學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共2頁畢節(jié)醫(yī)學高等?？茖W?！稒C器視覺系統(tǒng)設計與應用》2024-2025學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20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2、當為機器人設計抓取動作時，需要考慮物體的形狀、重量和表面特性。假設機器人需要抓取各種不規(guī)則形狀的物體，表面材質不同且重量分布不均勻。以下哪種抓取策略能夠適應這種多樣性，并確保抓取的穩(wěn)定性？（）A.平行夾爪抓取B.多指靈巧抓取C.真空吸附抓取D.磁吸抓取3、ROS中的機器人模型校準是確保機器人準確運動的重要步驟。假設需要校準機器人的關節(jié)角度傳感器，以下哪種方法可能被采用？（）A.手動測量關節(jié)角度，然后在代碼中進行修正B.使用標準物體進行對比校準C.運行特定的校準程序，自動采集數(shù)據(jù)并計算校準參數(shù)D.不需要校準，傳感器的出廠參數(shù)足夠準確4、在機器人的傳感器融合中，需要將來自多個不同類型傳感器的數(shù)據(jù)進行整合。假設有一個機器人配備了激光雷達、攝像頭和慣性測量單元（IMU）。以下哪種傳感器融合方法能夠充分利用這些傳感器的優(yōu)勢，提供更準確和可靠的環(huán)境感知？（）A.卡爾曼濾波B.粒子濾波C.擴展卡爾曼濾波D.無跡卡爾曼濾波5、ROS中的插件系統(tǒng)允許第三方開發(fā)者擴展功能。當開發(fā)一個插件時，如何確保其在不同版本的ROS中都能正常工作？（）A.遵循ROS的版本兼容性規(guī)范B.進行廣泛的跨版本測試C.及時關注ROS的版本更新并做出相應調整D.以上方法都需要6、在機器人操作系統(tǒng)中，用于發(fā)布機器人動作指令的主題通常以什么命名？（）（）A./robot_actionB./action/robotC./cmd_action/robotD.以上都不是7、ROS中的消息（Message）定義了節(jié)點之間通信的數(shù)據(jù)格式。當需要在不同的ROS系統(tǒng)之間進行通信，而兩個系統(tǒng)中使用的消息格式略有不同時，以下哪種方法可以解決這個問題？（）A.在發(fā)送端和接收端分別進行消息格式的轉換B.重新定義一個統(tǒng)一的消息格式，并在兩個系統(tǒng)中使用C.使用中間件來進行消息格式的適配D.以上方法都可以8、在使用ROS進行機器人視覺處理時，需要對圖像進行特征提取。假設要在不同光照和視角條件下準確識別物體，以下哪種特征提取方法可能最有效？（）A.SIFT特征，具有尺度不變性但計算復雜度高B.HOG特征，對行人檢測效果好但對旋轉敏感C.ORB特征，計算速度快但魯棒性稍差D.以上特征提取方法效果相同，取決于圖像質量9、ROS中的動作服務器可以提供反饋信息。當動作執(zhí)行過程中出現(xiàn)異常，以下哪種反饋信息對故障診斷最有幫助？（）A.錯誤代碼B.詳細的錯誤描述C.動作執(zhí)行的中間狀態(tài)D.以上反饋信息都很重要10、在ROS中，為了實現(xiàn)多機器人系統(tǒng)的協(xié)作和協(xié)調，常常需要進行任務分配和資源管理。假設一個工廠中有多個機器人需要共同完成一項生產(chǎn)任務，以下關于任務分配和資源管理的方法，哪一項是不準確的？（）A.可以使用集中式的任務分配算法，由一個中央控制器統(tǒng)一分配任務B.分布式的任務分配算法可以讓機器人根據(jù)本地信息和通信協(xié)商來自主分配任務C.資源管理可以考慮機器人的能力、負載和任務優(yōu)先級等因素D.任務分配和資源管理與機器人的通信延遲和帶寬無關，只取決于任務的復雜性11、在使用ROS進行機器人軟件開發(fā)時，需要進行版本控制。假設一個團隊在開發(fā)一個復雜的機器人項目，以下哪種版本控制系統(tǒng)在ROS開發(fā)中常用？（）A.GitB.SVNC.CVSD.Mercurial12、機器人操作系統(tǒng)中的動作結果（ActionResult）主要用于提供什么信息？（）（）A.任務完成狀態(tài)信息B.錯誤信息C.狀態(tài)信息D.以上都不是13、假設在一個ROS控制的工業(yè)機器人系統(tǒng)中，傳感器出現(xiàn)故障，導致反饋數(shù)據(jù)不準確。這可能會對機器人的控制產(chǎn)生什么影響？（）A.機器人的動作失控或不準確B.系統(tǒng)自動切換到備用傳感器C.機器人繼續(xù)正常工作，不受影響D.控制精度提高14、在使用ROS開發(fā)機器人應用時，常常需要對機器人的運動進行規(guī)劃。假設要讓一個機械臂從一個起始位置移動到一個目標位置，同時避開障礙物。以下關于運動規(guī)劃算法的選擇，哪一個是不準確的？（）A.可以使用基于采樣的算法，如RRT（Rapidly-exploringRandomTree）算法，快速找到可行的路徑B.A*算法可以在有明確的代價函數(shù)時，找到最優(yōu)的路徑C.遺傳算法適用于復雜環(huán)境下的運動規(guī)劃，但計算量較大D.所有的運動規(guī)劃算法都能保證在任何情況下找到最優(yōu)的路徑，且計算效率相同15、ROS中的仿真環(huán)境可以用于機器人的開發(fā)和測試。如果仿真環(huán)境與實際物理環(huán)境差異較大，會對實際應用產(chǎn)生什么影響？（）A.實際應用中機器人性能可能不如預期B.實際應用中機器人性能更好C.對實際應用沒有影響D.實際應用更易于調試16、在ROS環(huán)境下，為了實現(xiàn)機器人的遠程監(jiān)控和操作，需要建立穩(wěn)定的通信鏈路和用戶界面。以下哪種技術和工具可能會被用于遠程控制？（）A.網(wǎng)絡協(xié)議和Web界面B.移動應用和藍牙通信C.云服務和虛擬現(xiàn)實接口D.以上都有可能17、ROS中的Gazebo仿真環(huán)境可以用于模擬機器人的行為和環(huán)境。當需要在仿真環(huán)境中準確模擬機器人與物理世界的交互時，以下哪個因素需要特別關注？（）A.物理引擎的參數(shù)設置B.機器人模型的精度C.環(huán)境光照條件D.以上都需要關注18、ROS支持機器人的分布式感知和協(xié)同決策。假設多個機器人需要共同感知一個大范圍的環(huán)境并做出統(tǒng)一的決策。以下哪種分布式感知和決策算法的結合能夠最有效地實現(xiàn)這一目標？（）A.基于共識的分布式感知和投票決策算法B.每個機器人獨立感知和決策，然后匯總C.隨機選擇一個機器人作為主導進行感知和決策D.不進行分布式感知和協(xié)同決策19、在ROS中，為了實現(xiàn)機器人的自主導航功能，需要進行地圖構建。假設機器人工作在一個室內環(huán)境中，以下哪種地圖表示方法較為合適？（）A.柵格地圖，簡單直觀但占用存儲空間較大B.拓撲地圖，能夠突出環(huán)境的結構但細節(jié)不足C.特征地圖，對環(huán)境特征提取準確但構建復雜D.以上地圖表示方法都不合適，需要自定義地圖格式20、在ROS控制的機器人康復訓練系統(tǒng)中，如果訓練模式設置不合理，會對患者的康復效果產(chǎn)生怎樣的影響？（）A.康復效果不佳或產(chǎn)生副作用B.加速康復進程C.系統(tǒng)自動調整訓練模式D.對康復沒有影響二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋如何在ROS中處理不確定性和噪聲。2、（本題5分）ROS中的自主決策模塊。3、（本題5分）如何在ROS中實現(xiàn)高效的消息隊列管理？4、（本題5分）ROS中的任務規(guī)劃模塊的設計要點。5、（本題5分）簡述ROS與其他機器人開發(fā)框架的比較優(yōu)勢。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）創(chuàng)建一個在ROS中的畜牧養(yǎng)殖場牲畜健康監(jiān)測機器人的疾病預警與數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。2、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個茶園采茶機器人的嫩葉識別與采摘系統(tǒng)。3、（本題5分）在ROS框架下，為舞臺表演機器人設計一個動作編排和燈光控制集成系統(tǒng)。4、（本題5分）基于ROS構建一個鱈魚養(yǎng)殖場鱈魚捕撈機器人的高效捕撈與保鮮系統(tǒng)。5、（本題5分）在ROS中構建一個紡織廠布料搬運機器人的輕柔抓取與精準放置系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）對于一個使用ROS的電力巡檢機器人系統(tǒng)，負責檢查高壓輸電線路的狀況。詳細分析ROS在高壓環(huán)境防護、線路故障檢測、數(shù)據(jù)實時傳輸以及自主充電方面的關注點和難題。2、（本題10分）機器人操作系統(tǒng)在智能倉儲中的應