上海交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)理論與實(shí)踐》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)上海交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)理論與實(shí)踐》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題2分，共40分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在ROS環(huán)境下，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的故障診斷和容錯(cuò)控制，需要監(jiān)測(cè)機(jī)器人的狀態(tài)和建立故障模型。以下哪種方法和技術(shù)可能會(huì)被用于故障診斷和容錯(cuò)？（）A.傳感器監(jiān)測(cè)和故障樹分析B.模型參考自適應(yīng)診斷和冗余設(shè)計(jì)C.基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的故障檢測(cè)和恢復(fù)策略D.以上都有可能2、假設(shè)要在ROS中實(shí)現(xiàn)一個(gè)能夠在水下環(huán)境工作的機(jī)器人，以下哪種防水和密封設(shè)計(jì)以及材料選擇是關(guān)鍵的？（）A.橡膠密封圈與不銹鋼外殼B.塑料外殼與膠水密封C.玻璃纖維外殼與硅膠密封D.不做特殊處理請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)明每個(gè)選項(xiàng)在水下環(huán)境中的防水性能和可靠性3、當(dāng)在ROS中開發(fā)機(jī)器人的自主決策功能時(shí)，以下哪種算法常用于基于環(huán)境感知進(jìn)行行為選擇？（）A.有限狀態(tài)機(jī)B.決策樹C.強(qiáng)化學(xué)習(xí)D.模糊邏輯。假設(shè)機(jī)器人需要根據(jù)不斷變化的環(huán)境信息自主地決定采取不同的行動(dòng)策略，如避障、導(dǎo)航、抓取等，上述哪種算法能夠提供更智能和靈活的決策能力，并說(shuō)明其在ROS中的實(shí)現(xiàn)和訓(xùn)練方法4、在使用ROS開發(fā)機(jī)器人的過(guò)程中，需要對(duì)機(jī)器人的軟件進(jìn)行可維護(hù)性和可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)。以下哪種架構(gòu)和設(shè)計(jì)原則能夠提高代碼的可維護(hù)性和未來(lái)的功能擴(kuò)展能力？（）A.緊密耦合的架構(gòu)，功能集中在少數(shù)模塊B.分層架構(gòu)，模塊化設(shè)計(jì)，遵循接口規(guī)范C.混亂的代碼結(jié)構(gòu)，不考慮設(shè)計(jì)原則D.不考慮可維護(hù)性和可擴(kuò)展性，只關(guān)注當(dāng)前功能實(shí)現(xiàn)5、在ROS中，要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的分布式計(jì)算和控制，以下哪種技術(shù)能夠有效地管理節(jié)點(diǎn)之間的通信和資源分配？（）A.ROSMasterB.DockerC.KubernetesD.MPI。假設(shè)一個(gè)大規(guī)模的機(jī)器人系統(tǒng)由多個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)組成，需要高效地協(xié)調(diào)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的工作，合理分配計(jì)算資源，上述哪種技術(shù)能夠提供更強(qiáng)大的分布式支持，并說(shuō)明其在ROS中的應(yīng)用和優(yōu)勢(shì)6、ROS中的話題（Topic）是一種常見(jiàn)的通信機(jī)制。假設(shè)有一個(gè)機(jī)器人在移動(dòng)過(guò)程中不斷發(fā)布其位置信息作為一個(gè)話題。多個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)這個(gè)位置信息感興趣并進(jìn)行訂閱。在這種情況下，如果發(fā)布節(jié)點(diǎn)突然停止發(fā)布，以下哪種情況最有可能發(fā)生？（）A.訂閱節(jié)點(diǎn)會(huì)繼續(xù)使用最后收到的位置信息，直到新的發(fā)布信息到來(lái)B.訂閱節(jié)點(diǎn)會(huì)立即停止運(yùn)行，等待發(fā)布節(jié)點(diǎn)重新開始發(fā)布C.訂閱節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)切換到其他可用的類似話題進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取D.整個(gè)系統(tǒng)會(huì)崩潰，因?yàn)槭チ岁P(guān)鍵的位置信息源7、當(dāng)使用ROS開發(fā)水下機(jī)器人系統(tǒng)時(shí)，以下哪種通信方式能夠在水下環(huán)境中實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸？（）A.水聲通信B.藍(lán)牙通信C.Wi-Fi通信D.光纖通信。假設(shè)水下機(jī)器人需要與水面基站或其他水下設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，考慮到水下環(huán)境的特殊性，上述哪種通信方式能夠提供更穩(wěn)定和有效的數(shù)據(jù)傳輸，并分析其在ROS中的配置和應(yīng)用8、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個(gè)需要與人類進(jìn)行密切交互的服務(wù)機(jī)器人時(shí)，以下哪種人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)原則是最為重要的？（）A.簡(jiǎn)潔直觀B.功能豐富C.色彩鮮艷D.動(dòng)畫效果多請(qǐng)解釋每個(gè)選項(xiàng)在人機(jī)交互中的作用和重要性，并說(shuō)明為何某個(gè)選項(xiàng)最為關(guān)鍵9、在ROS中開發(fā)機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制功能時(shí)，如果網(wǎng)絡(luò)延遲不穩(wěn)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(yù)測(cè)機(jī)制B.降低控制指令的發(fā)送頻率C.完全依賴遠(yuǎn)程控制，不進(jìn)行本地處理D.忽略網(wǎng)絡(luò)延遲，照常發(fā)送指令10、ROS中的節(jié)點(diǎn)可以在不同的編程語(yǔ)言中實(shí)現(xiàn)，并且能夠相互通信，這是因?yàn)椋ǎǎ〢.ROS提供了統(tǒng)一的通信接口B.編程語(yǔ)言的兼容性C.兩者皆有D.以上都不是11、在機(jī)器人的路徑規(guī)劃中，需要考慮動(dòng)態(tài)障礙物的運(yùn)動(dòng)。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人在移動(dòng)過(guò)程中，周圍有其他移動(dòng)的物體。以下哪種路徑規(guī)劃算法能夠?qū)崟r(shí)更新路徑，以避開動(dòng)態(tài)障礙物？（）A.動(dòng)態(tài)窗口算法B.快速擴(kuò)展隨機(jī)樹算法C.實(shí)時(shí)A*算法D.以上算法均可12、ROS中的可視化工具（rqt）可以幫助開發(fā)者監(jiān)控和調(diào)試系統(tǒng)。如果可視化工具顯示的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，可能的原因是什么？（）A.節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤B.可視化工具配置錯(cuò)誤C.網(wǎng)絡(luò)延遲導(dǎo)致數(shù)據(jù)更新不及時(shí)D.以上都有可能13、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的路徑規(guī)劃和避障算法的性能評(píng)估時(shí)，假設(shè)要比較不同算法在不同場(chǎng)景下的效果。以下關(guān)于評(píng)估指標(biāo)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的描述，正確的是：（）A.只考慮路徑長(zhǎng)度作為評(píng)估指標(biāo)，簡(jiǎn)單直觀B.綜合考慮路徑長(zhǎng)度、時(shí)間消耗、安全性等多個(gè)指標(biāo)，并設(shè)計(jì)多樣化的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景C.隨機(jī)選擇評(píng)估指標(biāo)和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，不進(jìn)行系統(tǒng)性的比較D.評(píng)估指標(biāo)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)算法比較沒(méi)有影響14、當(dāng)使用ROS控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)，以下哪種控制器類型常用于實(shí)現(xiàn)精確的位置控制？（）A.PID控制器B.模糊控制器C.自適應(yīng)控制器D.魯棒控制器。假設(shè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)需要高精度地到達(dá)指定位置，并且在受到外界干擾時(shí)仍能保持穩(wěn)定，上述哪種控制器能夠更好地滿足這一要求，并詳細(xì)說(shuō)明其控制原理和參數(shù)調(diào)整方法15、在ROS中，多機(jī)器人協(xié)作是一個(gè)重要的研究方向。假設(shè)多個(gè)機(jī)器人需要在一個(gè)共同的任務(wù)中進(jìn)行協(xié)作，如搬運(yùn)一個(gè)大型物體。以下關(guān)于ROS多機(jī)器人協(xié)作的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以通過(guò)共享地圖和任務(wù)信息來(lái)實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人之間的協(xié)作B.每個(gè)機(jī)器人在協(xié)作中都有獨(dú)立的決策和控制能力，不需要中央?yún)f(xié)調(diào)器C.多機(jī)器人之間的通信可以采用與單機(jī)器人系統(tǒng)相同的機(jī)制D.多機(jī)器人協(xié)作系統(tǒng)的性能和效率與機(jī)器人的數(shù)量成正比16、ROS支持多種機(jī)器人硬件平臺(tái)和傳感器。當(dāng)為一個(gè)新的機(jī)器人平臺(tái)配置ROS時(shí)，以下關(guān)于硬件驅(qū)動(dòng)和接口的描述，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.需要為機(jī)器人的各種硬件設(shè)備（如電機(jī)、傳感器）編寫相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，使其能與ROS通信B.可以使用通用的硬件接口標(biāo)準(zhǔn)（如USB、Ethernet）來(lái)連接機(jī)器人硬件和主機(jī)C.所有的機(jī)器人硬件都有現(xiàn)成的ROS驅(qū)動(dòng)可用，無(wú)需自行開發(fā)D.硬件驅(qū)動(dòng)程序需要考慮實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性的要求17、在ROS中，為了提高機(jī)器人系統(tǒng)的性能和實(shí)時(shí)性，通常會(huì)對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。假設(shè)一個(gè)節(jié)點(diǎn)處理大量數(shù)據(jù)導(dǎo)致性能瓶頸，以下哪種優(yōu)化方法可能最為有效？（）A.減少節(jié)點(diǎn)之間的通信次數(shù)B.使用更復(fù)雜的算法來(lái)處理數(shù)據(jù)C.增加節(jié)點(diǎn)的數(shù)量來(lái)分擔(dān)任務(wù)D.降低數(shù)據(jù)的采樣頻率18、在ROS中進(jìn)行機(jī)器人的軌跡規(guī)劃時(shí)，如果規(guī)劃的軌跡與實(shí)際環(huán)境存在沖突，以下哪種情況最有可能發(fā)生？（）A.機(jī)器人停止運(yùn)動(dòng)并重新規(guī)劃B.機(jī)器人強(qiáng)行按照規(guī)劃軌跡運(yùn)動(dòng)C.系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整環(huán)境以適應(yīng)軌跡D.軌跡規(guī)劃算法自動(dòng)優(yōu)化19、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)哪種方式進(jìn)行多線程編程？（）（）A.C++標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)多線程B.Python的threading模塊C.ROS的多線程機(jī)制D.以上都是20、ROS中的狀態(tài)機(jī)（StateMachine）常用于描述機(jī)器人的行為邏輯。如果狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)復(fù)雜且混亂，會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生什么影響？（）A.邏輯難以理解，維護(hù)困難B.運(yùn)行效率提高C.資源消耗降低D.功能更強(qiáng)大二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述ROS中的生物實(shí)驗(yàn)輔助機(jī)器人中的實(shí)驗(yàn)設(shè)備操作方法。2、（本題5分）描述ROS中的事件處理機(jī)制。3、（本題5分）說(shuō)明如何在ROS中創(chuàng)建自定義消息和服務(wù)類型。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）基于ROS構(gòu)建一個(gè)醫(yī)療機(jī)器人的手術(shù)輔助系統(tǒng)，能夠精確控制器械的運(yùn)動(dòng)。2、（本題5分）基于ROS構(gòu)建一個(gè)甲魚養(yǎng)殖場(chǎng)甲魚捕捉機(jī)器人的安全捕捉與運(yùn)輸系統(tǒng)。3、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個(gè)鯧魚養(yǎng)殖場(chǎng)鯧魚捕撈機(jī)器人的高效捕撈與保鮮系統(tǒng)。4、（本題5分）使用ROS構(gòu)建一個(gè)機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)系統(tǒng)，能夠根據(jù)溫度、濕度等環(huán)境因素調(diào)整工作模式。5、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個(gè)鯉魚養(yǎng)殖場(chǎng)鯉魚捕撈機(jī)器人的快速捕撈與分類系統(tǒng)。四、分析題（本大題共2個(gè)小題，共20分)1、（本題10分）隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人操作系統(tǒng)