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頁哈爾濱職業技術學院《機器視覺與模式識別》

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30個小題，每小題1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、在一個基于ROS的智能家居機器人項目中，需要實現與家庭設備的互聯互通和場景自適應控制。以下哪種技術和方法可能會被用于家庭集成和場景感知？（）A.物聯網協議和智能家居網關B.環境感知傳感器和場景識別算法C.個性化學習和自適應控制策略D.以上都有可能2、ROS中的機器人操作系統安全防護需要考慮多個方面。以下哪種安全機制對于防止未經授權的訪問和控制是最為重要的？（）A.用戶認證和授權B.數據加密傳輸C.網絡防火墻D.物理隔離請詳細說明每個安全機制在保障操作系統安全中的作用和重要性3、在使用ROS進行機器人開發時，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運動，使用了PID控制器。如果PID控制器的參數設置不合理，會出現什么情況？（）A.機械臂運動平穩且精確B.機械臂運動出現振蕩或超調C.機械臂停止運動D.機械臂運動速度加快4、在使用ROS進行機器人的力控制時，假設需要機器人與環境進行柔順交互。以下哪種力控制策略可能最為合適？（）A.基于位置的力控制，通過位置誤差間接實現力控制B.直接力控制，直接測量和控制作用力C.混合力/位置控制，結合位置和力的控制優點D.以上力控制策略都不適合柔順交互5、在機器人的協作控制中，多個機器人需要協同完成一個復雜任務。假設一組機器人需要共同搬運一個大型物體，并且要保持物體的平衡和穩定。以下哪種協作控制策略能夠有效地協調各個機器人的動作，實現目標？（）A.集中式控制B.分布式控制C.主從式控制D.混合式控制6、機器人操作系統中的動作客戶端可以取消正在執行的動作請求嗎？（）（）A.可以B.不可以C.取決于具體實現D.以上都不是7、當使用ROS控制一個機械臂進行精確的抓取操作時，需要對機械臂進行運動學和動力學建模。為了實現高效和準確的控制，以下哪種建模方法和控制策略通常會被采用？（）A.正運動學建模和PID控制B.逆運動學建模和模糊控制C.動力學建模和自適應控制D.以上都有可能8、假設在一個基于ROS的機器人項目中，需要對機器人的傳感器數據進行實時處理和融合，比如激光雷達、攝像頭和慣性測量單元的數據，以實現精確的環境感知和導航。在這種情況下，以下哪種數據處理技術和算法框架可能會被廣泛應用？（）A.卡爾曼濾波B.粒子濾波C.深度學習框架D.以上都有可能9、機器人的自主學習能力對于適應新環境和任務非常重要。假設一個機器人需要在不同的房間內自主探索并學習環境的布局。以下哪種學習方法能夠幫助機器人快速建立環境模型，并不斷優化？（）A.監督學習B.無監督學習C.強化學習D.遷移學習10、在ROS環境下，為了實現機器人的多模態感知融合，例如將視覺、聽覺和觸覺信息結合起來，需要選擇合適的融合算法和框架。以下哪種融合方法和框架可能會被應用？（）A.基于卡爾曼濾波的多傳感器融合B.基于深度學習的特征融合C.基于模糊邏輯的信息融合D.以上都有可能11、以下哪個是機器人操作系統中用于創建自定義消息類型的工具？（）（）A.catkin_create_pkgB.rosmsgC.roscppD.以上都不是12、在一個基于ROS的多機器人系統中，需要實現任務分配和資源協調，以確保每個機器人都能高效地完成其指定的工作。以下哪種策略和算法可能會被用于任務分配和資源管理？（）A.基于市場機制的分配算法B.集中式規劃和調度C.分布式協商和共識算法D.以上都有可能13、ROS中的機器人描述文件（URDF）可以包含以下哪些信息？（）（）A.連桿信息B.關節信息C.傳感器信息D.以上都是14、ROS中的RViz可視化工具可以用于展示機器人的狀態和數據。當需要同時展示多個不同類型的數據，并且要求能夠交互地調整顯示效果時，以下哪種方式是最有效的？（）A.使用多個不同的RViz窗口分別顯示不同的數據B.在一個RViz窗口中創建多個面板來顯示不同的數據C.使用自定義的插件來擴展RViz的顯示功能D.以上方法都可以15、當使用ROS進行機器人的仿真和調試時，需要選擇合適的仿真工具和環境。考慮到真實性和可擴展性，以下哪種仿真工具可能更適合？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.以上都有可能16、在ROS中，機器人的狀態估計是一個關鍵問題。假設機器人在運動過程中受到外界干擾，以下哪種狀態估計算法能夠較好地應對這種情況？（）A.擴展卡爾曼濾波（EKF），對非線性系統有一定的處理能力B.無跡卡爾曼濾波（UKF），精度較高但計算量較大C.粒子濾波，適用于高度非線性和非高斯系統D.以上算法都不能有效應對干擾，需要新的算法17、ROS提供了豐富的工具和功能來管理機器人的軟件包（Package）。假設一個大型的機器人項目包含多個相關的軟件包，每個軟件包都有自己的功能和依賴。在這種情況下，以下關于ROS軟件包管理的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用ROS的命令行工具來安裝、卸載和更新軟件包B.軟件包之間的依賴關系會自動處理，無需開發者手動干預C.可以將自己開發的軟件包發布到ROS的軟件倉庫中，供其他人使用D.不同版本的ROS對軟件包的兼容性是完全一致的，不存在任何問題18、以下哪個是機器人操作系統中用于管理機器人硬件資源的工具？（）（）A.roslaunchB.rosparamC.rosserviceD.以上都不是19、在基于ROS的機器人學習系統中，當需要讓機器人通過與環境的交互來不斷改進其行為時，以下哪種學習方法可能是最適合的？（）A.監督學習B.強化學習C.無監督學習D.半監督學習請詳細說明每個學習方法在機器人與環境交互學習中的特點和應用可能性20、機器人操作系統的安全性是至關重要的。假設機器人在與人密切合作的工作環境中運行。以下哪種安全機制能夠有效地檢測和避免機器人與人或其他物體的碰撞？（）A.基于激光雷達的碰撞檢測B.基于視覺的碰撞檢測C.基于力傳感器的碰撞檢測D.以上方法結合使用21、ROS中的機器人仿真在開發和測試中起著重要作用。假設要對一個新設計的機器人進行性能評估和算法驗證，需要在仿真環境中模擬其與真實世界的交互。以下哪種ROS支持的仿真工具和環境最能逼真地模擬機器人的行為和環境反饋？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.自行開發簡單的仿真程序22、在ROS中，為了實現機器人的自主導航，需要結合地圖構建和定位技術。假設有一個室內環境，機器人需要在其中自主移動。以下關于地圖構建和定位的方法，哪一項是不正確的？（）A.可以使用SLAM（SimultaneousLocalizationandMapping）算法同時進行地圖構建和機器人定位B.基于粒子濾波的定位方法可以處理機器人位置的不確定性C.構建的地圖可以是二維柵格地圖或三維點云地圖，根據需求選擇D.一旦地圖構建完成，機器人的定位就不再需要實時更新，因為地圖是固定不變的23、假設在ROS中開發一個用于救援任務的機器人，需要具備在惡劣環境下的自主導航和通信能力。以下哪種導航算法和通信技術可能會被應用？（）A.慣性導航和衛星通信B.基于地標識別的導航和短波通信C.磁導航和無線Mesh網絡D.以上都有可能24、機器人操作系統中，用于管理機器人傳感器數據的模塊通常是？（）（）A.運動控制模塊B.感知模塊C.規劃模塊D.通信模塊25、ROS中的Gazebo可以模擬不同的環境條件。當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26、在ROS中，要對機器人的感知數據進行濾波處理，以下哪種濾波器常用于去除噪聲和干擾？（）A.均值濾波器B.中值濾波器C.高斯濾波器D.卡爾曼濾波器。假設機器人的傳感器數據存在大量隨機噪聲，需要在保留有用信息的同時有效地去除噪聲，上述哪種濾波器能夠更好地實現這一目標，并分析其濾波效果和在ROS中的實現方法27、在ROS中，為了提高機器人系統的可靠性和容錯性，需要采取一些措施。假設一個關鍵的傳感器出現故障，系統需要能夠檢測到并采取相應的備份或替代策略。以下關于ROS容錯處理的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以通過監控節點的心跳信號來檢測節點是否正常運行B.當檢測到故障時，可以自動切換到備份的傳感器或執行器C.容錯處理只需要在軟件層面實現，硬件的可靠性不重要D.可以使用冗余設計來提高系統的容錯能力28、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角度傳感器，以下哪種方法可能被采用？（）A.手動測量關節角度，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，自動采集數據并計算校準參數D.不需要校準，傳感器的出廠參數足夠準確29、在ROS中，當需要實現機器人與外部設備（如其他計算機、移動設備）的遠程通信和控制時，以下哪種技術或協議能夠提供可靠和高效的解決方案？同時要考慮安全性和跨平臺的需求。A.HTTP協議B.SSH協議C.MQTT協議D.FTP協議30、在機器人操作系統中，用于發布機器人傳感器數據的主題通常以什么命名？（）（）A./robot_sensor_dataB./sensor/robotC./data/sensor/robotD.以上都不是二、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在機器人操作系統的分布式計算架構方面，綜合研究如何利用分布式計算資源實現大規模數據處理、模型訓練和任務協同，提高系統的計算能力和可擴展性，以及如何保障分布式系統的一致性和可靠性。2、（本題5分）隨著機器人在農業領域的應用不斷拓展，如精準灌溉和病蟲害監測，探討機器人操作系統如何整合多種傳感器數據、實現遠程控制和智能決策，以及如何應對農田環境的復雜性和多變性。3、（本題5分）ROS在機器人的陶瓷制造應用中，如何控制成型工藝和燒制溫度。請全面綜合分析ROS的工藝參數控制、溫度監測和產品質量評估方法。4、（本題5分）ROS在機器人的建筑施工應用中，如何處理復雜的施工任務和現場環境變化。請綜合分析相關的控制算法、通信機制和安全保障策略。5、（本題5分）對于用于太空垃圾清理的機器人，分析機器人操作系統如何在太空環境中進行目標識別、捕獲和處理，以及如何解決太空垃圾的高速運動、軌道變化和碎片擴散等問題，保障太空環境的安全和可持續利用。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）ROS中的控制器（Co