上海紐約大學(xué)《機器學(xué)習(xí)原理》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁上海紐約大學(xué)

《機器學(xué)習(xí)原理》2023-2024學(xué)年第一學(xué)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25個小題，每小題1分，共25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、ROS中的坐標(biāo)變換在機器人控制中非常重要。假設(shè)機器人的傳感器坐標(biāo)系和機械臂坐標(biāo)系不同，需要進行坐標(biāo)變換。以下哪種工具在ROS中常用于坐標(biāo)變換的計算？（）A.tfB.cv_bridgeC.rospyD.message_filters2、在一個使用ROS的水下機器人項目中，如果水的阻力模型不準(zhǔn)確，會對機器人的運動控制產(chǎn)生什么影響？（）A.運動軌跡偏差，能耗增加B.運動更高效C.阻力自動補償D.對運動沒有影響3、ROS中的軟件版本管理對于項目的可維護性很重要。如果不同模塊使用了不兼容的版本，會出現(xiàn)什么情況？（）A.部分功能異?；驘o法使用B.系統(tǒng)自動升級到兼容版本C.性能優(yōu)化D.功能增強4、ROS中的節(jié)點可以在不同的編程語言中實現(xiàn)，并且能夠相互通信，這是因為（）（）A.ROS提供了統(tǒng)一的通信接口B.編程語言的兼容性C.兩者皆有D.以上都不是5、ROS中的啟動文件（LaunchFile）用于方便地啟動多個節(jié)點和配置參數(shù)。假設(shè)一個機器人系統(tǒng)有多個相互依賴的節(jié)點需要啟動，以下關(guān)于啟動文件編寫的原則，正確的是：（）A.將所有節(jié)點的啟動命令都寫在一個啟動文件中，便于管理B.按照功能模塊將相關(guān)節(jié)點的啟動命令分組寫在不同的啟動文件中C.啟動文件越簡單越好，只啟動關(guān)鍵節(jié)點D.啟動文件的編寫方式對系統(tǒng)啟動沒有影響6、ROS中的動作目標(biāo)（ActionGoal）通常包含以下哪些信息？（）（）A.目標(biāo)狀態(tài)B.執(zhí)行時間C.兩者皆有D.以上都不是7、機器人操作系統(tǒng)中的服務(wù)（Service）通常采用哪種請求/響應(yīng)模式？（）（）A.同步B.異步C.半同步半異步D.以上都不是8、假設(shè)在ROS中開發(fā)一個用于工業(yè)生產(chǎn)的機器人手臂，需要實現(xiàn)高精度的軌跡跟蹤和力控制。為了達到這個要求，以下哪種控制方法和技術(shù)可能會被應(yīng)用？（）A.基于模型的預(yù)測控制和力反饋B.先進的運動規(guī)劃算法和觸覺傳感器C.實時優(yōu)化控制和力/位混合控制D.以上都有可能9、ROS中的節(jié)點可以分布在不同的計算機上，以實現(xiàn)分布式計算和控制。假設(shè)一個大型機器人系統(tǒng)由多個子系統(tǒng)組成，每個子系統(tǒng)運行在不同的計算機上。為了確保節(jié)點之間的通信高效和可靠，以下哪種網(wǎng)絡(luò)配置和通信協(xié)議的選擇最為關(guān)鍵？（）A.使用以太網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議B.采用無線網(wǎng)絡(luò)和UDP協(xié)議C.利用專用的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和自定義協(xié)議D.不考慮網(wǎng)絡(luò)因素，默認(rèn)配置10、機器人操作系統(tǒng)中的實時性要求在某些應(yīng)用中非常嚴(yán)格。假設(shè)一個工業(yè)機器人需要在毫秒級的時間內(nèi)完成對高速運動物體的抓取操作。以下哪種技術(shù)能夠確保系統(tǒng)滿足這種實時性要求？（）A.實時操作系統(tǒng)內(nèi)核B.硬件加速C.并行計算D.以上技術(shù)綜合應(yīng)用11、在機器人操作系統(tǒng)中，用于設(shè)置節(jié)點的日志級別可以使用哪個工具？（）（）A.rqt_logger_levelB.roslaunchC.rosserviceD.以上都不是12、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個具有復(fù)雜運動模式的機器人時，需要進行運動學(xué)和動力學(xué)建模。假設(shè)機器人的結(jié)構(gòu)較為特殊，以下關(guān)于建模方法的選擇，正確的是：（）A.使用傳統(tǒng)的解析方法進行建模，精確但計算復(fù)雜B.采用數(shù)值方法進行近似建模，簡單但精度可能受限C.結(jié)合解析和數(shù)值方法，根據(jù)具體情況選擇合適的部分D.不需要進行精確建模，依靠經(jīng)驗和試錯進行控制13、ROS中的可視化工具對于調(diào)試和理解機器人系統(tǒng)非常有用。假設(shè)在開發(fā)一個機器人抓取任務(wù)時，需要觀察機器人的運動軌跡、抓取姿態(tài)和力傳感器數(shù)據(jù)。以下關(guān)于可視化工具的選擇，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.RViz（RobotVisualization）可以實時顯示機器人的模型、傳感器數(shù)據(jù)和規(guī)劃的路徑B.Gazebo可以進行機器人的物理仿真和可視化，包括環(huán)境和碰撞檢測C.Matplotlib可以用于繪制機器人的運動曲線和數(shù)據(jù)分析結(jié)果D.可視化工具只能用于顯示靜態(tài)數(shù)據(jù)，無法實時更新和交互14、ROS支持機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)先進行仿真測試，然后結(jié)合硬件測試B.只進行硬件測試，忽略仿真測試C.完全依賴仿真測試，不進行硬件測試D.隨機選擇測試方式15、在ROS中，與外部設(shè)備（如攝像頭、激光雷達等）的集成是常見的需求。假設(shè)需要將一個新的傳感器設(shè)備集成到ROS系統(tǒng)中，并獲取其數(shù)據(jù)進行處理。以下關(guān)于ROS外部設(shè)備集成的描述，哪一項是不正確的？（）A.需要為新設(shè)備編寫驅(qū)動程序，并將其編譯到ROS系統(tǒng)中B.可以使用ROS提供的接口和協(xié)議來與外部設(shè)備進行通信C.新設(shè)備的數(shù)據(jù)格式必須與ROS默認(rèn)支持的數(shù)據(jù)格式完全一致D.可以通過配置文件來設(shè)置新設(shè)備的參數(shù)和工作模式16、在ROS中，節(jié)點的啟動和管理是通過特定的命令和工具實現(xiàn)的。假設(shè)一個機器人系統(tǒng)中有多個節(jié)點需要按照一定的順序啟動，并在運行過程中進行監(jiān)控和調(diào)試。以下關(guān)于ROS節(jié)點管理的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用roslaunch命令來啟動多個節(jié)點，并設(shè)置它們的參數(shù)和運行環(huán)境B.通過ROS的節(jié)點管理器，可以查看節(jié)點的狀態(tài)、日志和通信情況C.節(jié)點在運行過程中出現(xiàn)故障時，ROS會自動重新啟動該節(jié)點，無需人工干預(yù)D.可以使用ROS提供的調(diào)試工具來查看節(jié)點內(nèi)部的變量和數(shù)據(jù)17、在ROS系統(tǒng)中，對于機器人的自主決策能力提升，以下哪種方法能夠使機器人在復(fù)雜情況下做出更明智的選擇？（）A.增加決策規(guī)則B.基于案例的推理C.深度學(xué)習(xí)決策模型D.隨機決策請分別闡述每個選項在提升自主決策能力方面的作用和潛在問題18、ROS中的服務(wù)響應(yīng)（ServiceResponse）可以包含以下哪些數(shù)據(jù)類型？（）（）A.基本數(shù)據(jù)類型B.自定義消息類型C.兩者皆可D.以上都不是19、ROS中的啟動文件（LaunchFile）用于一次性啟動多個節(jié)點和配置參數(shù)。當(dāng)啟動文件中的某個節(jié)點出現(xiàn)故障時，以下哪種處理方式是合適的？（）A.停止整個啟動過程B.忽略故障節(jié)點，繼續(xù)啟動其他節(jié)點C.嘗試重新啟動故障節(jié)點D.以上方式都可以，根據(jù)具體情況選擇20、在ROS中，要實現(xiàn)機器人的智能路徑規(guī)劃和避障，以下哪種機器學(xué)習(xí)算法能夠根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進行學(xué)習(xí)和優(yōu)化？（）A.監(jiān)督學(xué)習(xí)B.無監(jiān)督學(xué)習(xí)C.強化學(xué)習(xí)D.遷移學(xué)習(xí)。假設(shè)機器人需要通過不斷的實踐和學(xué)習(xí)來改進其路徑規(guī)劃和避障策略，以適應(yīng)不同的環(huán)境和任務(wù)，上述哪種機器學(xué)習(xí)算法能夠提供更有效的學(xué)習(xí)機制，并說明其在ROS中的應(yīng)用和訓(xùn)練過程21、在ROS中，用于發(fā)布和訂閱話題（Topic）的編程語言可以是（）（）A.C++B.PythonC.兩者皆可D.以上都不是22、假設(shè)在一個ROS控制的工業(yè)機器人系統(tǒng)中，傳感器出現(xiàn)故障，導(dǎo)致反饋數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。這可能會對機器人的控制產(chǎn)生什么影響？（）A.機器人的動作失控或不準(zhǔn)確B.系統(tǒng)自動切換到備用傳感器C.機器人繼續(xù)正常工作，不受影響D.控制精度提高23、ROS中的導(dǎo)航功能包集（NavigationStack）為機器人的自主導(dǎo)航提供了強大的支持。假設(shè)機器人需要在一個未知的環(huán)境中進行自主探索和地圖構(gòu)建，以下關(guān)于導(dǎo)航功能包集的描述，正確的是？（）A.導(dǎo)航功能包集只能使用激光雷達作為主要的傳感器輸入B.它可以自動處理各種動態(tài)障礙物，無需額外的編程C.在地圖構(gòu)建過程中，機器人的運動軌跡是完全隨機的D.可以通過配置參數(shù)來調(diào)整導(dǎo)航行為，如安全距離和最大速度24、在ROS環(huán)境下，為了實現(xiàn)機器人的故障診斷和容錯控制，需要監(jiān)測機器人的狀態(tài)和建立故障模型。以下哪種方法和技術(shù)可能會被用于故障診斷和容錯？（）A.傳感器監(jiān)測和故障樹分析B.模型參考自適應(yīng)診斷和冗余設(shè)計C.基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的故障檢測和恢復(fù)策略D.以上都有可能25、在ROS中，機器人的人機交互界面設(shè)計對于用戶操作和監(jiān)控機器人非常重要。假設(shè)需要為一個工業(yè)機器人設(shè)計一個直觀易用的人機交互界面。以下關(guān)于ROS人機交互界面的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用Qt等圖形庫來開發(fā)人機交互界面B.人機交互界面應(yīng)該能夠?qū)崟r顯示機器人的狀態(tài)和數(shù)據(jù)C.用戶的操作指令可以通過人機交互界面直接發(fā)送給ROS節(jié)點D.人機交互界面的設(shè)計不需要考慮用戶的使用習(xí)慣和工作流程二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）如何在ROS中優(yōu)化機器人的能耗效率？2、（本題5分）簡述ROS中的生命科學(xué)精細實驗機器人中的實驗精細度提高。3、（本題5分）解釋ROS中的機器學(xué)習(xí)應(yīng)用接口。4、（本題5分）簡述ROS中的化學(xué)實驗機器人中的操作精度要求。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在ROS環(huán)境下搭建一個蝎子養(yǎng)殖場蝎子抓捕機器人的安全抓捕與分類系統(tǒng)。2、（本題5分）基于ROS構(gòu)建一個機器人的自主探索和地圖標(biāo)記系統(tǒng)，對新環(huán)境進行標(biāo)記。3、（本題5分）使用ROS為糧倉巡檢機器人設(shè)計一個糧食質(zhì)量檢測和蟲害監(jiān)測系統(tǒng)。4、（本題5分）設(shè)計一個使用ROS的河道清理機器人的漂浮物打撈與水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)。5、（本題5分）基于ROS構(gòu)建一個漁場捕魚機器人的智能捕魚與漁網(wǎng)收放系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在體育賽事中，機器人用于裁判輔助、場地維護等工作。深入分析機器人操作系統(tǒng)在高速運動跟蹤、規(guī)則執(zhí)行判斷、環(huán)境適應(yīng)和人機協(xié)作方面的技術(shù)要點，討論操作系統(tǒng)如何保障體育賽事的公平性和