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3頁上海工商職業技術學院

《機器人操作系統及應用》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、在開發基于ROS的機器人視覺應用時，需要從攝像頭獲取圖像數據并進行處理，以實現目標檢測和跟蹤等功能。對于圖像數據的傳輸和處理，以下哪種方式在ROS中是最有效的？同時要考慮數據的實時性、帶寬占用和處理效率。A.直接在節點中處理原始圖像數據B.將圖像數據壓縮后傳輸和處理C.使用ROS的圖像消息（ImageMessage）機制D.把圖像數據存儲到本地文件再進行處理2、在ROS中開發機器人的遠程控制功能時，如果網絡延遲不穩定，以下哪種策略可以提高控制的可靠性？（）A.增加本地緩存和預測機制B.降低控制指令的發送頻率C.完全依賴遠程控制，不進行本地處理D.忽略網絡延遲，照常發送指令3、在使用ROS進行機器人軟件開發時，需要進行版本控制。假設一個團隊在開發一個復雜的機器人項目，以下哪種版本控制系統在ROS開發中常用？（）A.GitB.SVNC.CVSD.Mercurial4、在使用ROS開發機器人的避障功能時，如果避障算法過于敏感，可能會出現什么現象？（）A.機器人頻繁改變運動方向，行動遲緩B.機器人能夠快速穿越障礙物C.機器人停止運動D.避障效果更好5、在ROS中，進行機器人的軌跡規劃時，需要考慮機器人的動力學約束。假設機器人的關節具有速度和加速度限制，以下哪種軌跡規劃方法能夠滿足這些約束？（）A.三次樣條曲線規劃，能夠保證連續性但不一定滿足動力學約束B.基于模型預測控制（MPC）的規劃方法，能夠考慮動力學約束C.直線插補規劃，簡單但無法滿足復雜的約束條件D.以上方法都不能滿足動力學約束，需要特殊設計6、ROS中的Gazebo可以模擬機器人與環境的物理交互。當需要模擬復雜的物理材質和力學特性時，以下哪種方法可以提高模擬的真實性？（）A.使用更精確的物理模型B.調整物理參數和摩擦系數C.引入第三方物理引擎D.以上方法都可以7、在機器人的控制系統中，反饋環節對于系統的穩定性和性能起著關鍵作用。假設一個機器人系統存在外部干擾和模型不確定性。以下哪種反饋方式能夠更好地應對這些情況，提高系統的魯棒性？（）A.位置反饋B.速度反饋C.加速度反饋D.力反饋8、在基于ROS的機器人視覺識別任務中，需要對大量的圖像數據進行訓練和模型優化。假設要提高模型的訓練效率和準確性，以下哪種方法是可行的？（）A.使用小規模的數據集進行訓練B.采用簡單的模型結構C.利用深度學習框架，并進行數據增強和超參數調整D.不進行任何優化，使用默認設置9、ROS支持在不同的操作系統上運行。假設要在一個資源受限的嵌入式系統上部署ROS應用，需要考慮系統的內存、計算能力和實時性要求。以下哪種操作系統和ROS版本的選擇最適合這種嵌入式場景？（）A.Linux內核的實時操作系統，精簡版的ROSB.Windows操作系統，完整版的ROSC.Android操作系統，定制化的ROSD.不考慮操作系統和ROS版本，強行部署10、當使用ROS開發多機器人協作系統時，以下哪種通信模式能夠實現高效的任務分配和協調？（）A.廣播模式B.組播模式C.發布/訂閱模式D.請求/響應模式。假設多個機器人需要根據環境變化動態地分配任務，快速共享信息和協同工作，上述哪種通信模式能夠提供更靈活和實時的協作支持，并分析其在多機器人系統中的應用優勢11、ROS中的控制模塊負責根據規劃的路徑生成機器人的控制指令。假設一個輪式移動機器人需要沿著給定的路徑行駛，以下關于控制算法的描述，哪一項是不準確的？（）A.PID（Proportional-Integral-Derivative）控制器常用于簡單的速度和位置控制B.LQR（LinearQuadraticRegulator）控制器可以在系統模型已知的情況下實現最優控制C.模糊控制可以處理系統的不確定性和非線性，但控制規則的設計較為復雜D.控制算法的選擇只取決于機器人的類型，與任務需求和環境條件無關12、假設要在ROS中實現一個能夠自主探索未知環境的機器人，以下哪種地圖構建和更新方法能夠更好地適應環境的變化？（）A.增量式地圖構建B.全局地圖重建C.固定地圖，不更新D.隨機地圖生成請分別解釋每個選項在自主探索未知環境中的可行性和適應性13、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14、在基于ROS的機器人系統中，需要對機器人的感知數據進行濾波和降噪處理，以提高數據的質量和可靠性。假設傳感器數據存在大量噪聲，以下哪種濾波方法是常用且有效的？（）A.均值濾波B.中值濾波C.高斯濾波D.不進行濾波處理15、假設在一個ROS控制的機器人協作場景中，多個機器人需要共同完成一個復雜的任務。為了實現高效的協作和任務分配，以下哪種方法能夠更好地協調機器人之間的工作？（）A.每個機器人獨立決策，隨機協作B.由一個中央控制器統一指揮和分配任務C.基于分布式的協商機制，自主協作D.不進行協作，各自完成獨立任務16、ROS中的消息隊列（MessageQueue）用于存儲待發送的消息。如果消息隊列溢出，會發生什么？（）A.新的消息被丟棄B.系統自動擴展隊列容量C.消息發送速度加快D.對通信沒有影響17、以下哪個是機器人操作系統中用于處理機器人里程計信息的消息類型？（）（）A.nav_msgs/OdometryB.sensor_msgs/ImuC.std_msgs/Float32D.以上都不是18、在ROS中，機器人的軟件架構設計需要考慮可擴展性和靈活性。假設一個機器人系統需要不斷添加新的功能和模塊。以下關于ROS軟件架構的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以采用分層架構，將不同功能劃分到不同的層次B.微服務架構在ROS中不適用，因為會增加系統的復雜性C.軟件架構應該便于新模塊的集成和現有模塊的修改D.可以使用插件機制來實現功能的動態擴展和替換19、ROS中的Gazebo仿真環境可以模擬機器人的物理特性和環境交互。假設要在Gazebo中模擬一個帶有彈性關節和摩擦的機械臂，以下關于仿真設置的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以在Gazebo中定義機械臂的模型、材料屬性和關節參數B.通過添加傳感器插件，可以模擬傳感器的輸出，如力傳感器和位置傳感器C.Gazebo中的仿真結果完全準確，無需與實際實驗進行對比和驗證D.可以在Gazebo中設置不同的物理引擎和仿真參數，以滿足不同的需求20、ROS支持多種機器人編程語言的接口。假設需要在一個項目中同時使用C++和Python編寫節點，以下關于語言接口的描述，正確的是？（）A.C++和Python節點之間不能直接通信，需要通過中間件轉換B.可以在C++節點中調用Python函數，反之亦然C.不同語言編寫的節點在性能上會有很大的差異D.混合使用多種語言會導致代碼可讀性和可維護性下降二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）ROS中的人機協作安全策略。2、（本題5分）解釋ROS中的系統集成測試方法。3、（本題5分）解釋ROS中的農產品加工質量檢測機器人中的缺陷識別算法。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個基于ROS的造紙廠紙張搬運機器人的防潮搬運系統。2、（本題5分）利用ROS開發一個建筑施工機器人的砌墻系統。3、（本題5分）利用ROS為考古機器人開發一個文物探測和小心挖掘系統。4、（本題5分）利用ROS開發一個制糖廠甘蔗搬運機器人的防壓損搬運系統。5、（本題5分）開發一個使用ROS的松茸養殖場松茸保護與采摘機器人的生態保護與采摘系統。四、分析題（本大題