三亞城市職業(yè)學(xué)院《機器學(xué)習(xí)技術(shù)及應(yīng)用》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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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25個小題，每小題1分，共25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、機器人操作系統(tǒng)中的任務(wù)分配是一個復(fù)雜的問題，特別是在多機器人系統(tǒng)中。假設(shè)一個由多個不同類型機器人組成的團隊，需要完成一系列相互關(guān)聯(lián)的任務(wù)。以下哪種任務(wù)分配算法能夠考慮機器人的能力差異和任務(wù)的優(yōu)先級，實現(xiàn)最優(yōu)的分配方案？（）A.合同網(wǎng)協(xié)議B.匈牙利算法C.蟻群優(yōu)化算法D.粒子群優(yōu)化算法2、當在ROS中進行機器人的路徑規(guī)劃時，需要考慮環(huán)境中的障礙物和機器人的運動約束。假設(shè)機器人需要在一個復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中找到一條最優(yōu)路徑到達目標點。以下哪種路徑規(guī)劃算法在處理這種復(fù)雜環(huán)境時表現(xiàn)最佳？（）A.A*算法B.蟻群算法C.隨機漫步算法D.不進行路徑規(guī)劃，隨機移動3、機器人的運動精度受到多種因素的影響，如機械結(jié)構(gòu)誤差、控制算法誤差等。假設(shè)一個高精度機器人需要達到微米級的運動精度。以下哪種方法能夠有效地減小這些誤差，提高運動精度？（）A.精密機械加工B.先進的控制算法補償C.實時誤差測量與修正D.以上方法綜合運用4、在機器人的控制系統(tǒng)中，反饋環(huán)節(jié)對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能起著關(guān)鍵作用。假設(shè)一個機器人系統(tǒng)存在外部干擾和模型不確定性。以下哪種反饋方式能夠更好地應(yīng)對這些情況，提高系統(tǒng)的魯棒性？（）A.位置反饋B.速度反饋C.加速度反饋D.力反饋5、ROS中的動作客戶端（ActionClient）需要實現(xiàn)以下哪些回調(diào)函數(shù)？（）（）A.active回調(diào)函數(shù)B.done回調(diào)函數(shù)C.feedback回調(diào)函數(shù)D.以上都是6、在ROS控制的機器人系統(tǒng)中，若控制算法的計算復(fù)雜度過高，會帶來什么問題？（）A.系統(tǒng)響應(yīng)延遲，實時性下降B.控制精度提高C.系統(tǒng)資源消耗減少D.機器人運動更平穩(wěn)7、在ROS框架下，對于機器人的動態(tài)環(huán)境適應(yīng)能力，以下哪種技術(shù)能夠?qū)崟r更新地圖和規(guī)劃路徑？（）A.即時定位與地圖構(gòu)建（SLAM）B.動態(tài)窗口法C.基于采樣的規(guī)劃D.以上都是。假設(shè)機器人在動態(tài)環(huán)境中運行，環(huán)境中的障礙物可能會移動或出現(xiàn)新的障礙物，需要實時調(diào)整地圖和路徑規(guī)劃，上述哪種技術(shù)能夠提供更快速和有效的適應(yīng)能力，并闡述其在ROS中的實現(xiàn)和應(yīng)用8、在使用ROS開發(fā)機器人應(yīng)用時，需要對機器人的運動進行規(guī)劃。假設(shè)機器人需要在一個復(fù)雜的環(huán)境中避開障礙物到達目標位置。以下哪種算法常用于機器人的路徑規(guī)劃？（）A.A*算法B.冒泡排序算法C.快速排序算法D.貪心算法9、在一個ROS系統(tǒng)中，需要實現(xiàn)機器人對動態(tài)目標的跟蹤和預(yù)測。以下哪種方法和算法可能會被用于目標跟蹤和預(yù)測？（）A.卡爾曼濾波和粒子濾波B.深度學(xué)習(xí)目標跟蹤和時間序列預(yù)測C.基于模型的預(yù)測和運動估計D.以上都有可能10、ROS中的動作目標（ActionGoal）通常包含以下哪些信息？（）（）A.目標狀態(tài)B.執(zhí)行時間C.兩者皆有D.以上都不是11、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(wù)分配給能力較強的節(jié)點B.對計算任務(wù)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(diào)整任務(wù)分配D.以上方法都可以12、在基于ROS的機器人應(yīng)用中，需要對機器人的故障進行診斷和容錯處理。假設(shè)機器人在運行過程中出現(xiàn)了傳感器故障或通信中斷等問題，以下哪種故障診斷和容錯方法能夠最大程度地減少對任務(wù)的影響并保證機器人的安全？（）A.基于模型的故障診斷和備份系統(tǒng)切換B.基于規(guī)則的故障診斷和手動恢復(fù)C.不進行故障診斷，等待故障自行恢復(fù)D.忽略故障，繼續(xù)運行13、在ROS中，為了提高機器人系統(tǒng)的可擴展性和可維護性，通常會采用模塊化的設(shè)計。假設(shè)一個機器人項目包含多個功能模塊，如視覺感知、運動控制和路徑規(guī)劃，以下關(guān)于模塊化設(shè)計的描述，正確的是？（）A.模塊之間應(yīng)該盡量減少依賴，以提高獨立性和可替換性B.為了提高性能，模塊之間可以直接共享內(nèi)存進行數(shù)據(jù)交換C.所有模塊都應(yīng)該放在同一個代碼庫中，方便管理和維護D.模塊的接口應(yīng)該盡量復(fù)雜，以包含更多的功能和參數(shù)14、在ROS中，進行機器人的自主探索和地圖更新時，假設(shè)機器人進入了一個未知區(qū)域。以下關(guān)于探索策略和地圖更新方法的選擇，正確的是：（）A.隨機探索策略，同時逐步更新地圖B.基于邊界的探索策略，優(yōu)先探索未探索區(qū)域的邊界C.按照預(yù)設(shè)的路徑進行探索，不進行實時地圖更新D.以上探索策略和地圖更新方法都不可行15、在機器人操作系統(tǒng)中，用于發(fā)布機器人狀態(tài)信息的主題通常以什么命名？（）（）A./robot_statusB./robot_infoC./status/robotD./info/robot16、ROS中的機器人仿真在開發(fā)和測試中起著重要作用。假設(shè)要對一個新設(shè)計的機器人進行性能評估和算法驗證，需要在仿真環(huán)境中模擬其與真實世界的交互。以下哪種ROS支持的仿真工具和環(huán)境最能逼真地模擬機器人的行為和環(huán)境反饋？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.自行開發(fā)簡單的仿真程序17、在基于ROS的機器人視覺系統(tǒng)中，需要對圖像中的目標進行識別和跟蹤。以下哪種機器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí)方法可能會取得較好的效果？（）A.支持向量機B.決策樹C.卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)D.樸素貝葉斯請詳細分析每個選項在機器人視覺目標識別和跟蹤中的優(yōu)勢和局限性18、在使用ROS進行機器人軟件開發(fā)時，需要進行代碼的編譯和部署。假設(shè)對一個ROS包進行了修改，以下關(guān)于編譯和部署的步驟，哪一項是不正確的？（）A.使用catkin_make或colcon等工具進行代碼的編譯B.編譯成功后，生成的可執(zhí)行文件會自動部署到機器人的控制系統(tǒng)中C.可以通過設(shè)置環(huán)境變量來指定ROS包的搜索路徑和依賴關(guān)系D.在部署到實際機器人之前，可以在仿真環(huán)境中進行測試和驗證19、在使用ROS進行機器人的群體協(xié)作開發(fā)時，假設(shè)多個團隊同時對不同的功能模塊進行開發(fā)。以下關(guān)于代碼集成和版本管理的描述，正確的是：（）A.每個團隊獨立開發(fā)和管理代碼，最后進行合并B.使用版本控制系統(tǒng)，定期進行代碼集成和測試C.不進行版本管理，依靠人工溝通協(xié)調(diào)代碼修改D.版本管理會增加開發(fā)的復(fù)雜性，應(yīng)盡量避免20、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.基于目標跟蹤的特征和自適應(yīng)控制D.以上都有可能21、在使用ROS進行機器人開發(fā)時，需要對代碼進行調(diào)試和日志記錄。假設(shè)一個節(jié)點在運行時出現(xiàn)異常，以下哪種方法可以幫助快速定位問題？（）A.打印大量的調(diào)試信息到控制臺B.使用ROS提供的調(diào)試工具，如rqt_debugC.重新編寫代碼，逐步排查問題D.忽略異常，繼續(xù)運行，觀察后續(xù)結(jié)果22、ROS支持與外部硬件設(shè)備的通信。假設(shè)有一個需要與特定型號的電機驅(qū)動器進行通信的機器人關(guān)節(jié)。在這種情況下，以下哪種方式最適合實現(xiàn)通信？（）A.使用通用的串口通信協(xié)議B.通過網(wǎng)絡(luò)套接字（Socket）進行通信C.利用ROS提供的特定硬件驅(qū)動接口D.直接通過內(nèi)存共享進行高速通信23、ROS中的參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）用于存儲和管理全局參數(shù)。假設(shè)一個機器人系統(tǒng)有多個節(jié)點需要訪問相同的配置參數(shù)，以下關(guān)于參數(shù)服務(wù)器使用的描述，正確的是：（）A.每個節(jié)點都應(yīng)該獨立存儲參數(shù)，避免依賴參數(shù)服務(wù)器，以提高可靠性B.參數(shù)服務(wù)器能夠方便地實現(xiàn)參數(shù)的共享和動態(tài)修改，適合這種多節(jié)點訪問的情況C.參數(shù)服務(wù)器會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，應(yīng)盡量減少使用，通過消息傳遞參數(shù)D.參數(shù)服務(wù)器只適用于存儲少量關(guān)鍵參數(shù)，對于大量參數(shù)不適用24、當使用ROS實現(xiàn)機器人的自主避障功能時，以下哪種傳感器數(shù)據(jù)融合方法能夠提高障礙物檢測的準確性和可靠性？（）A.加權(quán)平均法B.卡爾曼濾波C.粒子濾波D.擴展卡爾曼濾波。假設(shè)機器人配備了多種不同類型的傳感器（如激光雷達、超聲波傳感器、攝像頭），需要將它們的數(shù)據(jù)進行融合以獲得更全面和精確的障礙物信息，上述哪種數(shù)據(jù)融合方法在這種情況下表現(xiàn)更為出色，并說明其優(yōu)勢和應(yīng)用步驟25、在機器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點（Node）是基本的計算單元。假設(shè)一個機器人系統(tǒng)中有多個節(jié)點負責不同的任務(wù)，如傳感器數(shù)據(jù)采集、運動控制和路徑規(guī)劃等。當一個新的節(jié)點需要與已存在的節(jié)點進行通信時，通常會使用以下哪種方式？（）A.共享內(nèi)存B.消息隊列C.發(fā)布/訂閱（Publish/Subscribe）模式D.遠程過程調(diào)用（RPC）二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋ROS中的材料科學(xué)實驗樣品制備機器人中的制備工藝控制。2、（本題5分）解釋ROS中的氣象數(shù)據(jù)采集機器人中的傳感器校準方法。3、（本題5分）解釋如何將ROS與深度學(xué)習(xí)框架集成。4、（本題5分）ROS中的環(huán)境模型更新策略。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在ROS框架下，為考古挖掘機器人設(shè)計一個文物保護和挖掘力度控制系統(tǒng)。2、（本題5分）設(shè)計一個使用ROS的地下管廊巡檢機器人的氣體檢測與故障診斷系統(tǒng)。3、（本題5分）在ROS中設(shè)計一個機器人的圖像識別和分類系統(tǒng)，對不同物體進行準確分類。4、（本題5分）開發(fā)一個使用ROS的蝦苗養(yǎng)殖場蝦苗投喂與健康監(jiān)測機器人的精準投喂與疾病預(yù)警系統(tǒng)。5、（本題5分）基于ROS構(gòu)建一個鱈魚養(yǎng)殖場鱈魚捕撈機器人的高效捕撈與保鮮系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）考慮一個基于ROS的醫(yī)療手術(shù)機器人項目，能夠輔助醫(yī)生進