上海紐約大學(xué)《機(jī)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(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)上海紐約大學(xué)

《機(jī)器學(xué)習(xí)原理》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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、ROS中的坐標(biāo)變換在機(jī)器人控制中非常重要。假設(shè)機(jī)器人的傳感器坐標(biāo)系和機(jī)械臂坐標(biāo)系不同，需要進(jìn)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(jì)算？（）A.tfB.cv_bridgeC.rospyD.message_filters2、在一個(gè)使用ROS的水下機(jī)器人項(xiàng)目中，如果水的阻力模型不準(zhǔn)確，會(huì)對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)生什么影響？（）A.運(yùn)動(dòng)軌跡偏差，能耗增加B.運(yùn)動(dòng)更高效C.阻力自動(dòng)補(bǔ)償D.對(duì)運(yùn)動(dòng)沒有影響3、ROS中的軟件版本管理對(duì)于項(xiàng)目的可維護(hù)性很重要。如果不同模塊使用了不兼容的版本，會(huì)出現(xiàn)什么情況？（）A.部分功能異常或無法使用B.系統(tǒng)自動(dòng)升級(jí)到兼容版本C.性能優(yōu)化D.功能增強(qiáng)4、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5、ROS中的啟動(dòng)文件（LaunchFile）用于方便地啟動(dòng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)和配置參數(shù)。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)有多個(gè)相互依賴的節(jié)點(diǎn)需要啟動(dòng)，以下關(guān)于啟動(dòng)文件編寫的原則，正確的是：（）A.將所有節(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)命令都寫在一個(gè)啟動(dòng)文件中，便于管理B.按照功能模塊將相關(guān)節(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)命令分組寫在不同的啟動(dòng)文件中C.啟動(dòng)文件越簡(jiǎn)單越好，只啟動(dòng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)D.啟動(dòng)文件的編寫方式對(duì)系統(tǒng)啟動(dòng)沒有影響6、ROS中的動(dòng)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(shí)間C.兩者皆有D.以上都不是7、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的服務(wù)（Service）通常采用哪種請(qǐng)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(gè)用于工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)器人手臂，需要實(shí)現(xiàn)高精度的軌跡跟蹤和力控制。為了達(dá)到這個(gè)要求，以下哪種控制方法和技術(shù)可能會(huì)被應(yīng)用？（）A.基于模型的預(yù)測(cè)控制和力反饋B.先進(jìn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法和觸覺傳感器C.實(shí)時(shí)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(diǎn)可以分布在不同的計(jì)算機(jī)上，以實(shí)現(xiàn)分布式計(jì)算和控制。假設(shè)一個(gè)大型機(jī)器人系統(tǒng)由多個(gè)子系統(tǒng)組成，每個(gè)子系統(tǒng)運(yùn)行在不同的計(jì)算機(jī)上。為了確保節(jié)點(diǎn)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(jī)器人操作系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)性要求在某些應(yīng)用中非常嚴(yán)格。假設(shè)一個(gè)工業(yè)機(jī)器人需要在毫秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)高速運(yùn)動(dòng)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(shí)時(shí)性要求？（）A.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核B.硬件加速C.并行計(jì)算D.以上技術(shù)綜合應(yīng)用11、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于設(shè)置節(jié)點(diǎn)的日志級(jí)別可以使用哪個(gè)工具？（）（）A.rqt_logger_levelB.roslaunchC.rosserviceD.以上都不是12、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個(gè)具有復(fù)雜運(yùn)動(dòng)模式的機(jī)器人時(shí)，需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)建模。假設(shè)機(jī)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(jìn)行建模，精確但計(jì)算復(fù)雜B.采用數(shù)值方法進(jìn)行近似建模，簡(jiǎn)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(jìn)行精確建模，依靠經(jīng)驗(yàn)和試錯(cuò)進(jìn)行控制13、ROS中的可視化工具對(duì)于調(diào)試和理解機(jī)器人系統(tǒng)非常有用。假設(shè)在開發(fā)一個(gè)機(jī)器人抓取任務(wù)時(shí)，需要觀察機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)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(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.RViz（RobotVisualization）可以實(shí)時(shí)顯示機(jī)器人的模型、傳感器數(shù)據(jù)和規(guī)劃的路徑B.Gazebo可以進(jìn)行機(jī)器人的物理仿真和可視化，包括環(huán)境和碰撞檢測(cè)C.Matplotlib可以用于繪制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)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(shí)時(shí)更新和交互14、ROS支持機(jī)器人的仿真測(cè)試和實(shí)際硬件測(cè)試。假設(shè)在開發(fā)過程中需要頻繁地進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證，為了提高測(cè)試效率和減少對(duì)硬件的依賴，以下哪種測(cè)試策略最為合理？（）A.優(yōu)先進(jìn)行仿真測(cè)試，然后結(jié)合硬件測(cè)試B.只進(jìn)行硬件測(cè)試，忽略仿真測(cè)試C.完全依賴仿真測(cè)試，不進(jìn)行硬件測(cè)試D.隨機(jī)選擇測(cè)試方式15、在ROS中，與外部設(shè)備（如攝像頭、激光雷達(dá)等）的集成是常見的需求。假設(shè)需要將一個(gè)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(jìn)行處理。以下關(guān)于ROS外部設(shè)備集成的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.需要為新設(shè)備編寫驅(qū)動(dòng)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(jìn)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(diǎn)的啟動(dòng)和管理是通過特定的命令和工具實(shí)現(xiàn)的。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)中有多個(gè)節(jié)點(diǎn)需要按照一定的順序啟動(dòng)，并在運(yùn)行過程中進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)試。以下關(guān)于ROS節(jié)點(diǎn)管理的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用roslaunch命令來啟動(dòng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)，并設(shè)置它們的參數(shù)和運(yùn)行環(huán)境B.通過ROS的節(jié)點(diǎn)管理器，可以查看節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)、日志和通信情況C.節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障時(shí)，ROS會(huì)自動(dòng)重新啟動(dòng)該節(jié)點(diǎn)，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(diǎn)內(nèi)部的變量和數(shù)據(jù)17、在ROS系統(tǒng)中，對(duì)于機(jī)器人的自主決策能力提升，以下哪種方法能夠使機(jī)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(jī)決策請(qǐng)分別闡述每個(gè)選項(xiàng)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(dòng)文件（LaunchFile）用于一次性啟動(dòng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)和配置參數(shù)。當(dāng)啟動(dòng)文件中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，以下哪種處理方式是合適的？（）A.停止整個(gè)啟動(dòng)過程B.忽略故障節(jié)點(diǎn)，繼續(xù)啟動(dòng)其他節(jié)點(diǎn)C.嘗試重新啟動(dòng)故障節(jié)點(diǎn)D.以上方式都可以，根據(jù)具體情況選擇20、在ROS中，要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的智能路徑規(guī)劃和避障，以下哪種機(jī)器學(xué)習(xí)算法能夠根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)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(qiáng)化學(xué)習(xí)D.遷移學(xué)習(xí)。假設(shè)機(jī)器人需要通過不斷的實(shí)踐和學(xué)習(xí)來改進(jìn)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(jī)器學(xué)習(xí)算法能夠提供更有效的學(xué)習(xí)機(jī)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(yǔ)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(gè)ROS控制的工業(yè)機(jī)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(huì)對(duì)機(jī)器人的控制產(chǎn)生什么影響？（）A.機(jī)器人的動(dòng)作失控或不準(zhǔn)確B.系統(tǒng)自動(dòng)切換到備用傳感器C.機(jī)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(jī)器人的自主導(dǎo)航提供了強(qiáng)大的支持。假設(shè)機(jī)器人需要在一個(gè)未知的環(huán)境中進(jìn)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(dá)作為主要的傳感器輸入B.它可以自動(dòng)處理各種動(dòng)態(tài)障礙物，無需額外的編程C.在地圖構(gòu)建過程中，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡是完全隨機(jī)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(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25、在ROS中，機(jī)器人的人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)對(duì)于用戶操作和監(jiān)控機(jī)器人非常重要。假設(shè)需要為一個(gè)工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)直觀易用的人機(jī)交互界面。以下關(guān)于ROS人機(jī)交互界面的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用Qt等圖形庫(kù)來開發(fā)人機(jī)交互界面B.人機(jī)交互界面應(yīng)該能夠?qū)崟r(shí)顯示機(jī)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(jī)交互界面直接發(fā)送給ROS節(jié)點(diǎn)D.人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)不需要考慮用戶的使用習(xí)慣和工作流程二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）如何在ROS中優(yōu)化機(jī)器人的能耗效率？2、（本題5分）簡(jiǎn)述ROS中的生命科學(xué)精細(xì)實(shí)驗(yàn)機(jī)器人中的實(shí)驗(yàn)精細(xì)度提高。3、（本題5分）解釋ROS中的機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用接口。4、（本題5分）簡(jiǎn)述ROS中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)器人中的操作精度要求。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在ROS環(huán)境下搭建一個(gè)蝎子養(yǎng)殖場(chǎng)蝎子抓捕機(jī)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(gè)機(jī)器人的自主探索和地圖標(biāo)記系統(tǒng)，對(duì)新環(huán)境進(jìn)行標(biāo)記。3、（本題5分）使用ROS為糧倉(cāng)巡檢機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)糧食質(zhì)量檢測(cè)和蟲害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)使用ROS的河道清理機(jī)器人的漂浮物打撈與水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。5、（本題5分）基于ROS構(gòu)建一個(gè)漁場(chǎng)捕魚機(jī)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(gè)小題，共30分)1、（本題10分）在體育賽事中，機(jī)器人用于裁判輔助、場(chǎng)地維護(hù)等工作。深入分析機(jī)器人操作系統(tǒng)在高速運(yùn)動(dòng)跟蹤、規(guī)則執(zhí)行判斷、環(huán)境適應(yīng)和人機(jī)協(xié)作方面的技術(shù)要點(diǎn)，討論操作系統(tǒng)如何保障體育賽事的公平性和