上海視覺藝術(shù)學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)與模式識別C》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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《機(jī)器學(xué)習(xí)與模式識別C》2023-2024學(xué)年第二學(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批閱人一、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中，多機(jī)器人協(xié)作是一個(gè)重要的研究方向。假設(shè)多個(gè)機(jī)器人需要在一個(gè)共同的任務(wù)中進(jìn)行協(xié)作，如搬運(yùn)一個(gè)大型物體。以下關(guān)于ROS多機(jī)器人協(xié)作的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以通過共享地圖和任務(wù)信息來實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人之間的協(xié)作B.每個(gè)機(jī)器人在協(xié)作中都有獨(dú)立的決策和控制能力，不需要中央?yún)f(xié)調(diào)器C.多機(jī)器人之間的通信可以采用與單機(jī)器人系統(tǒng)相同的機(jī)制D.多機(jī)器人協(xié)作系統(tǒng)的性能和效率與機(jī)器人的數(shù)量成正比2、在機(jī)器人的路徑規(guī)劃中，需要考慮機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)特性，如慣性和摩擦力。假設(shè)一個(gè)具有較大慣性的機(jī)器人需要在狹窄空間內(nèi)快速移動(dòng)。以下哪種路徑規(guī)劃方法能夠充分考慮這些動(dòng)力學(xué)因素，生成可行的路徑？（）A.基于物理模型的路徑規(guī)劃B.基于啟發(fā)式搜索的路徑規(guī)劃C.基于隨機(jī)采樣的路徑規(guī)劃D.基于人工勢場的路徑規(guī)劃3、在機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模中，需要準(zhǔn)確描述關(guān)節(jié)之間的關(guān)系。假設(shè)一個(gè)具有多個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和移動(dòng)關(guān)節(jié)的機(jī)器人手臂。以下哪種運(yùn)動(dòng)學(xué)建模方法能夠簡潔地表示這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，并方便進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析？（）A.正向運(yùn)動(dòng)學(xué)B.逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)C.雅克比矩陣D.微分運(yùn)動(dòng)學(xué)4、機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于管理機(jī)器人傳感器數(shù)據(jù)的模塊通常是？（）（）A.運(yùn)動(dòng)控制模塊B.感知模塊C.規(guī)劃模塊D.通信模塊5、ROS中的仿真環(huán)境（Gazebo）可以用于機(jī)器人的模擬測試。假設(shè)要在仿真環(huán)境中準(zhǔn)確模擬機(jī)器人與環(huán)境的物理交互，以下關(guān)于環(huán)境設(shè)置和模型參數(shù)調(diào)整的描述，正確的是：（）A.使用默認(rèn)的環(huán)境設(shè)置和模型參數(shù)，進(jìn)行簡單的模擬B.根據(jù)實(shí)際物理特性，精細(xì)調(diào)整環(huán)境參數(shù)和機(jī)器人模型的物理屬性C.仿真環(huán)境無法準(zhǔn)確模擬物理交互，主要用于功能驗(yàn)證D.環(huán)境設(shè)置和模型參數(shù)調(diào)整對模擬結(jié)果影響不大6、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個(gè)需要與人類進(jìn)行交互的機(jī)器人時(shí)，例如服務(wù)機(jī)器人，需要考慮人機(jī)交互的自然性和友好性。以下哪種人機(jī)交互方式和界面設(shè)計(jì)在這種情況下最為有效？（）A.語音交互和觸摸屏界面B.鍵盤鼠標(biāo)操作和復(fù)雜的菜單界面C.僅通過指示燈進(jìn)行交互D.不考慮人機(jī)交互，機(jī)器人自主運(yùn)行7、ROS中的消息隊(duì)列（MessageQueue）用于存儲(chǔ)待發(fā)送的消息。如果消息隊(duì)列溢出，會(huì)發(fā)生什么？（）A.新的消息被丟棄B.系統(tǒng)自動(dòng)擴(kuò)展隊(duì)列容量C.消息發(fā)送速度加快D.對通信沒有影響8、在一個(gè)基于ROS的機(jī)器人手臂控制系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)對多個(gè)關(guān)節(jié)的精確同步控制。以下哪種技術(shù)或工具在ROS中常用于解決這個(gè)問題？（）A.控制器插件B.動(dòng)作服務(wù)器C.軌跡規(guī)劃器D.以上都是9、當(dāng)在ROS中開發(fā)機(jī)器人應(yīng)用時(shí)，需要對機(jī)器人的模型進(jìn)行描述。假設(shè)一個(gè)輪式移動(dòng)機(jī)器人，需要定義其幾何形狀、關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)等。以下關(guān)于ROS中機(jī)器人模型描述的方式，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.使用URDF（UnifiedRobotDescriptionFormat）文件來描述機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和參數(shù)B.可以在URDF文件中定義機(jī)器人的傳感器和執(zhí)行器C.一旦定義了機(jī)器人的URDF模型，就不能對其進(jìn)行修改和擴(kuò)展D.可以使用第三方工具將CAD模型轉(zhuǎn)換為ROS可識別的URDF格式10、在使用ROS開發(fā)機(jī)器人的避障功能時(shí)，如果避障算法過于敏感，可能會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？（）A.機(jī)器人頻繁改變運(yùn)動(dòng)方向，行動(dòng)遲緩B.機(jī)器人能夠快速穿越障礙物C.機(jī)器人停止運(yùn)動(dòng)D.避障效果更好11、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于描述機(jī)器人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是？（）（）A.向量B.矩陣C.四元數(shù)D.以上都是12、ROS中的機(jī)器人操作系統(tǒng)資源分配需要考慮任務(wù)的優(yōu)先級和資源需求。以下哪種資源分配算法能夠?qū)崿F(xiàn)更公平和高效的資源利用？（）A.先來先服務(wù)B.最短作業(yè)優(yōu)先C.最高響應(yīng)比優(yōu)先D.隨機(jī)分配請分別說明每個(gè)資源分配算法的原理和在機(jī)器人操作系統(tǒng)中的優(yōu)缺點(diǎn)13、在ROS中，實(shí)時(shí)性是某些應(yīng)用場景的關(guān)鍵要求。假設(shè)一個(gè)工業(yè)機(jī)器人需要在嚴(yán)格的時(shí)間限制內(nèi)完成特定的操作。以下關(guān)于ROS實(shí)時(shí)性的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.ROS本身可以滿足硬實(shí)時(shí)的要求，無需額外的配置和優(yōu)化B.可以通過使用實(shí)時(shí)內(nèi)核和相關(guān)的配置來提高ROS系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能C.在實(shí)時(shí)應(yīng)用中，需要仔細(xì)考慮任務(wù)的優(yōu)先級和調(diào)度策略D.實(shí)時(shí)性的實(shí)現(xiàn)可能會(huì)對系統(tǒng)的資源利用和性能產(chǎn)生一定的影響14、ROS中的動(dòng)作（Action）是一種用于長時(shí)間任務(wù)的通信機(jī)制。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人需要執(zhí)行一個(gè)復(fù)雜的搜索任務(wù)，其狀態(tài)包括正在搜索、找到目標(biāo)和任務(wù)完成。以下關(guān)于動(dòng)作通信的描述，正確的是？（）A.動(dòng)作通信只能單向傳遞信息，從客戶端到服務(wù)器B.客戶端可以在任務(wù)執(zhí)行過程中隨時(shí)取消任務(wù)C.服務(wù)器無法向客戶端反饋任務(wù)的中間狀態(tài)D.動(dòng)作通信不支持任務(wù)的超時(shí)處理15、在基于ROS的機(jī)器人視覺導(dǎo)航中，當(dāng)環(huán)境光照條件變化較大時(shí)，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(gè)圖像處理方法在應(yīng)對光照變化時(shí)的效果和對導(dǎo)航穩(wěn)定性的影響16、假設(shè)在ROS中開發(fā)一個(gè)用于救援任務(wù)的機(jī)器人，需要具備在惡劣環(huán)境下的自主導(dǎo)航和通信能力。以下哪種導(dǎo)航算法和通信技術(shù)可能會(huì)被應(yīng)用？（）A.慣性導(dǎo)航和衛(wèi)星通信B.基于地標(biāo)識別的導(dǎo)航和短波通信C.磁導(dǎo)航和無線Mesh網(wǎng)絡(luò)D.以上都有可能17、在基于ROS的機(jī)器人救援應(yīng)用中，需要快速響應(yīng)緊急情況。以下哪種通信方式可以確保信息的實(shí)時(shí)傳遞？（）A.低延遲的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議B.優(yōu)先級消息隊(duì)列C.直接內(nèi)存訪問D.以上方式都可以考慮18、ROS支持多種編程語言進(jìn)行節(jié)點(diǎn)開發(fā)。如果在一個(gè)項(xiàng)目中同時(shí)使用了C++和Python編寫的節(jié)點(diǎn)，并且它們之間需要進(jìn)行通信，可能會(huì)遇到什么問題？（）A.語言兼容性問題，導(dǎo)致通信失敗B.通信正常，沒有任何問題C.通信速度變慢D.系統(tǒng)資源消耗增加19、假設(shè)在一個(gè)ROS驅(qū)動(dòng)的倉儲(chǔ)機(jī)器人系統(tǒng)中，貨架布局發(fā)生變化但未及時(shí)更新到系統(tǒng)中，會(huì)對機(jī)器人的取貨操作產(chǎn)生什么影響？（）A.機(jī)器人可能無法準(zhǔn)確找到貨物B.取貨效率提高C.機(jī)器人自動(dòng)適應(yīng)新布局D.系統(tǒng)性能優(yōu)化20、ROS中的TF變換在多機(jī)器人協(xié)作中非常重要。當(dāng)多個(gè)機(jī)器人之間的相對位置發(fā)生變化時(shí)，如何快速更新TF信息？（）A.通過傳感器實(shí)時(shí)測量并更新B.使用通信協(xié)議在機(jī)器人之間傳遞位置變化信息C.結(jié)合地圖和定位信息進(jìn)行推算D.以上方法可以結(jié)合使用二、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）ROS在智能交通中的角色是什么？2、（本題5分）ROS中的運(yùn)動(dòng)控制精度提升方法。3、（本題5分）說明ROS中的地質(zhì)勘探全面分析機(jī)器人中的分析內(nèi)容擴(kuò)展。4、（本題5分）ROS在紡織業(yè)機(jī)器人中的作用。5、（本題5分）ROS中的目標(biāo)識別和跟蹤是如何實(shí)現(xiàn)的？三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）創(chuàng)建一個(gè)在ROS中的龍蝦種苗養(yǎng)殖場種苗分揀與計(jì)數(shù)機(jī)器人的高效分揀與準(zhǔn)確計(jì)數(shù)系統(tǒng)。2、（本題5分）開發(fā)一個(gè)使用ROS的香菇養(yǎng)殖場香菇采摘與包裝機(jī)器人的快速采摘與包裝系統(tǒng)。3、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個(gè)機(jī)器人的動(dòng)態(tài)路徑重規(guī)劃系統(tǒng)，應(yīng)對環(huán)境變化。4、（本題5分）創(chuàng)建一個(gè)在ROS中的舞臺(tái)搭建機(jī)器人的道具搬運(yùn)與布置系統(tǒng)。5、（本題5分）使用ROS為糧倉巡檢機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)糧食質(zhì)量檢測和蟲害監(jiān)測系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）對于多機(jī)器人協(xié)作系統(tǒng)，機(jī)器人操作系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)高效的協(xié)調(diào)和任務(wù)分配。請?jiān)敿?xì)綜合分析在諸如工廠生產(chǎn)線、災(zāi)難救援等場景中，機(jī)器人之間如何進(jìn)行信息共享、協(xié)同工作和避免沖突，探討多機(jī)器人協(xié)作系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化策略，以及在實(shí)際應(yīng)用中的通信和同步問題。2、（本題10分）對于一個(gè)使用ROS的農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人項(xiàng)目，需要機(jī)器人能夠準(zhǔn)確識別不同成熟度的