站名：站名：年級專業：姓名：學號：凡年級專業、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁，共1頁武漢音樂學院《機器視覺系統設計與應用》

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劃時，以下哪種算法常用于在復雜環境中找到最優路徑？（）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環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，同時考慮環境的動態變化，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（ROS）中，節點之間的通信是通過主題（Topic）、服務（Service）和動作（Action）等方式實現的。假設一個機器人需要實時獲取傳感器數據并進行處理，同時根據處理結果執行相應的動作。以下哪種通信方式最適合實現這種高實時性和頻繁數據交互的需求？（）A.僅使用主題進行數據發布和訂閱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中的任務調度策略對于系統資源的利用效率有很大影響。如果調度策略不合理，可能會導致什么情況？（）A.某些任務長時間等待，資源浪費B.系統性能提升C.任務執行更公平D.資源自動優化分配4、ROS中的感知功能對于機器人與環境的交互至關重要。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）功能對于調試和故障診斷非常重要。假設在機器人運行過程中出現異常，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試D.日志的記錄級別和內容對故障診斷沒有幫助6、在ROS中，對于機器人的任務調度和資源分配，需要考慮多個并發的任務和有限的計算資源。假設有多個不同優先級的任務同時請求資源，以下哪種調度策略能夠更好地平衡系統性能和任務的及時性？（）A.先到先服務調度B.優先級調度C.隨機調度D.平均分配資源調度7、以下哪個是機器人操作系統中用于處理機器人關節狀態信息的消息類型？（）（）A.sensor_msgs/JointStateB.geometry_msgs/PoseC.std_msgs/StringD.以上都不是8、機器人操作系統中的任務分配是一個復雜的問題，特別是在多機器人系統中。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先級，實現最優的分配方案？（）A.合同網協議B.匈牙利算法C.蟻群優化算法D.粒子群優化算法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系統中，以下哪種方法能夠最有效地解決可能出現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境中移動。為了將激光雷達和攝像頭獲取的數據統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據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的性能和實時性，常常需要進行優化。假設一個機器人節點的計算量較大，導致系統響應延遲，以下關于優化的方法，哪一項是不正確的？（）A.可以對算法進行優化，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.減少節點之間的通信數據量，避免不必要的消息傳遞D.優化只需要關注軟件層面，硬件性能對系統性能沒有影響13、當在ROS中開發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劃時，如果環境動態變化頻繁，以下哪種策略較為合適？（）A.實時重新規劃路徑B.按照原規劃路徑繼續前進C.暫停運動，等待環境穩定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中的醫學實驗樣本處理機器人中的處理流程優化。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如何實現對機器人硬件和軟件故障的監測、診斷和恢復，以及在故障情況下如何保障系統的安全性和穩定性。2、（本題5分）機器人操作系統在智能工廠中的應用需要實現與其他生產設備和管理系統的無縫集成。請詳細綜合分析其在工業通信協議支持、數據交互、生產流程優化等方面的技術挑戰和解決方案，探討智能工廠中機器人操作系統的發展趨勢和對制造業轉型升級的影響。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的刀具路徑規劃、木材材質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在姿態穩定控制和深度調節方面面臨挑戰。請深入綜合分析ROS中的控制方法和算法優化，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