東北電力大學(xué)《機器視覺及傳感系統(tǒng)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《機器視覺及傳感系統(tǒng)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40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、ROS中的機器人軟件測試是保證系統(tǒng)可靠性的重要環(huán)節(jié)。以下哪種測試方法能夠更全面地檢測軟件的功能和性能？（）A.單元測試B.集成測試C.系統(tǒng)測試D.以上都需要請分別說明每個測試方法的重點和在機器人軟件測試中的作用2、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個需要適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境變化的機器人時，以下哪種機器學(xué)習(xí)模型用于環(huán)境感知和適應(yīng)可能是最有潛力的？（）A.生成對抗網(wǎng)絡(luò)B.循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)C.自編碼器D.決策樹請詳細分析每個機器學(xué)習(xí)模型在處理復(fù)雜環(huán)境變化中的特點和應(yīng)用可能性3、在基于ROS的機器人視覺導(dǎo)航中，當(dāng)環(huán)境光照條件變化較大時，以下哪種圖像處理方法能夠提高導(dǎo)航的穩(wěn)定性？（）A.直方圖均衡化B.邊緣檢測C.圖像分割D.圖像壓縮請分別解釋每個圖像處理方法在應(yīng)對光照變化時的效果和對導(dǎo)航穩(wěn)定性的影響4、在基于ROS的機器人感知系統(tǒng)中，當(dāng)需要同時處理聲音和圖像信息時，以下哪種數(shù)據(jù)同步方法能夠確保信息的準確性和及時性？（）A.基于時間戳的同步B.基于事件觸發(fā)的同步C.異步處理，后期整合D.不進行同步，分別處理請解釋每個選項在數(shù)據(jù)同步中的工作方式和可能帶來的效果5、在機器人操作系統(tǒng)中，用于描述機器人運動狀態(tài)的常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是？（）（）A.向量B.矩陣C.四元數(shù)D.以上都是6、在一個ROS系統(tǒng)中，需要實現(xiàn)機器人的視覺伺服控制，即根據(jù)視覺反饋來調(diào)整機器人的運動。以下哪種視覺特征和控制算法可能會被用于視覺伺服？（）A.基于圖像的特征和比例積分微分控制B.基于深度信息的特征和模型預(yù)測控制C.基于目標跟蹤的特征和自適應(yīng)控制D.以上都有可能7、假設(shè)要在ROS中開發(fā)一個能夠在惡劣天氣條件下工作的戶外機器人，需要考慮防水、防塵和溫度適應(yīng)性。以下哪種防護措施和熱管理方法可能會被用于戶外機器人？（）A.密封設(shè)計和防水涂層B.防塵濾網(wǎng)和散熱系統(tǒng)C.溫度傳感器和加熱/冷卻裝置D.以上都有可能8、在一個ROS系統(tǒng)中，需要實現(xiàn)機器人的能源管理和優(yōu)化，以延長機器人的工作時間。以下哪種方法和策略可能會被用于能源管理？（）A.動態(tài)電源管理和能量回收B.低功耗組件選擇和任務(wù)調(diào)度C.電池狀態(tài)監(jiān)測和節(jié)能算法D.以上都有可能9、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器人的影響時，以下哪個因素需要重點考慮？（）A.能見度B.地面摩擦力C.溫度D.以上因素都需要10、ROS支持分布式機器人系統(tǒng)的開發(fā)。假設(shè)一個分布式機器人系統(tǒng)由多個通過網(wǎng)絡(luò)連接的機器人組成，以下關(guān)于分布式通信和同步的描述，正確的是：（）A.依賴ROS的默認通信機制，無需特殊處理分布式同步問題B.使用時間同步協(xié)議，確保各個機器人的時間基準一致C.忽略分布式環(huán)境中的通信延遲和丟包，對系統(tǒng)性能影響不大D.分布式機器人系統(tǒng)無法實現(xiàn)有效的通信和同步11、ROS中的動作反饋（ActionFeedback）通常包含以下哪些信息？（）（）A.任務(wù)進度B.中間狀態(tài)C.兩者皆有D.以上都不是12、在機器人操作系統(tǒng)中，用于啟動機器人自主導(dǎo)航功能的工具是？（）（）A.move_baseB.amclC.navigation_stackD.以上都是13、假設(shè)在ROS中開發(fā)一個用于空間探索的機器人，需要應(yīng)對極端的溫度、輻射和通信延遲等問題。以下哪種技術(shù)和設(shè)計方法可能有助于解決這些挑戰(zhàn)？（）A.熱防護設(shè)計和抗輻射電子設(shè)備B.自主決策算法和深空通信協(xié)議C.能源管理系統(tǒng)和容錯設(shè)計D.以上都有可能14、在ROS控制的機器人視覺跟蹤任務(wù)中，如果目標物體被短暫遮擋，以下哪種處理方式較為合理？（）A.依據(jù)之前的運動軌跡進行預(yù)測跟蹤B.停止跟蹤，等待目標重新出現(xiàn)C.隨機選擇新的目標進行跟蹤D.切換到其他跟蹤算法15、當(dāng)使用ROS控制機器人的關(guān)節(jié)運動時，以下哪種控制器類型常用于實現(xiàn)精確的位置控制？（）A.PID控制器B.模糊控制器C.自適應(yīng)控制器D.魯棒控制器。假設(shè)機器人的關(guān)節(jié)需要高精度地到達指定位置，并且在受到外界干擾時仍能保持穩(wěn)定，上述哪種控制器能夠更好地滿足這一要求，并詳細說明其控制原理和參數(shù)調(diào)整方法16、在ROS框架下，對于機器人的動態(tài)環(huán)境適應(yīng)能力，以下哪種技術(shù)能夠?qū)崟r更新地圖和規(guī)劃路徑？（）A.即時定位與地圖構(gòu)建（SLAM）B.動態(tài)窗口法C.基于采樣的規(guī)劃D.以上都是。假設(shè)機器人在動態(tài)環(huán)境中運行，環(huán)境中的障礙物可能會移動或出現(xiàn)新的障礙物，需要實時調(diào)整地圖和路徑規(guī)劃，上述哪種技術(shù)能夠提供更快速和有效的適應(yīng)能力，并闡述其在ROS中的實現(xiàn)和應(yīng)用17、ROS支持多種機器人編程語言的接口。假設(shè)需要在一個項目中同時使用C++和Python編寫節(jié)點，以下關(guān)于語言接口的描述，正確的是？（）A.C++和Python節(jié)點之間不能直接通信，需要通過中間件轉(zhuǎn)換B.可以在C++節(jié)點中調(diào)用Python函數(shù)，反之亦然C.不同語言編寫的節(jié)點在性能上會有很大的差異D.混合使用多種語言會導(dǎo)致代碼可讀性和可維護性下降18、機器人操作系統(tǒng)中的動作客戶端（ActionClient）主要用于發(fā)起哪種類型的請求？（）（）A.一次性任務(wù)請求B.周期性任務(wù)請求C.長時間運行的任務(wù)請求D.以上都不是19、在ROS環(huán)境下，對于機器人的軌跡規(guī)劃，以下哪種方法能夠生成平滑且符合動力學(xué)約束的運動軌跡？（）A.五次多項式插值B.樣條曲線擬合C.貝塞爾曲線D.B樣條曲線。假設(shè)機器人需要執(zhí)行復(fù)雜的連續(xù)動作，如機械臂的抓取操作，軌跡需要滿足關(guān)節(jié)速度、加速度等動力學(xué)約束，同時保證運動的平滑性，上述哪種方法能夠更好地生成理想的軌跡，并詳細解釋其原理和參數(shù)設(shè)置20、在ROS中，為了提高代碼的可讀性和可維護性，常常使用命名空間（Namespace）。假設(shè)一個大型機器人系統(tǒng)中有多個相似的功能模塊，以下關(guān)于命名空間的作用，哪一項是不正確的？（）A.命名空間可以避免話題和服務(wù)名稱的沖突，提高系統(tǒng)的可擴展性B.通過使用不同的命名空間，可以將相關(guān)的節(jié)點和資源組織在一起，便于管理C.命名空間對節(jié)點之間的通信沒有影響，節(jié)點可以跨越命名空間進行通信D.命名空間可以增加代碼的復(fù)雜性，一般情況下應(yīng)盡量避免使用二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）ROS在食品加工機器人中的實現(xiàn)。2、（本題5分）ROS中的智能感知融合策略。3、（本題5分）解釋ROS中的動作（Action）機制。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）使用ROS為家庭服務(wù)機器人設(shè)計一個語音交互模塊，能夠理解并執(zhí)行用戶的語音指令。2、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個青蛙養(yǎng)殖場青蛙抓捕機器人的快速抓捕與分類系統(tǒng)。3、（本題5分）在ROS框架下，為沙漠綠化機器人設(shè)計一個樹苗種植和澆水系統(tǒng)。4、（本題5分）設(shè)計一個使用ROS的林蛙養(yǎng)殖場林蛙監(jiān)測與保護機器人的棲息地監(jiān)測與保護系統(tǒng)。5、（本題5分）在ROS環(huán)境下搭建一個梭子蟹養(yǎng)殖場梭子蟹分揀機器人的大小分揀與計數(shù)系統(tǒng)。四、分析題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）