武漢輕工大學(xué)《機器學(xué)習(xí)與大數(shù)據(jù)》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頁武漢輕工大學(xué)《機器學(xué)習(xí)與大數(shù)據(jù)》

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20個小題，每小題1分，共20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，為了實現(xiàn)機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2、ROS中的控制模塊負(fù)責(zé)根據(jù)規(guī)劃的路徑生成機器人的控制指令。假設(shè)一個輪式移動機器人需要沿著給定的路徑行駛，以下關(guān)于控制算法的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.PID（Proportional-Integral-Derivative）控制器常用于簡單的速度和位置控制B.LQR（LinearQuadraticRegulator）控制器可以在系統(tǒng)模型已知的情況下實現(xiàn)最優(yōu)控制C.模糊控制可以處理系統(tǒng)的不確定性和非線性，但控制規(guī)則的設(shè)計較為復(fù)雜D.控制算法的選擇只取決于機器人的類型，與任務(wù)需求和環(huán)境條件無關(guān)3、ROS中的節(jié)點可以分布在不同的計算平臺上。當(dāng)節(jié)點之間的計算能力差異較大時，如何平衡系統(tǒng)的負(fù)載？（）A.將計算任務(wù)分配給能力較強的節(jié)點B.對計算任務(wù)進(jìn)行分割，分配給不同的節(jié)點C.根據(jù)節(jié)點的負(fù)載情況動態(tài)調(diào)整任務(wù)分配D.以上方法都可以4、在基于ROS的機器人視覺導(dǎo)航中，當(dāng)環(huán)境光照條件變化較大時，以下哪種圖像處理方法能夠提高導(dǎo)航的穩(wěn)定性？（）A.直方圖均衡化B.邊緣檢測C.圖像分割D.圖像壓縮請分別解釋每個圖像處理方法在應(yīng)對光照變化時的效果和對導(dǎo)航穩(wěn)定性的影響5、ROS中的消息（Message）定義了節(jié)點之間通信的數(shù)據(jù)格式。假設(shè)需要傳輸一個包含機器人關(guān)節(jié)角度、速度和扭矩的復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以下關(guān)于消息定義的描述，正確的是？（）A.消息定義只能使用基本數(shù)據(jù)類型，如整數(shù)和浮點數(shù)B.可以自定義消息類型，包含多個字段和復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)C.消息定義一旦確定，就不能修改，否則會導(dǎo)致通信錯誤D.不同的節(jié)點必須使用相同的消息類型進(jìn)行通信，不能自定義6、在ROS環(huán)境下，要對機器人的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和預(yù)處理，以去除噪聲和異常值。假設(shè)從傳感器獲取的數(shù)據(jù)存在較大的波動和干擾。以下哪種濾波算法和方法在處理這種情況時最為有效？（）A.中值濾波B.均值濾波C.高斯濾波D.不進(jìn)行濾波處理7、ROS中的服務(wù)可以有多個客戶端同時請求，這種特性被稱為（）（）A.一對多服務(wù)B.多對一服務(wù)C.多對多服務(wù)D.一對一服務(wù)8、在一個ROS系統(tǒng)中，需要實現(xiàn)機器人的視覺伺服控制，即根據(jù)視覺反饋來調(diào)整機器人的運動。以下哪種視覺特征和控制算法可能會被用于視覺伺服？（）A.基于圖像的特征和比例積分微分控制B.基于深度信息的特征和模型預(yù)測控制C.基于目標(biāo)跟蹤的特征和自適應(yīng)控制D.以上都有可能9、在使用ROS進(jìn)行機器人開發(fā)時，需要對機器人的運動進(jìn)行控制。假設(shè)要控制一個機械臂的關(guān)節(jié)運動，使用了PID控制器。如果PID控制器的參數(shù)設(shè)置不合理，會出現(xiàn)什么情況？（）A.機械臂運動平穩(wěn)且精確B.機械臂運動出現(xiàn)振蕩或超調(diào)C.機械臂停止運動D.機械臂運動速度加快10、在基于ROS的機器人應(yīng)用中，需要對機器人的能源管理進(jìn)行優(yōu)化，以延長機器人的工作時間。假設(shè)機器人配備了多種能源消耗設(shè)備，以下哪種策略能夠最有效地降低能源消耗？（）A.關(guān)閉所有非必要設(shè)備B.根據(jù)任務(wù)需求動態(tài)調(diào)整設(shè)備的工作狀態(tài)C.始終保持設(shè)備全功率運行D.不進(jìn)行能源管理，任由設(shè)備耗電11、機器人操作系統(tǒng)中的節(jié)點可以通過哪種方式進(jìn)行分布式通信？（）（）A.TCP/IPB.UDPC.多播（Multicast）D.以上都是12、在ROS中，進(jìn)行機器人的機器學(xué)習(xí)應(yīng)用開發(fā)時，假設(shè)要使用深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行物體識別。以下關(guān)于數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和模型訓(xùn)練的描述，正確的是：（）A.隨機收集數(shù)據(jù)，不進(jìn)行預(yù)處理，直接用于模型訓(xùn)練B.對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、標(biāo)注和增強，然后進(jìn)行模型訓(xùn)練C.使用現(xiàn)有的預(yù)訓(xùn)練模型，不進(jìn)行進(jìn)一步的訓(xùn)練和優(yōu)化D.數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和模型訓(xùn)練對識別效果影響不大13、在一個基于ROS的機器人團(tuán)隊協(xié)作項目中，需要實現(xiàn)不同類型機器人之間的任務(wù)分配和協(xié)調(diào)。以下哪種策略和機制可能會被用于團(tuán)隊協(xié)作？（）A.基于任務(wù)優(yōu)先級的分配B.基于能力和資源的分配C.基于市場機制的資源交易D.以上都有可能14、在ROS開發(fā)中，為了確保代碼的質(zhì)量和可維護(hù)性，通常會采用一些代碼規(guī)范和測試方法。假設(shè)一個新開發(fā)的ROS節(jié)點需要進(jìn)行單元測試，以下哪種測試框架在ROS中常用？（）A.GoogleTestB.JUnitC.PyTestD.ROS自帶的測試框架15、在ROS框架下，進(jìn)行機器人的運動學(xué)建模時，以下哪種方法常用于處理串聯(lián)機器人的正逆運動學(xué)求解？（）A.Denavit-Hartenberg方法B.Jacobian矩陣法C.數(shù)值迭代法D.解析法。假設(shè)機器人的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，關(guān)節(jié)數(shù)量較多，需要快速準(zhǔn)確地計算其在不同位姿下的運動學(xué)參數(shù)，上述哪種方法能夠更有效地解決這一問題，并詳細(xì)闡述其原理和計算過程16、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17、在基于ROS的機器人團(tuán)隊開發(fā)中，需要制定統(tǒng)一的代碼規(guī)范和開發(fā)流程。假設(shè)團(tuán)隊成員具有不同的開發(fā)習(xí)慣和經(jīng)驗水平。以下哪種方式在確保代碼質(zhì)量和開發(fā)效率方面最為有效？（）A.制定詳細(xì)的代碼規(guī)范文檔和培訓(xùn)團(tuán)隊成員B.允許團(tuán)隊成員自由發(fā)揮，不做統(tǒng)一要求C.參考其他項目的代碼規(guī)范，不完全適應(yīng)本項目D.不制定代碼規(guī)范，后期統(tǒng)一修改18、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個需要長期運行的機器人系統(tǒng)時，需要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。假設(shè)機器人需要在無人值守的情況下連續(xù)工作數(shù)周甚至數(shù)月。以下哪種措施和技術(shù)的應(yīng)用能夠最大程度地提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性？（）A.增加硬件冗余和軟件容錯機制B.定期重啟系統(tǒng)和更新軟件C.不采取任何特別措施，依靠系統(tǒng)自身D.減少功能模塊，降低系統(tǒng)復(fù)雜度19、ROS中的硬件抽象層（HardwareAbstractionLayer）用于適配不同的硬件。如果硬件抽象層設(shè)計不合理，會出現(xiàn)什么情況？（）A.硬件無法正常工作或性能受限B.硬件自動適配軟件C.硬件性能提升D.對硬件沒有影響20、機器人操作系統(tǒng)中的軟件更新和維護(hù)是一個重要的問題。假設(shè)一個運行中的機器人系統(tǒng)需要進(jìn)行軟件升級，同時要確保升級過程不影響正在進(jìn)行的任務(wù)，并保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。以下哪種軟件更新策略能夠滿足這些要求？（）A.在線熱更新B.離線更新C.逐步更新D.以上策略結(jié)合使用二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）ROS中的環(huán)境模型更新策略。2、（本題5分）解釋ROS中的加密和認(rèn)證機制。3、（本題5分）說明ROS中的藥物研發(fā)科學(xué)管理機器人中的管理科學(xué)性體現(xiàn)。4、（本題5分）解釋ROS中的生命科學(xué)研究機器人中的細(xì)胞操作技術(shù)。5、（本題5分）ROS中的機器學(xué)習(xí)應(yīng)用一般如何實現(xiàn)？三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個建筑施工機器人的砌墻系統(tǒng)。2、（本題5分）在ROS中設(shè)計一個機器人的氣味識別和源定位系統(tǒng)。3、（本題5分）在ROS中設(shè)計一個機器人的物體熱導(dǎo)率檢測系統(tǒng)。4、（本題5分）設(shè)計一個基于ROS的工業(yè)機器人的裝配任務(wù)控制程序，能夠完成復(fù)雜的裝配操作。5、（本題5分）在ROS中設(shè)計一個機器人的多傳感器融合系統(tǒng)，提高環(huán)境感知的準(zhǔn)確性。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）對于具有自主避障功能的機器人，ROS在障礙物檢測和路徑重新規(guī)劃方面發(fā)揮重要作用。請深入綜合分析ROS中的算法和策略，以及如何提高避障的及時性和準(zhǔn)確性。2、（本