长春工程学院《机器视觉技术课程设计》2025-2026学年第一学期期末试卷

站名：站名：年级专业：姓名：学号：凡年级专业、姓名、学号错写、漏写或字迹不清者，成绩按零分记。…………密………………封………………线…………第1页，共2页长春工程学院《机器视觉技术课程设计》2025-2026学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共20个小题，每小题2分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、ROS中的机器人仿真在开发和测试中起着重要作用。假设要对一个新设计的机器人进行性能评估和算法验证，需要在仿真环境中模拟其与真实世界的交互。以下哪种ROS支持的仿真工具和环境最能逼真地模拟机器人的行为和环境反馈？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.自行开发简单的仿真程序2、在基于ROS的机器人应用中，需要对机器人的行为进行建模和状态管理。假设机器人的状态会根据环境变化和任务需求频繁切换，以下哪种方法能够更有效地管理和跟踪机器人的状态变化？（）A.使用简单的变量来表示状态B.基于有限状态机（FSM）模型C.随机设定机器人状态，不进行管理D.不考虑状态变化，保持固定状态3、ROS中的服务（Service）通信常用于请求-响应模式。假设有一个机器人需要执行一项复杂的任务，该任务需要多个步骤，并且每个步骤都需要确认是否成功完成。以下哪种方式可以有效地实现这种任务的管理和控制？（）A.创建多个服务，每个服务对应一个任务步骤B.使用一个服务，通过传递不同的参数来表示不同的任务步骤C.放弃服务通信，改用话题通信来实现任务管理D.将整个任务作为一个单独的节点，不使用服务通信4、在使用ROS开发水下机器人系统时，需要考虑水的阻力和浮力等特殊因素。以下关于模型建立和控制算法调整的描述，正确的是：（）A.直接使用通用的机器人模型和控制算法，忽略水下环境的影响B.在通用模型的基础上，增加水动力参数进行修正C.开发全新的水下机器人专用模型和控制算法D.水下环境对机器人系统影响不大，无需特殊处理5、在一个ROS系统中，需要实现机器人的自主充电和能源补充策略。以下哪种方法和技术可能会被用于自主充电？（）A.无线充电技术和充电站点定位B.电池管理系统和剩余电量估算C.自主导航到充电位置和对接控制D.以上都有可能6、在一个基于ROS的机器人视觉系统中，需要对摄像头采集到的图像进行处理和分析。图像数据通常以较大的量进行传输。为了提高图像传输的效率和实时性，以下哪种方法是可行的？（）A.对图像进行压缩后再传输B.降低摄像头的分辨率以减少数据量C.使用更高带宽的网络设备D.以上方法都可以结合使用7、在机器人操作系统的通信机制中，消息传递是常用的方式之一。假设有一个多机器人协作系统，机器人之间需要频繁地交换大量的传感器数据和控制指令。以下哪种消息传递框架能够提供高可靠、低延迟的通信，并且易于在分布式环境中扩展？（）A.ROS（RobotOperatingSystem）的话题机制B.TCP/IP协议C.UDP协议D.共享内存机制8、ROS支持多种机器人平台。假设有一个轮式移动机器人和一个足式机器人，它们在使用ROS进行控制时，以下关于平台差异的描述，正确的是？（）A.控制算法可以完全相同，无需针对不同平台进行修改B.轮式机器人的运动模型比足式机器人简单，因此控制更容易C.足式机器人在ROS中的配置和参数调整与轮式机器人完全不同D.不同平台的机器人在使用相同的传感器时，数据处理方式相同9、假设要在ROS中开发一个能够适应不同地形的移动机器人，以下哪种底盘设计和驱动方式的组合可能是最优的？（）A.轮式底盘与直流电机驱动B.履带式底盘与步进电机驱动C.足式底盘与伺服电机驱动D.任意底盘与无刷电机驱动请详细分析每个选项在适应不同地形方面的优势和局限性10、ROS中的可视化工具rviz可以显示以下哪些内容？（）（）A.机器人模型B.传感器数据C.规划路径D.以上都是11、ROS中的消息（Message）用于节点之间的数据传递。假设需要传递一个包含大量复杂数据结构的消息，以下关于消息定义和使用的描述，正确的是：（）A.尽量将复杂数据结构拆分成多个简单消息，减少消息的大小和复杂性B.直接使用一个大而复杂的消息，方便数据的整体传递C.避免使用自定义消息，只使用ROS提供的标准消息类型D.消息的定义和使用方式对系统性能没有影响12、在ROS环境下，要对机器人的行为进行编程和定义。假设需要机器人根据不同的环境条件和任务需求执行不同的动作序列。以下哪种方法在实现灵活和可扩展的机器人行为方面最为有效？（）A.使用状态机B.编写大量的条件判断语句C.依赖固定的脚本D.随机生成行为13、在使用ROS进行机器人路径规划时，需要考虑环境中的动态障碍物。以下哪种方法可以有效地应对动态障碍物？（）A.实时重新规划路径B.预测障碍物的运动轨迹C.结合传感器数据进行局部避障D.以上方法都需要14、当在ROS中开发一个需要与外部系统进行集成的机器人应用时，例如与工业自动化设备或其他软件系统进行交互。以下哪种接口和协议的选择能够最有效地实现这种集成，同时保证数据的准确性和实时性？（）A.使用标准的工业通信协议，如ModbusB.自定义专用的接口和协议C.依赖中间件进行数据转换和传输D.不进行集成，独立运行15、在ROS系统中，对于机器人的自主决策能力提升，以下哪种方法能够使机器人在复杂情况下做出更明智的选择？（）A.增加决策规则B.基于案例的推理C.深度学习决策模型D.随机决策请分别阐述每个选项在提升自主决策能力方面的作用和潜在问题16、ROS中的机器人操作系统性能评估需要综合考虑多个指标。以下哪个指标对于衡量系统的实时响应能力是最关键的？（）A.任务完成时间B.系统吞吐量C.响应延迟D.资源利用率17、以下哪个是机器人操作系统中用于查看节点之间通信关系的工具？（）（）A.rqt_graphB.RVizC.GazeboD.以上都不是18、ROS支持多种机器人硬件平台的驱动和接口。假设要将一个新的机器人硬件平台集成到ROS系统中，需要编写相应的驱动程序。以下哪种方法在开发驱动程序时能够最大程度地提高效率和兼容性？（）A.参考现有的类似硬件驱动进行修改B.从底层开始完全重新开发驱动C.使用硬件厂商提供的驱动并进行适配D.不开发驱动，尝试使用通用驱动19、ROS支持多种传感器的集成和数据处理。假设一个移动机器人需要同时使用激光雷达、摄像头和惯性测量单元（IMU）来感知环境。在融合这些传感器的数据以获得更全面和准确的环境信息时，以下哪种数据融合算法和框架最适合？（）A.简单的加权平均法B.卡尔曼滤波C.粒子滤波D.不进行数据融合，分别处理各个传感器数据20、在使用ROS进行机器人导航时，需要考虑环境地图的构建和更新。假设机器人所处的环境经常发生变化，以下哪种地图表示方式更适合这种动态环境？（）A.栅格地图B.拓扑地图C.特征地图D.以上都不适合二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）简述ROS中的调试工具和技巧。2、（本题5分）说明ROS如何与摄像头进行交互并获取图像数据。3、（本题5分）说明ROS中的安全机制和防护措施。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在ROS中构建一个纺织厂布料搬运机器人的轻柔抓取与精准放置系统。2、（本题5分）使用ROS为停车场管理机器人设计一个车位状态检测和车辆引导系统。3、（本题5分）开发一个使用ROS的卫星天线调整机器人的精准定位与调整系统。4、（本题5分）在ROS中构建一个炼油厂管道巡检机器人的泄漏检测与预警系统。5、（本题5分）在ROS框架下，为管道检测机器人设计一个管道内壁缺陷检测和标记系统。四、分析题（本大题共2个小题，共20分)1、