邯鄲應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)與模式識別課程設(shè)計(jì)I》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《機(jī)器學(xué)習(xí)與模式識別課程設(shè)計(jì)I》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一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20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系統(tǒng)中，對于機(jī)器人的任務(wù)優(yōu)先級分配，以下哪種策略能夠更好地平衡不同任務(wù)的需求？（）A.固定優(yōu)先級B.動(dòng)態(tài)優(yōu)先級C.隨機(jī)優(yōu)先級D.不設(shè)置優(yōu)先級請?jiān)敿?xì)說明每個(gè)優(yōu)先級分配策略在任務(wù)管理中的效果和適用場景2、ROS中的動(dòng)作服務(wù)器（ActionServer）需要實(shí)現(xiàn)以下哪些回調(diào)函數(shù)？（）（）A.goal回調(diào)函數(shù)B.cancel回調(diào)函數(shù)C.feedback回調(diào)函數(shù)D.以上都是3、在ROS中，要對機(jī)器人的控制算法進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)試，以下哪種工具或技術(shù)能夠提供有效的性能分析和調(diào)試支持？（）A.GDBB.ProfilerC.ROSLoggingD.ROSBag。假設(shè)需要找出控制算法中的性能瓶頸和潛在問題，對算法的執(zhí)行時(shí)間、內(nèi)存使用等進(jìn)行詳細(xì)分析，上述哪個(gè)選項(xiàng)能夠提供更全面和深入的調(diào)試信息，并解釋如何利用它來優(yōu)化控制算法4、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的可視化是非常重要的。假設(shè)需要實(shí)時(shí)顯示機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡、傳感器數(shù)據(jù)和模型等信息。以下關(guān)于ROS可視化工具的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.RViz（RobotVisualization）是一個(gè)常用的ROS可視化工具，可以顯示多種類型的數(shù)據(jù)B.Gazebo是一個(gè)用于機(jī)器人仿真的工具，可以與ROS集成進(jìn)行可視化和物理模擬C.在可視化過程中，可以通過插件擴(kuò)展RViz和Gazebo的功能D.一旦在RViz或Gazebo中設(shè)置了可視化布局，就不能再進(jìn)行更改和調(diào)整5、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(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整（DTW）的語音識別D.基于模板匹配的語音識別6、ROS中的節(jié)點(diǎn)可以在不同的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)延遲較大時(shí)，可能會(huì)影響系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。以下哪種方法可以減輕網(wǎng)絡(luò)延遲的影響？（）A.減少節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸量B.使用更高效的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議C.在本地進(jìn)行更多的計(jì)算和處理，減少遠(yuǎn)程通信需求D.以上方法都可以7、在ROS環(huán)境中，對于機(jī)器人的故障診斷和錯(cuò)誤處理，需要一種有效的機(jī)制來檢測和報(bào)告異常情況。假設(shè)機(jī)器人在運(yùn)行過程中出現(xiàn)硬件故障或軟件錯(cuò)誤，以下哪種方法能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并通知相關(guān)人員？（）A.定期人工檢查B.依靠機(jī)器人自動(dòng)恢復(fù)，不進(jìn)行報(bào)告C.使用ROS的日志系統(tǒng)和監(jiān)控工具D.忽略故障，繼續(xù)運(yùn)行8、當(dāng)在ROS中開發(fā)機(jī)器人的導(dǎo)航功能時(shí)，以下哪種地圖表示方法常用于描述環(huán)境信息？（）A.柵格地圖B.拓?fù)涞貓DC.特征地圖D.語義地圖。假設(shè)機(jī)器人需要在大型室內(nèi)環(huán)境中自主導(dǎo)航，地圖需要同時(shí)包含空間布局和語義信息，上述哪種地圖表示方法能夠提供更全面和有效的導(dǎo)航支持，并解釋其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和生成方法9、在ROS中，要對機(jī)器人的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，以下哪種濾波器常用于去除噪聲和干擾？（）A.均值濾波器B.中值濾波器C.高斯濾波器D.卡爾曼濾波器。假設(shè)機(jī)器人的傳感器數(shù)據(jù)存在大量隨機(jī)噪聲，需要在保留有用信息的同時(shí)有效地去除噪聲，上述哪種濾波器能夠更好地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，并分析其濾波效果和在ROS中的實(shí)現(xiàn)方法10、當(dāng)在ROS中進(jìn)行機(jī)器人的路徑規(guī)劃時(shí)，需要考慮環(huán)境中的障礙物和機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)約束。假設(shè)機(jī)器人需要在一個(gè)復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中找到一條最優(yōu)路徑到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。以下哪種路徑規(guī)劃算法在處理這種復(fù)雜環(huán)境時(shí)表現(xiàn)最佳？（）A.A*算法B.蟻群算法C.隨機(jī)漫步算法D.不進(jìn)行路徑規(guī)劃，隨機(jī)移動(dòng)11、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的動(dòng)作目標(biāo)（ActionGoal）主要用于指定什么？（）（）A.任務(wù)目標(biāo)B.任務(wù)參數(shù)C.任務(wù)優(yōu)先級D.以上都不是12、ROS中的坐標(biāo)變換在機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制和感知中起著關(guān)鍵作用。假設(shè)有一個(gè)移動(dòng)機(jī)器人，其身上安裝了激光雷達(dá)和攝像頭，同時(shí)機(jī)器人在一個(gè)環(huán)境中移動(dòng)。為了將激光雷達(dá)和攝像頭獲取的數(shù)據(jù)統(tǒng)一到機(jī)器人的坐標(biāo)系下，需要進(jìn)行坐標(biāo)變換。以下關(guān)于坐標(biāo)變換的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用TF（TransformFramework）庫來實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)變換B.坐標(biāo)變換需要確定源坐標(biāo)系和目標(biāo)坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)和平移關(guān)系C.一旦完成坐標(biāo)變換，在不同坐標(biāo)系下獲取的數(shù)據(jù)可以直接進(jìn)行融合和分析，無需進(jìn)一步處理D.坐標(biāo)變換可能會(huì)引入一定的誤差，需要進(jìn)行誤差評估和補(bǔ)償13、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于查看節(jié)點(diǎn)的發(fā)布和訂閱主題的工具是？（）（）A.rqt_graphB.RVizC.GazeboD.以上都不是14、在機(jī)器人的學(xué)習(xí)能力方面，強(qiáng)化學(xué)習(xí)是一種常用的方法。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人需要通過不斷嘗試和反饋來學(xué)習(xí)最優(yōu)的行為策略。以下哪種強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法在處理連續(xù)動(dòng)作空間和高維狀態(tài)空間時(shí)表現(xiàn)較好？（）A.Q-learningB.SARSAC.DeepQNetwork（DQN）D.ProximalPolicyOptimization（PPO）15、ROS支持多機(jī)器人協(xié)作的應(yīng)用開發(fā)。假設(shè)要實(shí)現(xiàn)多個(gè)機(jī)器人之間的任務(wù)分配和協(xié)調(diào)工作，以下關(guān)于協(xié)作策略和通信機(jī)制的選擇，正確的是：（）A.采用集中式控制策略，由一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行任務(wù)分配和協(xié)調(diào)B.采用分布式控制策略，每個(gè)機(jī)器人自主決策并通過通信協(xié)商C.混合使用集中式和分布式策略，根據(jù)任務(wù)特點(diǎn)靈活選擇D.多機(jī)器人協(xié)作無法實(shí)現(xiàn)有效的任務(wù)分配和協(xié)調(diào)16、機(jī)器人在執(zhí)行重復(fù)任務(wù)時(shí)，容易出現(xiàn)疲勞和磨損，影響其性能和壽命。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人需要長時(shí)間進(jìn)行同一種裝配操作。以下哪種方法能夠有效地監(jiān)測機(jī)器人的健康狀況，并提前預(yù)測可能的故障？（）A.基于振動(dòng)分析的監(jiān)測B.基于溫度監(jiān)測的診斷C.基于電流監(jiān)測的評估D.以上方法綜合運(yùn)用17、ROS中的消息（Message）定義了節(jié)點(diǎn)之間通信的數(shù)據(jù)格式。假設(shè)在一個(gè)機(jī)器人的通信系統(tǒng)中，消息格式定義錯(cuò)誤，會(huì)導(dǎo)致什么后果？（）A.節(jié)點(diǎn)之間無法通信或通信數(shù)據(jù)錯(cuò)誤B.系統(tǒng)自動(dòng)修正消息格式，通信正常C.僅影響部分節(jié)點(diǎn)通信，其他節(jié)點(diǎn)不受影響D.系統(tǒng)性能提升，通信速度加快18、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19、ROS中的可視化工具對于調(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20、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個(gè)需要長時(shí)間持續(xù)運(yùn)行的機(jī)器人應(yīng)用，以下哪種電源管理策略能夠確保電源的穩(wěn)定供應(yīng)和延長電池壽命？（）A.智能充電控制B.動(dòng)態(tài)電源切換C.低功耗模式設(shè)置D.不進(jìn)行電源管理請分別說明每個(gè)選項(xiàng)在電源管理方面的特點(diǎn)和效果二、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）ROS在皮革加工機(jī)器人中的作用。2、（本題5分）說明ROS在水下機(jī)器人中的應(yīng)用特點(diǎn)。3、（本題5分）ROS中的軟件架構(gòu)模式有哪些？4、（本題5分）簡述ROS中的生物樣本高效采集機(jī)器人中的采集效率提升。5、（本題5分）說明ROS中的交通管理機(jī)器人中的作用。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）使用ROS為服裝生產(chǎn)機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)布料瑕疵檢測和裁剪系統(tǒng)。2、（本題5分）基于ROS構(gòu)建一個(gè)機(jī)器人的自主環(huán)境亮度檢測和視覺適應(yīng)系統(tǒng)。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)使用ROS的菌菇種植場采摘機(jī)器人的成熟菌菇識別與采摘系統(tǒng)。4、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個(gè)機(jī)器人的智能燈光控制系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)境光線調(diào)整燈光。5、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個(gè)娃娃魚養(yǎng)殖場娃娃魚保育機(jī)器人的生長環(huán)境調(diào)節(jié)與疾病預(yù)防系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）隨著機(jī)器人感知技術(shù)的不斷發(fā)展，如激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等的應(yīng)用，ROS在多傳感器融合方面面臨新的挑戰(zhàn)。請深入綜合分析ROS如何有效地融合多種傳感器數(shù)據(jù)，提高環(huán)境感知的精度和可靠性，以及在融合過程中可能