浙江廣廈建設職業(yè)技術大學《機器學習與人工智能》2023-2024學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁浙江廣廈建設職業(yè)技術大學

《機器學習與人工智能》2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30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、在機器人操作系統(tǒng)的通信機制中，消息傳遞是常用的方式之一。假設有一個多機器人協(xié)作系統(tǒng)，機器人之間需要頻繁地交換大量的傳感器數(shù)據(jù)和控制指令。以下哪種消息傳遞框架能夠提供高可靠、低延遲的通信，并且易于在分布式環(huán)境中擴展？（）A.ROS（RobotOperatingSystem）的話題機制B.TCP/IP協(xié)議C.UDP協(xié)議D.共享內存機制2、在開發(fā)基于ROS的機器人視覺應用時，需要從攝像頭獲取圖像數(shù)據(jù)并進行處理，以實現(xiàn)目標檢測和跟蹤等功能。對于圖像數(shù)據(jù)的傳輸和處理，以下哪種方式在ROS中是最有效的？同時要考慮數(shù)據(jù)的實時性、帶寬占用和處理效率。A.直接在節(jié)點中處理原始圖像數(shù)據(jù)B.將圖像數(shù)據(jù)壓縮后傳輸和處理C.使用ROS的圖像消息（ImageMessage）機制D.把圖像數(shù)據(jù)存儲到本地文件再進行處理3、ROS中的Gazebo可以模擬機器人與環(huán)境的物理交互。當需要模擬復雜的物理材質和力學特性時，以下哪種方法可以提高模擬的真實性？（）A.使用更精確的物理模型B.調整物理參數(shù)和摩擦系數(shù)C.引入第三方物理引擎D.以上方法都可以4、在基于ROS的機器人學習系統(tǒng)中，當需要讓機器人通過與環(huán)境的交互來不斷改進其行為時，以下哪種學習方法可能是最適合的？（）A.監(jiān)督學習B.強化學習C.無監(jiān)督學習D.半監(jiān)督學習請詳細說明每個學習方法在機器人與環(huán)境交互學習中的特點和應用可能性5、當在ROS中開發(fā)一個需要長時間穩(wěn)定運行的機器人應用時，以下哪種錯誤處理和恢復機制是必不可少的？（）A.簡單的錯誤日志記錄B.自動重啟機制C.智能錯誤診斷和恢復策略D.忽略錯誤，繼續(xù)運行請說明每個選項在保證機器人應用穩(wěn)定性方面的作用和可能存在的問題6、ROS中的Gazebo仿真環(huán)境可以模擬機器人的物理特性和環(huán)境交互。假設要在Gazebo中模擬一個帶有彈性關節(jié)和摩擦的機械臂，以下關于仿真設置的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以在Gazebo中定義機械臂的模型、材料屬性和關節(jié)參數(shù)B.通過添加傳感器插件，可以模擬傳感器的輸出，如力傳感器和位置傳感器C.Gazebo中的仿真結果完全準確，無需與實際實驗進行對比和驗證D.可以在Gazebo中設置不同的物理引擎和仿真參數(shù)，以滿足不同的需求7、在機器人的協(xié)作工作中，需要解決任務分配和資源共享的問題。假設多個機器人共同完成一個大型項目，每個機器人具有不同的能力和資源。以下哪種方法能夠有效地協(xié)調資源分配，提高工作效率？（）A.基于合同的資源分配B.基于市場機制的資源分配C.基于中央控制的資源分配D.基于分布式協(xié)商的資源分配8、假設在ROS中開發(fā)一個用于極地考察的機器人，需要應對極寒、大風和低光照等極端環(huán)境。以下哪種技術和裝備可能會被用于極地機器人？（）A.耐寒材料和保溫結構B.抗風設計和能源存儲C.低光照視覺系統(tǒng)和導航設備D.以上都有可能9、在ROS中，對于機器人的軟件開發(fā)過程，需要遵循一定的代碼規(guī)范和風格。以下哪種做法能夠提高代碼的可讀性和可維護性？（）A.統(tǒng)一的變量命名和函數(shù)注釋B.隨意的代碼風格，不做規(guī)范C.只關注功能實現(xiàn)，不考慮代碼風格D.不寫注釋，依靠代碼本身理解10、在ROS環(huán)境下，對于機器人的軌跡規(guī)劃，以下哪種方法能夠生成平滑且符合動力學約束的運動軌跡？（）A.五次多項式插值B.樣條曲線擬合C.貝塞爾曲線D.B樣條曲線。假設機器人需要執(zhí)行復雜的連續(xù)動作，如機械臂的抓取操作，軌跡需要滿足關節(jié)速度、加速度等動力學約束，同時保證運動的平滑性，上述哪種方法能夠更好地生成理想的軌跡，并詳細解釋其原理和參數(shù)設置11、在ROS系統(tǒng)中，對于機器人的能耗優(yōu)化，以下哪種方法可能在不降低性能的前提下實現(xiàn)最大的節(jié)能效果？（）A.動態(tài)電壓頻率調整B.關閉部分傳感器C.降低運動復雜度D.以上方法結合使用請詳細說明每個選項在能耗優(yōu)化中的作用和可能存在的限制12、在ROS控制的機器人康復訓練系統(tǒng)中，如果訓練模式設置不合理，會對患者的康復效果產(chǎn)生怎樣的影響？（）A.康復效果不佳或產(chǎn)生副作用B.加速康復進程C.系統(tǒng)自動調整訓練模式D.對康復沒有影響13、機器人操作系統(tǒng)中的容錯機制對于系統(tǒng)的可靠性至關重要。假設機器人在關鍵任務中出現(xiàn)傳感器故障或執(zhí)行器異常。以下哪種容錯方法能夠使機器人在部分組件失效的情況下繼續(xù)完成任務，或者采取安全的應對措施？（）A.硬件冗余B.軟件冗余C.故障檢測與診斷D.以上方法綜合運用14、在ROS中，消息（Message）是節(jié)點之間通信的數(shù)據(jù)單元。假設一個機器人的圖像采集節(jié)點需要將采集到的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給其他節(jié)點進行處理。以下關于ROS消息的描述，哪一項是不正確的？（）A.消息的定義使用特定的編程語言結構，如C++中的結構體或Python中的類B.可以自定義消息類型，以滿足特定的應用需求C.消息在發(fā)送和接收過程中會自動進行序列化和反序列化D.一旦定義了消息類型，就不能再添加或刪除其中的字段15、當使用ROS控制一個具有多個自由度的機器人關節(jié)時，需要進行復雜的運動學和動力學解算。以下哪種方法和工具可能會被用于關節(jié)控制？（）A.正逆運動學求解器和動力學庫B.智能優(yōu)化算法和模型預測控制C.自適應控制和反饋線性化D.以上都有可能16、在機器人操作系統(tǒng)（ROS）中，當需要實現(xiàn)多個機器人之間的通信和協(xié)作時，以下哪種通信機制通常被廣泛應用？（）A.基于消息隊列的通信B.共享內存通信C.網(wǎng)絡套接字通信D.藍牙通信請詳細說明每個選項在多機器人通信場景中的優(yōu)缺點和適用情況17、ROS中的動作（Action）與服務（Service）的主要區(qū)別在于（）（）A.動作支持反饋和結果B.服務支持反饋和結果C.動作是一次性的D.服務是異步的18、ROS中的機器人控制框架需要具備穩(wěn)定性和實時性。假設有一個需要高精度和快速響應的機器人操作任務，以下哪種控制策略可能最為合適？（）A.PID控制B.模糊控制C.自適應控制D.開環(huán)控制請分別說明每個控制策略的工作原理以及在該任務中的表現(xiàn)19、在機器人的控制系統(tǒng)中，模型不確定性是一個常見的問題。假設機器人的動力學模型存在一定的誤差。以下哪種控制方法能夠對模型不確定性具有較強的魯棒性，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能？（）A.滑?？刂艬.自適應控制C.魯棒控制D.以上方法均可20、在機器人的軌跡規(guī)劃中，需要考慮機器人的運動約束和環(huán)境約束。假設一個機器人手臂在有限的工作空間內進行操作，同時要避免與周圍的障礙物碰撞。以下哪種軌跡規(guī)劃方法能夠有效地處理這些約束，并生成平滑的軌跡？（）A.人工勢場法結合優(yōu)化算法B.隨機路徑規(guī)劃方法C.基于樣條曲線的約束規(guī)劃D.基于模型預測的軌跡生成21、在使用ROS進行機器人的實時控制時，需要考慮系統(tǒng)的實時性要求。假設系統(tǒng)對控制周期有嚴格的限制，以下關于實現(xiàn)實時控制的方法，正確的是：（）A.使用ROS的默認配置，不進行特殊優(yōu)化B.采用實時操作系統(tǒng)（RTOS）與ROS結合，滿足實時性要求C.降低控制算法的復雜度，犧牲精度以保證實時性D.實時控制在ROS中無法實現(xiàn)，需要更換開發(fā)框架22、ROS中的節(jié)點可以分布在不同的計算平臺上。當節(jié)點之間的計算能力差異較大時，如何平衡系統(tǒng)的負載？（）A.將計算任務分配給能力較強的節(jié)點B.對計算任務進行分割，分配給不同的節(jié)點C.根據(jù)節(jié)點的負載情況動態(tài)調整任務分配D.以上方法都可以23、在ROS中，創(chuàng)建一個新的工作空間（Workspace）需要創(chuàng)建以下哪些目錄？（）（）A.srcB.buildC.develD.以上都是24、ROS中的可視化工具rviz可以顯示以下哪些內容？（）（）A.機器人模型B.傳感器數(shù)據(jù)C.規(guī)劃路徑D.以上都是25、在ROS中，為了實現(xiàn)機器人的遠程控制，通常會使用網(wǎng)絡通信。假設需要在遠程計算機上控制一個位于本地的機器人，以下哪種網(wǎng)絡架構可能最為適合？（）A.客戶端-服務器架構B.對等網(wǎng)絡架構C.分布式架構D.總線型架構26、在使用ROS進行機器人的感知融合時，需要處理不同傳感器的坐標系轉換和校準問題。假設傳感器的安裝位置和方向存在偏差，以下哪種方法能夠準確地進行坐標系校準？（）A.手動測量和計算校準參數(shù)B.基于機器學習的自動校準C.不進行校準，直接使用原始數(shù)據(jù)D.隨機設置校準參數(shù)27、在ROS環(huán)境中，對于機器人的故障診斷和錯誤處理，需要一種有效的機制來檢測和報告異常情況。假設機器人在運行過程中出現(xiàn)硬件故障或軟件錯誤，以下哪種方法能夠及時發(fā)現(xiàn)并通知相關人員？（）A.定期人工檢查B.依靠機器人自動恢復，不進行報告C.使用ROS的日志系統(tǒng)和監(jiān)控工具D.忽略故障，繼續(xù)運行28、當在ROS中進行機器人的運動控制時，以下哪種編程語言通常被用于編寫控制節(jié)點？（）A.C++B.PythonC.JavaD.Ruby。假設需要開發(fā)高效、穩(wěn)定且易于維護的機器人運動控制程序，同時考慮與ROS庫和其他模塊的集成，上述哪種編程語言在這種情況下更具優(yōu)勢，并闡述其特點和在ROS中的應用實例29、ROS中的動作客戶端（ActionClient）需要實現(xiàn)以下哪些回調函數(shù)？（）（）A.active回調函數(shù)B.done回調函數(shù)C.feedback回調函數(shù)D.以上都是30、在ROS中，進行機器人的任務規(guī)劃時，需要考慮任務的優(yōu)先級和資源分配。假設同時有多個任務等待執(zhí)行，以下關于任務調度策略的選擇，正確的是：（）A.采用先來先服務（FCFS）策略，簡單公平B.基于優(yōu)先級的調度策略，優(yōu)先執(zhí)行重要任務C.隨機調度策略，避免任務餓死D.以上調度策略都不適合機器人任務規(guī)劃二、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）對于用于倉庫貨物堆垛的機器人，分析操作系統(tǒng)在貨物尺寸識別、堆垛高度規(guī)劃、穩(wěn)定性保障和空間利用優(yōu)化方面的關鍵功能。討論操作系統(tǒng)如何應對不同形狀和重量的貨物，以及如何提高倉庫存儲的效率和安全性。2、（本題5分）隨著機器人在舞臺表演中的創(chuàng)新應用，如舞蹈表演、戲劇演出等，機器人操作系統(tǒng)需要具備藝術表現(xiàn)力和精準的動作控制。請詳細綜合分析其在動作編排、情感表達、與演員和舞臺設備的協(xié)同等方面的技術實現(xiàn)，探討舞臺表演機器人在豐富藝術形式和提升觀眾體驗方面的潛力，以及在藝術創(chuàng)作和表演中的技術難度和創(chuàng)新方向。3、（本題5分）在印刷行業(yè)，機器人用于紙張搬運、印刷品質量檢測等任務。深入探討機器人操作系統(tǒng)在紙張規(guī)格識別、印刷缺陷檢測、搬運速度控制和與印刷設備集成方面的關鍵技術，分析操作系統(tǒng)如何保障印刷生產(chǎn)的質量和效率。4、（本題5分）在一個化工廠，ROS驅動的機器人進行危險化學品的搬運和泄漏檢測。仔細分析ROS在化學品防護、泄漏精準檢測、搬運安全保障以及緊急情況應對方面的挑戰(zhàn)和應對策略。5、（本題5分）考慮一個基于ROS的草原生態(tài)監(jiān)測機器人項目，用于收集草原生態(tài)數(shù)據(jù)和監(jiān)測動物活動。綜合分析ROS在草原地形適應、數(shù)據(jù)采集多樣性、長距離通