试题三〈共 25 分)
阅读以下关于机器人操作系统架构的描述，回答问题 1 至问题 3
【说明】
随着人工智能技术的发展，工业机器人已成为当前工业界的热点研究对象。某宇航设备公司为了扩大业务范围，决策层研究决定准备开展工业机器人研制新业务。公司将论证工作交给了软件架构师王工，王工经过分析和调研，从机器人市场现状、领域需求、 组成及关键技术和风险分析等方面开展了综合论证。论证报告指出:首先，为了保障本公司机器人研制的持续性，应根据领域需求选择一种适应的设计架构:其次，为了规避风险，公司的研制工作不能从零开始，应该采用国际开源社区所提供机器人操作系统 (Robot Operating System ，ROS)作为机器人开发的基本平台。
在讨论会上，架构师李工提出不同意见，他认为公司针对宇航领域已开发了某款嵌入式实时操作系统，且被多种宇航装备使用，可靠性较高。因此应该采用现有架构体系作为机器人的开发平台。会上王工说明了机器人操作系统与该款操作系统的差别，要沿用需要进行改造，技入较大。经过激烈讨论，公司领导同意了王工采用 ROS 的意见。
【问题 1】 (5 分)
王工拟采用的 ROS 具有分布式进程框架，以点对点设计以及服务和节点管理器方式， 使得执行程序可以各自独立地设计，松散地、实时地组合起来。这些进程可以按照功能包和功能包集的方式分组，因而可以容易地分享和发布。请用 400 字以内文字说明 ROS 与嵌入式实时操作系统的共同点，以及在实时性和任务通信方式两个方面的差异。
【问题 2】 (10 分)
ROS 为应用程序问通信提供了主题(Topic) 、服务 (Service)和动作 (Action) 三种消息通信方式，每种通信方式都有其特点。请将以下给出的三类通信的主要特点填入表 3-1 中(1)-(5) 的空白处，将答案写在答题纸上。
(a) 适合用于传输传感器信息〈数据流)
(b)能够知道是否调用成功
(c) 一对多模式
(d) 有握手信号
(e) 服务执行完会有反馈
(f) 可以监控长时间执行的进程
(g) 较复杂
(h) 可能让系统过载(数据太多)
(i) 服务执行完之前，程序会等待
(j) 建立通信较慢
(k) 可能丢失数据
表3-1 ROS三类通信的主要特点
【问题 3】 (10 分)
ROS 的架构定义了 ROS 系统由多个各自独立的节点(组件〉组成，并且各个节点之间可以通过发布/订阅(Pu blish/Subscribe )消息模型进行通信。图 3-1 给出一个简单机器人结构实例，请根据以下文字描述，补充图 3-1 中(1)-(5) 处空白，将答案写在答题纸上。"机器人开始阶段，所有节点都要注册 (Registration) 到 Master 上，注册后，摄像 头节点声明它要发布(Pu blish)一个叫做 limage_data 的消息。另外两个节点〈图像处理处理节点和图像显示节点〉声明它们需要订阅( Subscribe) 这个 image _data 消息。因此， 一旦摄像头节点收到相机发送的数据(Data)，就立即将数据image_data直接发送到另外两个节点。
