自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共2頁西南石油大學《機器視覺系統(tǒng)設計與應用》2024-2025學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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ROS中，為了實現(xiàn)機器人的自主定位，通常會使用多種傳感器融合的方法。假設同時使用激光雷達和里程計數(shù)據(jù)，以下哪種融合算法在ROS中較為常用？（）A.擴展卡爾曼濾波（EKF）B.粒子濾波C.蒙特卡羅方法D.蟻群算法2、在ROS系統(tǒng)中，對于機器人的能耗優(yōu)化，以下哪種方法可能在不降低性能的前提下實現(xiàn)最大的節(jié)能效果？（）A.動態(tài)電壓頻率調整B.關閉部分傳感器C.降低運動復雜度D.以上方法結合使用請詳細說明每個選項在能耗優(yōu)化中的作用和可能存在的限制3、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4、ROS中的插件（Plugin）機制可以擴展系統(tǒng)的功能。假設要為一個機器人的視覺模塊添加新的圖像處理功能，以下關于插件開發(fā)和使用的描述，正確的是：（）A.開發(fā)獨立的程序，通過進程間通信與ROS系統(tǒng)交互B.利用ROS的插件機制，將新功能集成到現(xiàn)有的節(jié)點中C.重新編寫整個視覺模塊，以實現(xiàn)新的功能D.插件機制復雜且不穩(wěn)定，不建議使用5、機器人操作系統(tǒng)中的服務（Service）通常采用哪種請求/響應模式？（）（）A.同步B.異步C.半同步半異步D.以上都不是6、在使用ROS開發(fā)自主移動機器人時，需要考慮電池續(xù)航問題。以下哪種策略可以有效地延長機器人的工作時間？（）A.優(yōu)化運動控制算法，降低能耗B.采用智能電源管理系統(tǒng)C.選擇高容量電池D.以上策略綜合考慮7、在使用ROS進行機器人開發(fā)時，需要對機器人的運動進行控制。假設要控制一個機械臂的關節(jié)運動，使用了PID控制器。如果PID控制器的參數(shù)設置不合理，會出現(xiàn)什么情況？（）A.機械臂運動平穩(wěn)且精確B.機械臂運動出現(xiàn)振蕩或超調C.機械臂停止運動D.機械臂運動速度加快8、假設要在ROS中實現(xiàn)機器人的遠程監(jiān)控和控制，以下哪種網絡技術和協(xié)議的組合是較為合適的？（）A.Wi-Fi與TCP/IPB.藍牙與UDPC.Zigbee與HTTPD.4G與FTP請分析每個選項在遠程監(jiān)控和控制中的性能、穩(wěn)定性和適用范圍9、以下哪個是機器人操作系統(tǒng)中用于記錄和回放機器人數(shù)據(jù)的工具？（）（）A.rosbagB.rqt_logger_levelC.rqt_plotD.以上都不是10、ROS中的參數(shù)服務器（ParameterServer）使用哪種數(shù)據(jù)結構存儲參數(shù)？（）（）A.字典B.列表C.數(shù)組D.樹11、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12、ROS中的話題（Topic）通信是一種常見的數(shù)據(jù)傳輸方式。在一個復雜的機器人系統(tǒng)中，多個節(jié)點可能會同時訂閱同一個話題。當發(fā)布者發(fā)布的數(shù)據(jù)量較大時，以下哪種情況可能會發(fā)生？（）A.訂閱者能夠快速接收和處理所有數(shù)據(jù)，不會有任何問題B.由于網絡帶寬限制，部分數(shù)據(jù)可能會丟失C.系統(tǒng)會自動降低發(fā)布者的數(shù)據(jù)發(fā)送速度，以適應訂閱者的處理能力D.訂閱者會按照優(yōu)先級順序接收和處理數(shù)據(jù)13、在ROS環(huán)境中，對于機器人的軟件更新和部署，需要一種高效且可靠的方法。假設機器人分布在不同的位置，以下哪種方式能夠實現(xiàn)遠程的軟件更新和部署？（）A.人工到現(xiàn)場進行更新B.通過網絡進行遠程推送更新C.不支持軟件更新，使用初始版本D.要求機器人返回基地進行更新14、ROS支持與外部硬件設備的通信。假設有一個需要與特定型號的電機驅動器進行通信的機器人關節(jié)。在這種情況下，以下哪種方式最適合實現(xiàn)通信？（）A.使用通用的串口通信協(xié)議B.通過網絡套接字（Socket）進行通信C.利用ROS提供的特定硬件驅動接口D.直接通過內存共享進行高速通信15、在一個ROS驅動的農業(yè)機器人系統(tǒng)中，需要根據(jù)不同的農作物和地形進行作業(yè)。以下哪種方法可以提高機器人的適應性？（）A.使用機器學習算法進行自適應控制B.預定義多種作業(yè)模式供選擇C.在線調整機器人的參數(shù)D.以上方法都可以二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）ROS在智能交通中的角色是什么？2、（本題5分）簡述ROS中的交通執(zhí)法機器人中的違章行為識別算法。3、（本題5分）ROS中的可視化工具（如RViz）有哪些主要功能？4、（本題5分）描述ROS在林業(yè)機器人中的應用。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在復雜的工業(yè)環(huán)境中，機器人需要執(zhí)行高精度的裝配任務。分析機器人操作系統(tǒng)在處理傳感器數(shù)據(jù)、路徑規(guī)劃、力控制等方面的作用，探討如何通過優(yōu)化操作系統(tǒng)來提高機器人的裝配精度和效率，并考慮可能面臨的挑戰(zhàn)及解決方案。2、（本題5分）假設開發(fā)一個ROS驅動的沙漠綠化機器人，能夠在沙漠中進行植物種植和養(yǎng)護。全面分析ROS在沙漠干旱環(huán)境適應、種植工具操作、水源管理以及植物生長監(jiān)測方面的關鍵問題和解決方法。3、（本題5分）在危險環(huán)境作業(yè)中，如核輻射區(qū)域、火災現(xiàn)場等，機器人操作系統(tǒng)ROS面臨著特殊的挑戰(zhàn)。請深入綜合分析ROS在保障機器人可靠運行、遠程控制和數(shù)據(jù)傳輸方面的策略，以及如何應對極端環(huán)境對硬件和軟件的損害。4、（本題5分）對于一個使用ROS的建筑施工機器人系統(tǒng)，負責砌磚、粉刷等工作。全面分析ROS在建筑材料處理、施工精度控制、工作環(huán)境適應以及與建筑設計軟件的集成方面的要點和難題。5、（本題5分）ROS在家庭服務機器人中的應用旨在提供更加便捷和智能化的生活體驗。請綜合分析ROS如何實現(xiàn)家庭服務機器人的環(huán)境感知、人機交互和任務執(zhí)行，以及在家庭環(huán)境中可能遇到的隱私和安全問題。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）利用ROS為考古