武漢音樂學院《機器視覺系統(tǒng)設計與應用》2023-2024學年第一學期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學號：凡年級專業(yè)、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁武漢音樂學院《機器視覺系統(tǒng)設計與應用》

2023-2024學年第一學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、當在ROS中進行機器人路徑規(guī)劃時，以下哪種算法常用于在復雜環(huán)境中找到最優(yōu)路徑？（）A.A*算法B.Dijkstra算法C.RRT算法D.蟻群算法。假設機器人需要在充滿障礙物的室內(nèi)環(huán)境中快速找到一條從起始點到目標點的最短且無碰撞路徑，同時考慮環(huán)境的動態(tài)變化，上述哪種算法更適合，并闡述其特點和適用場景2、在機器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點之間的通信是通過主題（Topic）、服務（Service）和動作（Action）等方式實現(xiàn)的。假設一個機器人需要實時獲取傳感器數(shù)據(jù)并進行處理，同時根據(jù)處理結果執(zhí)行相應的動作。以下哪種通信方式最適合實現(xiàn)這種高實時性和頻繁數(shù)據(jù)交互的需求？（）A.僅使用主題進行數(shù)據(jù)發(fā)布和訂閱B.主要依靠服務進行請求和響應C.結合使用主題和服務D.采用動作來進行復雜的交互3、ROS中的任務調(diào)度策略對于系統(tǒng)資源的利用效率有很大影響。如果調(diào)度策略不合理，可能會導致什么情況？（）A.某些任務長時間等待，資源浪費B.系統(tǒng)性能提升C.任務執(zhí)行更公平D.資源自動優(yōu)化分配4、ROS中的感知功能對于機器人與環(huán)境的交互至關重要。假設機器人需要識別不同形狀和顏色的物體，以下哪種感知技術在ROS中可能被應用？（）A.語音識別B.機器視覺C.紅外感知D.超聲波感知5、ROS中的日志（Logging）功能對于調(diào)試和故障診斷非常重要。假設在機器人運行過程中出現(xiàn)異常，以下關于日志使用的描述，正確的是：（）A.只記錄關鍵信息，避免日志文件過大B.詳細記錄所有信息，便于全面分析問題C.不使用日志功能，通過打印輸出進行調(diào)試D.日志的記錄級別和內(nèi)容對故障診斷沒有幫助6、在ROS中，對于機器人的任務調(diào)度和資源分配，需要考慮多個并發(fā)的任務和有限的計算資源。假設有多個不同優(yōu)先級的任務同時請求資源，以下哪種調(diào)度策略能夠更好地平衡系統(tǒng)性能和任務的及時性？（）A.先到先服務調(diào)度B.優(yōu)先級調(diào)度C.隨機調(diào)度D.平均分配資源調(diào)度7、以下哪個是機器人操作系統(tǒng)中用于處理機器人關節(jié)狀態(tài)信息的消息類型？（）（）A.sensor_msgs/JointStateB.geometry_msgs/PoseC.std_msgs/StringD.以上都不是8、機器人操作系統(tǒng)中的任務分配是一個復雜的問題，特別是在多機器人系統(tǒng)中。假設一個由多個不同類型機器人組成的團隊，需要完成一系列相互關聯(lián)的任務。以下哪種任務分配算法能夠考慮機器人的能力差異和任務的優(yōu)先級，實現(xiàn)最優(yōu)的分配方案？（）A.合同網(wǎng)協(xié)議B.匈牙利算法C.蟻群優(yōu)化算法D.粒子群優(yōu)化算法9、當在ROS中集成第三方庫和驅動程序時，可能會遇到兼容性和接口匹配的問題。假設要將一個新的電機驅動程序集成到ROS系統(tǒng)中，以下哪種方法能夠最有效地解決可能出現(xiàn)的兼容性問題和接口不一致的情況？（）A.強行修改驅動程序代碼以適應ROSB.對ROS進行大量修改來匹配驅動程序C.尋找與ROS兼容的驅動程序版本或進行適配開發(fā)D.放棄集成，使用其他替代方案10、ROS中的動作反饋（ActionFeedback）通常包含以下哪些信息？（）（）A.任務進度B.中間狀態(tài)C.兩者皆有D.以上都不是11、ROS中的坐標變換在機器人的運動控制和感知中起著關鍵作用。假設有一個移動機器人，其身上安裝了激光雷達和攝像頭，同時機器人在一個環(huán)境中移動。為了將激光雷達和攝像頭獲取的數(shù)據(jù)統(tǒng)一到機器人的坐標系下，需要進行坐標變換。以下關于坐標變換的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用TF（TransformFramework）庫來實現(xiàn)坐標變換B.坐標變換需要確定源坐標系和目標坐標系之間的旋轉和平移關系C.一旦完成坐標變換，在不同坐標系下獲取的數(shù)據(jù)可以直接進行融合和分析，無需進一步處理D.坐標變換可能會引入一定的誤差，需要進行誤差評估和補償12、在ROS中，為了提高機器人系統(tǒng)的性能和實時性，常常需要進行優(yōu)化。假設一個機器人節(jié)點的計算量較大，導致系統(tǒng)響應延遲，以下關于優(yōu)化的方法，哪一項是不正確的？（）A.可以對算法進行優(yōu)化，減少計算復雜度B.使用多線程或多進程技術并行處理任務，提高效率C.減少節(jié)點之間的通信數(shù)據(jù)量，避免不必要的消息傳遞D.優(yōu)化只需要關注軟件層面，硬件性能對系統(tǒng)性能沒有影響13、當在ROS中開發(fā)一個具有人機交互功能的機器人時，需要選擇一種合適的用戶界面（UI）框架來實現(xiàn)與用戶的通信和控制指令輸入。假設要考慮界面的美觀性、易用性和與ROS系統(tǒng)的集成性，以下哪個UI框架是較好的選擇？（）A.QtB.TkinterC.GTK+D.wxWidgets14、當在ROS中進行機器人的路徑規(guī)劃時，如果環(huán)境動態(tài)變化頻繁，以下哪種策略較為合適？（）A.實時重新規(guī)劃路徑B.按照原規(guī)劃路徑繼續(xù)前進C.暫停運動，等待環(huán)境穩(wěn)定D.隨機選擇新的路徑15、ROS中的動作（Action）與服務（Service）的主要區(qū)別在于（）（）A.動作支持反饋和結果B.服務支持反饋和結果C.動作是一次性的D.服務是異步的二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）描述ROS在教育機器人中的作用。2、（本題5分）簡述ROS中的醫(yī)學實驗樣本處理機器人中的處理流程優(yōu)化。3、（本題5分）簡述ROS中的交通疏導智能決策機器人中的決策算法優(yōu)化。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在機器人的故障診斷和容錯控制方面，ROS需要具備相應的機制和策略。請深入綜合分析ROS如何實現(xiàn)對機器人硬件和軟件故障的監(jiān)測、診斷和恢復，以及在故障情況下如何保障系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。2、（本題5分）機器人操作系統(tǒng)在智能工廠中的應用需要實現(xiàn)與其他生產(chǎn)設備和管理系統(tǒng)的無縫集成。請詳細綜合分析其在工業(yè)通信協(xié)議支持、數(shù)據(jù)交互、生產(chǎn)流程優(yōu)化等方面的技術挑戰(zhàn)和解決方案，探討智能工廠中機器人操作系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和對制造業(yè)轉型升級的影響。3、（本題5分）在機器人的木材加工應用中，ROS怎樣進行精確的切割和雕刻操作。請詳細綜合分析ROS的刀具路徑規(guī)劃、木材材質(zhì)識別和加工誤差補償技術。4、（本題5分）對于具有多個自由度的水下機器人，ROS在姿態(tài)穩(wěn)定控制和深度調(diào)節(jié)方面面臨挑戰(zhàn)。請深入綜合分析ROS中的控制方法和算法優(yōu)化，以及如何應對水流等干擾因素。5、（本題5分）對于一個使用ROS的城市垃圾分揀機器人項目，負責對城市垃圾進行分類處理。仔細分析ROS在垃圾種類識別、分揀動作精準控制、異味處理以及垃圾處理效率方