武漢音樂學(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

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2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)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、當(dāng)在ROS中進(jìn)行機(jī)器人路徑規(guī)劃時(shí)，以下哪種算法常用于在復(fù)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(shè)機(jī)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(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的最短且無碰撞路徑，同時(shí)考慮環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化，上述哪種算法更適合，并闡述其特點(diǎn)和適用場(chǎng)景2、在機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點(diǎn)之間的通信是通過主題（Topic）、服務(wù)（Service）和動(dòng)作（Action）等方式實(shí)現(xiàn)的。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人需要實(shí)時(shí)獲取傳感器數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，同時(shí)根據(jù)處理結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。以下哪種通信方式最適合實(shí)現(xiàn)這種高實(shí)時(shí)性和頻繁數(shù)據(jù)交互的需求？（）A.僅使用主題進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)布和訂閱B.主要依靠服務(wù)進(jìn)行請(qǐng)求和響應(yīng)C.結(jié)合使用主題和服務(wù)D.采用動(dòng)作來進(jìn)行復(fù)雜的交互3、ROS中的任務(wù)調(diào)度策略對(duì)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(huì)導(dǎo)致什么情況？（）A.某些任務(wù)長(zhǎng)時(shí)間等待，資源浪費(fèi)B.系統(tǒng)性能提升C.任務(wù)執(zhí)行更公平D.資源自動(dòng)優(yōu)化分配4、ROS中的感知功能對(duì)于機(jī)器人與環(huán)境的交互至關(guān)重要。假設(shè)機(jī)器人需要識(shí)別不同形狀和顏色的物體，以下哪種感知技術(shù)在ROS中可能被應(yīng)用？（）A.語音識(shí)別B.機(jī)器視覺C.紅外感知D.超聲波感知5、ROS中的日志（Logging）功能對(duì)于調(diào)試和故障診斷非常重要。假設(shè)在機(jī)器人運(yùn)行過程中出現(xiàn)異常，以下關(guān)于日志使用的描述，正確的是：（）A.只記錄關(guān)鍵信息，避免日志文件過大B.詳細(xì)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(jìn)行調(diào)試D.日志的記錄級(jí)別和內(nèi)容對(duì)故障診斷沒有幫助6、在ROS中，對(duì)于機(jī)器人的任務(wù)調(diào)度和資源分配，需要考慮多個(gè)并發(fā)的任務(wù)和有限的計(jì)算資源。假設(shè)有多個(gè)不同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)同時(shí)請(qǐng)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(wù)的及時(shí)性？（）A.先到先服務(wù)調(diào)度B.優(yōu)先級(jí)調(diào)度C.隨機(jī)調(diào)度D.平均分配資源調(diào)度7、以下哪個(gè)是機(jī)器人操作系統(tǒng)中用于處理機(jī)器人關(guān)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(jī)器人操作系統(tǒng)中的任務(wù)分配是一個(gè)復(fù)雜的問題，特別是在多機(jī)器人系統(tǒng)中。假設(shè)一個(gè)由多個(gè)不同類型機(jī)器人組成的團(tuán)隊(duì)，需要完成一系列相互關(guān)聯(lián)的任務(wù)。以下哪種任務(wù)分配算法能夠考慮機(jī)器人的能力差異和任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，實(shí)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(dāng)在ROS中集成第三方庫(kù)和驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，可能會(huì)遇到兼容性和接口匹配的問題。假設(shè)要將一個(gè)新的電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(qiáng)行修改驅(qū)動(dòng)程序代碼以適應(yīng)ROSB.對(duì)ROS進(jìn)行大量修改來匹配驅(qū)動(dòng)程序C.尋找與ROS兼容的驅(qū)動(dòng)程序版本或進(jìn)行適配開發(fā)D.放棄集成，使用其他替代方案10、ROS中的動(dòng)作反饋（ActionFeedback）通常包含以下哪些信息？（）（）A.任務(wù)進(jìn)度B.中間狀態(tài)C.兩者皆有D.以上都不是11、ROS中的坐標(biāo)變換在機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制和感知中起著關(guān)鍵作用。假設(shè)有一個(gè)移動(dòng)機(jī)器人，其身上安裝了激光雷達(dá)和攝像頭，同時(shí)機(jī)器人在一個(gè)環(huán)境中移動(dòng)。為了將激光雷達(dá)和攝像頭獲取的數(shù)據(jù)統(tǒng)一到機(jī)器人的坐標(biāo)系下，需要進(jìn)行坐標(biāo)變換。以下關(guān)于坐標(biāo)變換的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用TF（TransformFramework）庫(kù)來實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)變換B.坐標(biāo)變換需要確定源坐標(biāo)系和目標(biāo)坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)和平移關(guān)系C.一旦完成坐標(biāo)變換，在不同坐標(biāo)系下獲取的數(shù)據(jù)可以直接進(jìn)行融合和分析，無需進(jìn)一步處理D.坐標(biāo)變換可能會(huì)引入一定的誤差，需要進(jìn)行誤差評(píng)估和補(bǔ)償12、在ROS中，為了提高機(jī)器人系統(tǒng)的性能和實(shí)時(shí)性，常常需要進(jìn)行優(yōu)化。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人節(jié)點(diǎn)的計(jì)算量較大，導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)延遲，以下關(guān)于優(yōu)化的方法，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以對(duì)算法進(jìn)行優(yōu)化，減少計(jì)算復(fù)雜度B.使用多線程或多進(jìn)程技術(shù)并行處理任務(wù)，提高效率C.減少節(jié)點(diǎn)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(guān)注軟件層面，硬件性能對(duì)系統(tǒng)性能沒有影響13、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個(gè)具有人機(jī)交互功能的機(jī)器人時(shí)，需要選擇一種合適的用戶界面（UI）框架來實(shí)現(xiàn)與用戶的通信和控制指令輸入。假設(shè)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(gè)UI框架是較好的選擇？（）A.QtB.TkinterC.GTK+D.wxWidgets14、當(dāng)在ROS中進(jìn)行機(jī)器人的路徑規(guī)劃時(shí)，如果環(huán)境動(dòng)態(tài)變化頻繁，以下哪種策略較為合適？（）A.實(shí)時(shí)重新規(guī)劃路徑B.按照原規(guī)劃路徑繼續(xù)前進(jìn)C.暫停運(yùn)動(dòng)，等待環(huán)境穩(wěn)定D.隨機(jī)選擇新的路徑15、ROS中的動(dòng)作（Action）與服務(wù)（Service）的主要區(qū)別在于（）（）A.動(dòng)作支持反饋和結(jié)果B.服務(wù)支持反饋和結(jié)果C.動(dòng)作是一次性的D.服務(wù)是異步的二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）描述ROS在教育機(jī)器人中的作用。2、（本題5分）簡(jiǎn)述ROS中的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)樣本處理機(jī)器人中的處理流程優(yōu)化。3、（本題5分）簡(jiǎn)述ROS中的交通疏導(dǎo)智能決策機(jī)器人中的決策算法優(yōu)化。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在機(jī)器人的故障診斷和容錯(cuò)控制方面，ROS需要具備相應(yīng)的機(jī)制和策略。請(qǐng)深入綜合分析ROS如何實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人硬件和軟件故障的監(jiān)測(cè)、診斷和恢復(fù)，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(jī)器人操作系統(tǒng)在智能工廠中的應(yīng)用需要實(shí)現(xiàn)與其他生產(chǎn)設(shè)備和管理系統(tǒng)的無縫集成。請(qǐng)?jiān)敿?xì)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(shù)挑戰(zhàn)和解決方案，探討智能工廠中機(jī)器人操作系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)和對(duì)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的影響。3、（本題5分）在機(jī)器人的木材加工應(yīng)用中，ROS怎樣進(jìn)行精確的切割和雕刻操作。請(qǐng)?jiān)敿?xì)綜合分析ROS的刀具路徑規(guī)劃、木材材質(zhì)識(shí)別和加工誤差補(bǔ)償技術(shù)。4、（本題5分）對(duì)于具有多個(gè)自由度的水下機(jī)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(qǐng)深入綜合分析ROS中的控制方法和算法優(yōu)化，以及如何應(yīng)對(duì)水流等干擾因素。5、（本題5分）對(duì)于一個(gè)使用ROS的城市垃圾分揀機(jī)器人項(xiàng)目，負(fù)責(zé)對(duì)城市垃圾進(jìn)行分類處理。仔細(xì)分析ROS在垃圾種類識(shí)別、分揀動(dòng)作精準(zhǔn)控制、異味處理以及垃圾處理效率方