茅臺學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)及實踐》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題2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ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的軌跡規(guī)劃時，需要考慮機(jī)器人的動力學(xué)約束。假設(shè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)具有速度和加速度限制，以下哪種軌跡規(guī)劃方法能夠滿足這些約束？（）A.三次樣條曲線規(guī)劃，能夠保證連續(xù)性但不一定滿足動力學(xué)約束B.基于模型預(yù)測控制（MPC）的規(guī)劃方法，能夠考慮動力學(xué)約束C.直線插補(bǔ)規(guī)劃，簡單但無法滿足復(fù)雜的約束條件D.以上方法都不能滿足動力學(xué)約束，需要特殊設(shè)計2、在基于ROS的機(jī)器人應(yīng)用中，需要對機(jī)器人的故障進(jìn)行診斷和容錯處理。假設(shè)機(jī)器人在運行過程中出現(xiàn)了傳感器故障或通信中斷等問題，以下哪種故障診斷和容錯方法能夠最大程度地減少對任務(wù)的影響并保證機(jī)器人的安全？（）A.基于模型的故障診斷和備份系統(tǒng)切換B.基于規(guī)則的故障診斷和手動恢復(fù)C.不進(jìn)行故障診斷，等待故障自行恢復(fù)D.忽略故障，繼續(xù)運行3、以下哪個是機(jī)器人操作系統(tǒng)中用于處理機(jī)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4、ROS中的機(jī)器人軟件架構(gòu)設(shè)計需要考慮可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。以下哪種架構(gòu)模式可能最適合復(fù)雜的機(jī)器人系統(tǒng)開發(fā)？（）A.分層架構(gòu)B.微服務(wù)架構(gòu)C.單體架構(gòu)D.無架構(gòu)，自由開發(fā)請詳細(xì)解釋每個架構(gòu)模式的特點以及在機(jī)器人軟件開發(fā)中的優(yōu)劣5、在ROS中，為了實現(xiàn)機(jī)器人的智能決策和規(guī)劃，常常使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法。假設(shè)要讓機(jī)器人根據(jù)環(huán)境信息自主選擇最優(yōu)的行動策略，以下關(guān)于機(jī)器學(xué)習(xí)在ROS中的應(yīng)用，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.可以使用強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練機(jī)器人的策略網(wǎng)絡(luò)，使其能夠根據(jù)獎勵信號做出決策B.監(jiān)督學(xué)習(xí)可以用于對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和預(yù)測，為決策提供依據(jù)C.無監(jiān)督學(xué)習(xí)可以用于發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的模式和結(jié)構(gòu)，但在機(jī)器人決策中應(yīng)用較少D.機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以直接在ROS節(jié)點中運行，無需進(jìn)行任何適配和優(yōu)化6、在機(jī)器人的人機(jī)交互中，語音識別是常見的交互方式之一。假設(shè)機(jī)器人需要在嘈雜的環(huán)境中準(zhǔn)確理解人類的語音指令。以下哪種語音識別技術(shù)在抗噪性能方面表現(xiàn)更優(yōu)？（）A.基于隱馬爾可夫模型（HMM）的語音識別B.基于深度學(xué)習(xí)的語音識別C.基于動態(tài)時間規(guī)整（DTW）的語音識別D.基于模板匹配的語音識別7、ROS中的參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）常用于存儲和共享系統(tǒng)的配置參數(shù)。在一個多機(jī)器人協(xié)作的系統(tǒng)中，不同的機(jī)器人可能需要訪問相同的參數(shù)。當(dāng)多個機(jī)器人同時嘗試修改同一個參數(shù)時，以下哪種情況最有可能發(fā)生？（）A.最后修改的機(jī)器人的參數(shù)值生效B.系統(tǒng)會隨機(jī)選擇一個機(jī)器人的修改值生效C.系統(tǒng)會拒絕所有的修改請求，以防止沖突D.系統(tǒng)會自動合并多個機(jī)器人的修改值8、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個具有多傳感器融合功能的機(jī)器人時，需要處理不同傳感器數(shù)據(jù)的幀率不一致和時間戳差異的問題。以下哪種方法能夠有效地對齊和融合這些不同步的數(shù)據(jù)？（）A.忽略時間戳，直接融合數(shù)據(jù)B.根據(jù)固定的延遲進(jìn)行數(shù)據(jù)對齊C.使用時間同步算法精確對齊數(shù)據(jù)D.隨機(jī)選擇數(shù)據(jù)進(jìn)行融合9、在一個使用ROS的水下機(jī)器人項目中，如果水的阻力模型不準(zhǔn)確，會對機(jī)器人的運動控制產(chǎn)生什么影響？（）A.運動軌跡偏差，能耗增加B.運動更高效C.阻力自動補(bǔ)償D.對運動沒有影響10、在使用ROS進(jìn)行水下機(jī)器人開發(fā)時，由于水的阻力和環(huán)境特殊性，以下哪個方面需要特別關(guān)注和優(yōu)化？（）A.動力系統(tǒng)控制B.通信的穩(wěn)定性C.傳感器的防水和抗干擾D.以上方面都需要11、ROS中的導(dǎo)航功能包集（NavigationStack）提供了機(jī)器人自主導(dǎo)航的基本框架。假設(shè)要對導(dǎo)航功能進(jìn)行定制和擴(kuò)展，以下關(guān)于操作方法的描述，正確的是：（）A.直接修改導(dǎo)航功能包集的源代碼，實現(xiàn)定制需求B.利用導(dǎo)航功能包集提供的接口和參數(shù)，進(jìn)行配置和擴(kuò)展C.重新開發(fā)一個全新的導(dǎo)航框架，替代原有的功能包集D.導(dǎo)航功能包集無法進(jìn)行定制和擴(kuò)展12、在ROS中，對于機(jī)器人的任務(wù)調(diào)度和資源分配，需要考慮多個并發(fā)的任務(wù)和有限的計算資源。假設(shè)有多個不同優(yōu)先級的任務(wù)同時請求資源，以下哪種調(diào)度策略能夠更好地平衡系統(tǒng)性能和任務(wù)的及時性？（）A.先到先服務(wù)調(diào)度B.優(yōu)先級調(diào)度C.隨機(jī)調(diào)度D.平均分配資源調(diào)度13、ROS支持機(jī)器人的仿真測試和實際硬件測試。假設(shè)在開發(fā)過程中需要頻繁地進(jìn)行測試和驗證，為了提高測試效率和減少對硬件的依賴，以下哪種測試策略最為合理？（）A.優(yōu)先進(jìn)行仿真測試，然后結(jié)合硬件測試B.只進(jìn)行硬件測試，忽略仿真測試C.完全依賴仿真測試，不進(jìn)行硬件測試D.隨機(jī)選擇測試方式14、在ROS中，為了實現(xiàn)機(jī)器人的高效編程和復(fù)用，常常使用功能包（Package）來組織代碼和資源。假設(shè)開發(fā)了一個用于機(jī)器人視覺識別的功能包，以下關(guān)于功能包的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，哪一項是錯誤的？（）A.功能包通常包含源代碼、頭文件、配置文件、啟動文件和數(shù)據(jù)文件等B.可以在功能包的CMakeLists.txt或package.xml文件中指定依賴關(guān)系和編譯選項C.功能包中的代碼必須遵循特定的編程規(guī)范和風(fēng)格，以保證兼容性D.一個功能包只能包含一個節(jié)點，不能包含多個相關(guān)的功能模塊15、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的深度學(xué)習(xí)應(yīng)用開發(fā)時，需要將深度學(xué)習(xí)模型與ROS系統(tǒng)進(jìn)行集成。假設(shè)一個基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的物體識別模型需要在ROS中運行，以實現(xiàn)機(jī)器人對環(huán)境中物體的識別。以下關(guān)于ROS與深度學(xué)習(xí)集成的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用ROS的消息傳遞機(jī)制將圖像數(shù)據(jù)傳遞給深度學(xué)習(xí)模型B.深度學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練可以在ROS系統(tǒng)內(nèi)部完成，無需外部工具C.訓(xùn)練好的深度學(xué)習(xí)模型可以作為一個ROS節(jié)點進(jìn)行部署和運行D.可以使用ROS的參數(shù)服務(wù)器來存儲和管理深度學(xué)習(xí)模型的參數(shù)二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）ROS中的安全機(jī)制有哪些考慮因素？2、（本題5分）ROS中的模型驗證和驗證方法。3、（本題5分）簡述ROS中的氣象監(jiān)測機(jī)器人中的數(shù)據(jù)處理。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）機(jī)器人操作系統(tǒng)在體育訓(xùn)練中的應(yīng)用逐漸受到關(guān)注，如輔助運動員訓(xùn)練、運動數(shù)據(jù)采集分析等。請綜合分析其在提高訓(xùn)練效果、個性化訓(xùn)練方案制定、預(yù)防運動損傷等方面的技術(shù)優(yōu)勢，研究體育訓(xùn)練機(jī)器人在不同運動項目中的應(yīng)用場景和發(fā)展?jié)摿?，以及在與運動員交互過程中的安全性和適應(yīng)性問題。2、（本題5分）在機(jī)器人的協(xié)同制造場景中，如汽車裝配生產(chǎn)線，分析機(jī)器人操作系統(tǒng)如何實現(xiàn)高精度的協(xié)同作業(yè)、任務(wù)分配和質(zhì)量控制，以及如何應(yīng)對生產(chǎn)過程中的變化和干擾。3、（本題5分）在造紙工廠中，機(jī)器人參與紙漿攪拌、紙張成型和質(zhì)量檢測等環(huán)節(jié)。綜合分析機(jī)器人操作系統(tǒng)在紙漿濃度控制、成型模具調(diào)整、質(zhì)量缺陷識別和生產(chǎn)流程協(xié)調(diào)方面的技術(shù)要點，探討操作系統(tǒng)如何提升造紙生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品質(zhì)量。4、（本題5分）對于具有自主焊接功能的機(jī)器人，ROS在焊縫跟蹤、焊接參數(shù)控制和焊接質(zhì)量評估方面面臨挑戰(zhàn)。請深入綜合分析ROS中的技術(shù)實現(xiàn)和優(yōu)化方案。5、（本題5分）ROS在機(jī)器人的林業(yè)管理應(yīng)用中，如何進(jìn)行樹木測量、病