遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制中的性能、穩(wěn)定性和適用范圍6、當(dāng)使用ROS控制一個輪式機(jī)器人在不平坦的地面上穩(wěn)定行駛時，需要考慮機(jī)器人的懸掛系統(tǒng)和動態(tài)平衡控制。以下哪種控制算法和傳感器融合技術(shù)可能會被用于解決這個問題？（）A.基于模型預(yù)測控制和多傳感器融合B.反饋線性化控制和慣性導(dǎo)航C.自適應(yīng)魯棒控制和視覺里程計D.以上都有可能7、當(dāng)使用ROS開發(fā)一個水下探測機(jī)器人時，需要考慮水壓對機(jī)器人結(jié)構(gòu)和電子設(shè)備的影響，以及水下通信的限制。以下哪種設(shè)計和技術(shù)可能有助于解決這些問題？（）A.抗壓外殼設(shè)計和水聲通信編碼B.密封艙設(shè)計和水下定位系統(tǒng)C.低功耗電子設(shè)備和光學(xué)通信D.以上都有可能8、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的資源管理至關(guān)重要，特別是在處理多個并發(fā)任務(wù)和有限的計算資源時。假設(shè)一個機(jī)器人同時執(zhí)行視覺識別、路徑規(guī)劃和運動控制任務(wù)。以下哪種資源調(diào)度策略能夠確保關(guān)鍵任務(wù)及時獲得所需資源，同時提高系統(tǒng)的整體效率？（）A.先來先服務(wù)（FCFS）B.優(yōu)先級調(diào)度C.時間片輪轉(zhuǎn)D.最短作業(yè)優(yōu)先9、在ROS環(huán)境下，為了提高機(jī)器人系統(tǒng)的實時性能和響應(yīng)速度，需要對軟件進(jìn)行優(yōu)化和硬件進(jìn)行選型。以下哪種方法和硬件配置可能會有助于實現(xiàn)這個目標(biāo)？（）A.多核處理器和實時操作系統(tǒng)B.高速通信總線和專用運動控制卡C.優(yōu)化算法和內(nèi)存管理D.以上都有可能10、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個具有機(jī)械臂的機(jī)器人時，需要對機(jī)械臂的逆運動學(xué)求解進(jìn)行優(yōu)化，以提高控制精度和速度。以下哪種方法能夠更有效地解決逆運動學(xué)問題？（）A.數(shù)值求解方法，如迭代法B.解析求解方法，基于數(shù)學(xué)模型C.隨機(jī)猜測關(guān)節(jié)角度D.不進(jìn)行逆運動學(xué)求解，直接控制關(guān)節(jié)11、ROS中的機(jī)器人仿真在開發(fā)和測試中起著重要作用。假設(shè)要對一個新設(shè)計的機(jī)器人進(jìn)行性能評估和算法驗證，需要在仿真環(huán)境中模擬其與真實世界的交互。以下哪種ROS支持的仿真工具和環(huán)境最能逼真地模擬機(jī)器人的行為和環(huán)境反饋？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.自行開發(fā)簡單的仿真程序12、在機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點之間進(jìn)行通信的一種常見方式是發(fā)布/訂閱機(jī)制。假設(shè)一個機(jī)器人系統(tǒng)中有一個節(jié)點負(fù)責(zé)發(fā)布傳感器數(shù)據(jù)，另一個節(jié)點負(fù)責(zé)接收并處理這些數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)布節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率過高，可能會導(dǎo)致接收節(jié)點處理不過來。以下哪種方法可以有效地解決這個問題？（）A.增加接收節(jié)點的計算資源B.降低發(fā)布節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率C.在發(fā)布節(jié)點和接收節(jié)點之間添加緩存機(jī)制D.重新設(shè)計節(jié)點的通信協(xié)議13、在一個使用ROS的水下機(jī)器人項目中，如果水的阻力模型不準(zhǔn)確，會對機(jī)器人的運動控制產(chǎn)生什么影響？（）A.運動軌跡偏差，能耗增加B.運動更高效C.阻力自動補(bǔ)償D.對運動沒有影響14、當(dāng)使用ROS控制一個具有多個自由度的機(jī)器人關(guān)節(jié)時，需要進(jìn)行復(fù)雜的運動學(xué)和動力學(xué)解算。以下哪種方法和工具可能會被用于關(guān)節(jié)控制？（）A.正逆運動學(xué)求解器和動力學(xué)庫B.智能優(yōu)化算法和模型預(yù)測控制C.自適應(yīng)控制和反饋線性化D.以上都有可能15、ROS中的機(jī)器人操作系統(tǒng)更新和版本管理是重要的維護(hù)工作。以下哪種方式能夠確保更新過程的順利和穩(wěn)定？（）A.自動在線更新B.手動下載安裝C.忽略更新，使用舊版本D.定期備份后更新請分析每個選項在操作系統(tǒng)更新中的風(fēng)險和優(yōu)勢二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）解釋ROS中的系統(tǒng)部署和發(fā)布流程。2、（本題5分）ROS中的智能導(dǎo)航模塊優(yōu)化。3、（本題5分）ROS中的運動平滑性評估指標(biāo)。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）假設(shè)開發(fā)一個ROS驅(qū)動的極地科學(xué)考察機(jī)器人，需要在極端寒冷和惡劣的環(huán)境中工作。全面分析ROS在低溫保護(hù)、能源供應(yīng)、冰層探測以及遠(yuǎn)程監(jiān)控方面的關(guān)鍵問題和解決方法。2、（本題5分）對于一個使用ROS的城市排水管道檢測機(jī)器人項目，負(fù)責(zé)檢查管道內(nèi)部狀況。仔細(xì)分析ROS在管道狹窄空間穿越、故障檢測精度、有害氣體防護(hù)以及數(shù)據(jù)實時傳輸方面的挑戰(zhàn)和應(yīng)對措施。3、（本題5分）機(jī)器人操作系統(tǒng)在空間探索中的應(yīng)用具有重要意義。請綜合分析在行星探測、空間站維護(hù)等任務(wù)中，操作系統(tǒng)如何適應(yīng)太空環(huán)境的極端條件，實現(xiàn)遠(yuǎn)程操控、自主導(dǎo)航和能源管理，以及面臨的太空輻射、通信延遲等技術(shù)難題和解決思路。4、（本題5分）在一個造紙廠，ROS驅(qū)動的機(jī)器人進(jìn)行紙張搬運和質(zhì)量抽檢。仔細(xì)分析ROS在紙張柔軟材質(zhì)處理、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)判斷、搬運效率提升以及潮濕環(huán)境適應(yīng)方面的挑戰(zhàn)和應(yīng)對策略。5、（本題5分）對于一個使用ROS的地鐵隧道維護(hù)機(jī)器人系統(tǒng)，負(fù)責(zé)檢查隧道壁的狀況和進(jìn)行簡單修復(fù)。全面分析ROS在隧道狹小空間操作、軌道行駛安全、數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確性以及與地鐵運營系統(tǒng)的協(xié)調(diào)