武漢工貿(mào)職業(yè)學(xué)院《機(jī)器視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用》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頁武漢工貿(mào)職業(yè)學(xué)院

《機(jī)器視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用》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(gè)小題，每小題2分，共30分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在ROS中，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的智能決策和規(guī)劃，常常使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法。假設(shè)要讓機(jī)器人根據(jù)環(huán)境信息自主選擇最優(yōu)的行動策略，以下關(guān)于機(jī)器學(xué)習(xí)在ROS中的應(yīng)用，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.可以使用強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練機(jī)器人的策略網(wǎng)絡(luò)，使其能夠根據(jù)獎勵(lì)信號做出決策B.監(jiān)督學(xué)習(xí)可以用于對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和預(yù)測，為決策提供依據(jù)C.無監(jiān)督學(xué)習(xí)可以用于發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的模式和結(jié)構(gòu)，但在機(jī)器人決策中應(yīng)用較少D.機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以直接在ROS節(jié)點(diǎn)中運(yùn)行，無需進(jìn)行任何適配和優(yōu)化2、假設(shè)要在ROS中實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有高精度定位要求的機(jī)器人，以下哪種傳感器融合方案可能是最優(yōu)的？（）A.激光雷達(dá)與慣性測量單元融合B.視覺傳感器與GPS融合C.超聲波傳感器與里程計(jì)融合D.單獨(dú)使用一種高精度傳感器請分別闡述每個(gè)傳感器融合方案在提高定位精度方面的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)3、ROS支持多種編程語言來開發(fā)節(jié)點(diǎn)。假設(shè)在一個(gè)項(xiàng)目中，同時(shí)使用了C++和Python編寫節(jié)點(diǎn)，以下關(guān)于跨語言通信和集成的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.ROS提供了統(tǒng)一的接口和機(jī)制，使得不同語言編寫的節(jié)點(diǎn)可以無障礙通信B.在跨語言通信中，數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換由ROS自動處理，無需開發(fā)者關(guān)心C.C++和Python節(jié)點(diǎn)可以共享相同的話題和服務(wù)，協(xié)同工作D.由于語言特性的差異，跨語言開發(fā)可能會導(dǎo)致性能下降和兼容性問題4、ROS中的導(dǎo)航棧（NavigationStack）通常包括以下哪些部分？（）（）A.全局規(guī)劃器B.局部規(guī)劃器C.控制器D.以上都是5、ROS（RobotOperatingSystem）中的節(jié)點(diǎn)（Node）之間通過（）進(jìn)行通信。A.消息隊(duì)列B.共享內(nèi)存C.網(wǎng)絡(luò)套接字D.以上都是6、對于ROS中的機(jī)器人定位系統(tǒng)，以下哪種技術(shù)常用于融合多種傳感器信息來提高定位精度？（）A.擴(kuò)展卡爾曼濾波B.無跡卡爾曼濾波C.粒子濾波D.蒙特卡羅定位。假設(shè)機(jī)器人同時(shí)使用激光雷達(dá)、慣性測量單元和全球定位系統(tǒng)等多種傳感器進(jìn)行定位，需要一種有效的融合算法來綜合利用這些傳感器的優(yōu)勢，上述哪種技術(shù)在多傳感器融合定位中更為可靠和精確，并闡述其原理和在ROS中的應(yīng)用7、在ROS系統(tǒng)中，對于機(jī)器人的動態(tài)建模和仿真，以下哪種工具或軟件包可能是最常用的？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.OpenRAVE請分別介紹每個(gè)選項(xiàng)的特點(diǎn)和在機(jī)器人動態(tài)建模與仿真中的應(yīng)用廣泛性8、在機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點(diǎn)（Node）是重要的組成部分。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)中有多個(gè)功能模塊，如傳感器數(shù)據(jù)采集、運(yùn)動控制、路徑規(guī)劃等，每個(gè)模塊作為一個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)運(yùn)行。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息時(shí)，通常使用以下哪種通信機(jī)制？（）A.話題（Topic）通信，發(fā)布者發(fā)布消息，訂閱者接收消息B.服務(wù)（Service）通信，客戶端發(fā)送請求，服務(wù)器響應(yīng)請求C.參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer），用于存儲和共享全局參數(shù)D.動作（Action）通信，支持長時(shí)間的任務(wù)執(zhí)行和反饋9、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于啟動機(jī)器人傳感器驅(qū)動程序的工具是？（）（）A.roslaunchsensor_driver.launchB.rosrunsensor_driverC.sensor_startD.以上都不是10、在ROS框架下，對于機(jī)器人的視覺感知處理，以下哪種工具或庫常被用于圖像識別和目標(biāo)檢測？（）A.OpenCVB.TensorFlowC.PyTorchD.Caffe。假設(shè)需要讓機(jī)器人實(shí)時(shí)識別和跟蹤特定的物體，圖像數(shù)據(jù)量大且復(fù)雜，對實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性要求較高，上述哪個(gè)選項(xiàng)能夠提供更強(qiáng)大和高效的視覺處理能力，并解釋其在ROS中的集成和應(yīng)用方式11、在一個(gè)基于ROS的機(jī)器人團(tuán)隊(duì)協(xié)作項(xiàng)目中，需要實(shí)現(xiàn)不同類型機(jī)器人之間的任務(wù)分配和協(xié)調(diào)。以下哪種策略和機(jī)制可能會被用于團(tuán)隊(duì)協(xié)作？（）A.基于任務(wù)優(yōu)先級的分配B.基于能力和資源的分配C.基于市場機(jī)制的資源交易D.以上都有可能12、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的自主探索和地圖更新時(shí)，假設(shè)機(jī)器人進(jìn)入了一個(gè)未知區(qū)域。以下關(guān)于探索策略和地圖更新方法的選擇，正確的是：（）A.隨機(jī)探索策略，同時(shí)逐步更新地圖B.基于邊界的探索策略，優(yōu)先探索未探索區(qū)域的邊界C.按照預(yù)設(shè)的路徑進(jìn)行探索，不進(jìn)行實(shí)時(shí)地圖更新D.以上探索策略和地圖更新方法都不可行13、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的可視化是非常重要的。假設(shè)需要實(shí)時(shí)顯示機(jī)器人的運(yùn)動軌跡、傳感器數(shù)據(jù)和模型等信息。以下關(guān)于ROS可視化工具的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.RViz（RobotVisualization）是一個(gè)常用的ROS可視化工具，可以顯示多種類型的數(shù)據(jù)B.Gazebo是一個(gè)用于機(jī)器人仿真的工具，可以與ROS集成進(jìn)行可視化和物理模擬C.在可視化過程中，可以通過插件擴(kuò)展RViz和Gazebo的功能D.一旦在RViz或Gazebo中設(shè)置了可視化布局，就不能再進(jìn)行更改和調(diào)整14、在ROS系統(tǒng)中，對于機(jī)器人的能耗優(yōu)化，以下哪種方法可能在不降低性能的前提下實(shí)現(xiàn)最大的節(jié)能效果？（）A.動態(tài)電壓頻率調(diào)整B.關(guān)閉部分傳感器C.降低運(yùn)動復(fù)雜度D.以上方法結(jié)合使用請?jiān)敿?xì)說明每個(gè)選項(xiàng)在能耗優(yōu)化中的作用和可能存在的限制15、ROS中的Gazebo可以模擬不同的環(huán)境條件。當(dāng)需要模擬惡劣天氣對機(jī)器人的影響時(shí)，以下哪個(gè)因素需要重點(diǎn)考慮？（）A.能見度B.地面摩擦力C.溫度D.以上因素都需要二、簡答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）解釋ROS中的畜牧養(yǎng)殖疾病診斷機(jī)器人中的診斷算法選擇。2、（本題5分）解釋ROS中的電力架線故障排除機(jī)器人中的故障排除流程。3、（本題5分）解釋如何在ROS中實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的軌跡規(guī)劃。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人操作系統(tǒng)在智能機(jī)器人中的融合越來越深入。請全面綜合分析人工智能算法如何在機(jī)器人操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)感知、學(xué)習(xí)、規(guī)劃和控制等功能，探討這種融合在提升機(jī)器人自主性和適應(yīng)性方面的潛力，以及在技術(shù)實(shí)現(xiàn)和性能優(yōu)化上的挑戰(zhàn)。2、（本題5分）隨著機(jī)器人在金融服務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用，如自助銀行服務(wù)、現(xiàn)金處理等，機(jī)器人操作系統(tǒng)需要具備高度的安全性和準(zhǔn)確性。請?jiān)敿?xì)綜合分析其在身份識別、貨幣處理、風(fēng)險(xiǎn)防范等方面的技術(shù)措施，探討金融服務(wù)機(jī)器人在提升服務(wù)效率和客戶體驗(yàn)方面的潛力，以及在金融監(jiān)管和合規(guī)方面的要求。3、（本題5分）對于具有復(fù)雜機(jī)械傳動系統(tǒng)的機(jī)器人，ROS在傳動誤差補(bǔ)償和運(yùn)動平滑控制方面具有重要意義。請深入綜合分析ROS中的相關(guān)技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方法，以及如何提高機(jī)器人的運(yùn)動品質(zhì)。4、（本題5分）在機(jī)器人的垃圾分揀應(yīng)用中，ROS怎樣準(zhǔn)確識別垃圾種類和實(shí)現(xiàn)快速分揀動作。請?jiān)敿?xì)綜合分析ROS中的視覺識別技術(shù)、機(jī)械臂控制和分揀策略。5、（本題5分）對于用于風(fēng)電場葉片巡檢的機(jī)器人，研究操作系統(tǒng)在高空作業(yè)管理、葉片表面檢測、缺陷評估和能源自主供應(yīng)方面的關(guān)鍵功能。分析操作系統(tǒng)如何應(yīng)對風(fēng)電場復(fù)雜的