瓊臺(tái)師范學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)原理》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁瓊臺(tái)師范學(xué)院

《機(jī)器學(xué)習(xí)原理》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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、在一個(gè)基于ROS的多機(jī)器人系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)任務(wù)分配和資源協(xié)調(diào)，以確保每個(gè)機(jī)器人都能高效地完成其指定的工作。以下哪種策略和算法可能會(huì)被用于任務(wù)分配和資源管理？（）A.基于市場(chǎng)機(jī)制的分配算法B.集中式規(guī)劃和調(diào)度C.分布式協(xié)商和共識(shí)算法D.以上都有可能2、ROS中的Gazebo是一個(gè)常用的機(jī)器人仿真環(huán)境。假設(shè)需要在Gazebo中模擬一個(gè)具有復(fù)雜物理特性的機(jī)器人和環(huán)境，以下關(guān)于Gazebo仿真的描述，正確的是？（）A.Gazebo只能模擬簡(jiǎn)單的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，無法處理復(fù)雜的物理交互B.在Gazebo中進(jìn)行仿真時(shí)，不需要考慮機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型C.Gazebo可以與ROS節(jié)點(diǎn)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)仿真與實(shí)際控制的交互D.Gazebo的仿真結(jié)果與實(shí)際機(jī)器人的行為完全一致，無需進(jìn)一步驗(yàn)證3、在ROS中，機(jī)器人的感知融合是將多種傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理和分析。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人同時(shí)使用激光雷達(dá)、攝像頭和超聲波傳感器來感知環(huán)境。以下關(guān)于ROS感知融合的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用卡爾曼濾波等算法來融合不同傳感器的數(shù)據(jù)B.感知融合可以提高環(huán)境感知的準(zhǔn)確性和可靠性C.不同傳感器的數(shù)據(jù)在融合之前需要進(jìn)行時(shí)間同步和空間校準(zhǔn)D.感知融合只需要在軟件層面實(shí)現(xiàn)，不需要考慮傳感器的硬件特性4、當(dāng)使用ROS開發(fā)一個(gè)水下機(jī)器人時(shí)，需要考慮水的阻力、壓力和通信限制等特殊因素。以下哪種技術(shù)和設(shè)計(jì)方法可能會(huì)被用于應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)？（）A.防水密封設(shè)計(jì)和水聲通信B.流體動(dòng)力學(xué)建模和推進(jìn)器控制C.抗壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和傳感器校準(zhǔn)D.以上都有可能5、當(dāng)在ROS中進(jìn)行機(jī)器人的路徑規(guī)劃時(shí)，如果環(huán)境動(dòng)態(tài)變化頻繁，以下哪種策略較為合適？（）A.實(shí)時(shí)重新規(guī)劃路徑B.按照原規(guī)劃路徑繼續(xù)前進(jìn)C.暫停運(yùn)動(dòng)，等待環(huán)境穩(wěn)定D.隨機(jī)選擇新的路徑6、ROS中的動(dòng)作（Action）通信機(jī)制適用于長(zhǎng)時(shí)間的任務(wù)執(zhí)行和反饋。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人需要執(zhí)行一個(gè)復(fù)雜的任務(wù)，如搜索并搬運(yùn)一個(gè)物體，以下關(guān)于動(dòng)作通信的描述，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.動(dòng)作客戶端發(fā)送目標(biāo)請(qǐng)求給動(dòng)作服務(wù)器，動(dòng)作服務(wù)器執(zhí)行任務(wù)并不斷反饋進(jìn)度B.動(dòng)作通信可以在任務(wù)執(zhí)行過程中隨時(shí)取消或暫停C.動(dòng)作通信只能用于一次性的任務(wù)，不能用于循環(huán)執(zhí)行的任務(wù)D.可以通過動(dòng)作通信獲取任務(wù)執(zhí)行的結(jié)果和狀態(tài)信息7、在ROS中，對(duì)于機(jī)器人的任務(wù)調(diào)度和資源分配，需要考慮多個(gè)并發(fā)的任務(wù)和有限的計(jì)算資源。假設(shè)有多個(gè)不同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)同時(shí)請(qǐng)求資源，以下哪種調(diào)度策略能夠更好地平衡系統(tǒng)性能和任務(wù)的及時(shí)性？（）A.先到先服務(wù)調(diào)度B.優(yōu)先級(jí)調(diào)度C.隨機(jī)調(diào)度D.平均分配資源調(diào)度8、當(dāng)使用ROS控制一個(gè)具有多個(gè)自由度的機(jī)器人關(guān)節(jié)時(shí)，需要進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)解算。以下哪種方法和工具可能會(huì)被用于關(guān)節(jié)控制？（）A.正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解器和動(dòng)力學(xué)庫B.智能優(yōu)化算法和模型預(yù)測(cè)控制C.自適應(yīng)控制和反饋線性化D.以上都有可能9、在ROS系統(tǒng)中，對(duì)于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)平滑性控制，以下哪種方法能夠有效地減少抖動(dòng)和沖擊？（）A.軌跡規(guī)劃中的平滑處理B.增加運(yùn)動(dòng)速度C.減少運(yùn)動(dòng)精度D.不進(jìn)行任何處理請(qǐng)解釋每個(gè)選項(xiàng)對(duì)運(yùn)動(dòng)平滑性的影響以及為何某個(gè)選項(xiàng)能夠減少抖動(dòng)和沖擊10、在ROS框架下，對(duì)于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法評(píng)估，以下哪個(gè)指標(biāo)通常被用來衡量規(guī)劃結(jié)果的優(yōu)劣？（）A.路徑長(zhǎng)度B.規(guī)劃時(shí)間C.碰撞次數(shù)D.以上都是。假設(shè)需要比較不同運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法在各種場(chǎng)景下的性能，上述哪些指標(biāo)能夠全面地反映算法的效率和安全性，并說明如何根據(jù)這些指標(biāo)進(jìn)行算法的選擇和優(yōu)化11、ROS中的TF（TransformFrame）庫用于管理機(jī)器人不同部件之間的坐標(biāo)變換。當(dāng)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，以下哪種方法可以快速更新TF樹？（）A.手動(dòng)重新配置TF關(guān)系B.使用自動(dòng)檢測(cè)和更新機(jī)制C.重新啟動(dòng)整個(gè)ROS系統(tǒng)D.以上方法都不太可行12、在ROS環(huán)境下，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的故障診斷和容錯(cuò)控制，需要監(jiān)測(cè)機(jī)器人的狀態(tài)和建立故障模型。以下哪種方法和技術(shù)可能會(huì)被用于故障診斷和容錯(cuò)？（）A.傳感器監(jiān)測(cè)和故障樹分析B.模型參考自適應(yīng)診斷和冗余設(shè)計(jì)C.基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的故障檢測(cè)和恢復(fù)策略D.以上都有可能13、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(píng)估和補(bǔ)償14、機(jī)器人的傳感器校準(zhǔn)對(duì)于獲取準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)激光雷達(dá)傳感器的測(cè)量結(jié)果存在偏差，需要進(jìn)行校準(zhǔn)。以下哪種校準(zhǔn)方法能夠有效地消除偏差，并提高測(cè)量精度？（）A.基于工廠參數(shù)的校準(zhǔn)B.基于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的自校準(zhǔn)C.基于外部標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的校準(zhǔn)D.以上方法結(jié)合使用15、假設(shè)在一個(gè)ROS驅(qū)動(dòng)的服務(wù)機(jī)器人項(xiàng)目中，需要根據(jù)不同的場(chǎng)景和用戶需求動(dòng)態(tài)配置機(jī)器人的行為參數(shù)。以下哪種方法能夠在運(yùn)行時(shí)靈活地修改這些參數(shù)，而無需重新編譯代碼？（）A.將參數(shù)硬編碼在程序中B.使用配置文件，并在運(yùn)行時(shí)讀取C.通過ROS的參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）D.不支持參數(shù)修改，每次重新編譯16、ROS中的可視化工具（rqt）對(duì)于開發(fā)和調(diào)試非常有用。假設(shè)在調(diào)試一個(gè)機(jī)器人的視覺感知模塊時(shí)，需要實(shí)時(shí)查看圖像數(shù)據(jù)和處理結(jié)果。以下哪種rqt插件最適合用于此目的？（）A.rqt_graphB.rqt_image_viewC.rqt_plotD.rqt_console17、ROS中的參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）使用哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)參數(shù)？（）（）A.字典B.列表C.數(shù)組D.樹18、在基于ROS的機(jī)器人團(tuán)隊(duì)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(duì)成員具有不同的開發(fā)習(xí)慣和經(jīng)驗(yàn)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(duì)成員B.允許團(tuán)隊(duì)成員自由發(fā)揮，不做統(tǒng)一要求C.參考其他項(xiàng)目的代碼規(guī)范，不完全適應(yīng)本項(xiàng)目D.不制定代碼規(guī)范，后期統(tǒng)一修改19、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)20、機(jī)器人的軟件架構(gòu)對(duì)于系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和維護(hù)性至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)復(fù)雜的機(jī)器人系統(tǒng)需要不斷添加新的功能和模塊。以下哪種軟件架構(gòu)風(fēng)格能夠更好地支持這種需求，同時(shí)保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性？（）A.分層架構(gòu)B.微服務(wù)架構(gòu)C.事件驅(qū)動(dòng)架構(gòu)D.面向?qū)ο蠹軜?gòu)21、當(dāng)使用ROS控制一個(gè)機(jī)器人在具有多個(gè)障礙物的復(fù)雜環(huán)境中移動(dòng)時(shí)，需要實(shí)時(shí)規(guī)劃安全的路徑。以下哪種路徑規(guī)劃算法和碰撞檢測(cè)方法能夠滿足需求？（）A.快速擴(kuò)展隨機(jī)樹算法和基于距離的碰撞檢測(cè)B.人工勢(shì)場(chǎng)法和幾何碰撞檢測(cè)C.蟻群算法和模型碰撞檢測(cè)D.以上都有可能22、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人的視覺導(dǎo)航時(shí)，需要對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理。以下哪種預(yù)處理操作可以提高導(dǎo)航的準(zhǔn)確性？（）A.圖像去噪B.圖像增強(qiáng)C.圖像分割D.以上操作都可能有幫助23、在一個(gè)使用ROS的多機(jī)器人系統(tǒng)中，如果機(jī)器人之間的通信協(xié)議選擇不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致什么后果？（）A.通信延遲增加或通信失敗B.通信速度加快C.系統(tǒng)資源消耗降低D.機(jī)器人協(xié)作更順暢24、在ROS中，為了提高機(jī)器人系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)性，需要采取一些措施。假設(shè)一個(gè)關(guān)鍵的傳感器出現(xiàn)故障，系統(tǒng)需要能夠檢測(cè)到并采取相應(yīng)的備份或替代策略。以下關(guān)于ROS容錯(cuò)處理的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以通過監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的心跳信號(hào)來檢測(cè)節(jié)點(diǎn)是否正常運(yùn)行B.當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，可以自動(dòng)切換到備份的傳感器或執(zhí)行器C.容錯(cuò)處理只需要在軟件層面實(shí)現(xiàn)，硬件的可靠性不重要D.可以使用冗余設(shè)計(jì)來提高系統(tǒng)的容錯(cuò)能力25、當(dāng)使用ROS控制一個(gè)機(jī)械臂進(jìn)行精確的抓取操作時(shí)，需要對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)建模。為了實(shí)現(xiàn)高效和準(zhǔn)確的控制，以下哪種建模方法和控制策略通常會(huì)被采用？（）A.正運(yùn)動(dòng)學(xué)建模和PID控制B.逆運(yùn)動(dòng)學(xué)建模和模糊控制C.動(dòng)力學(xué)建模和自適應(yīng)控制D.以上都有可能二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋ROS中的深度學(xué)習(xí)集成方法。2、（本題5分）ROS中的主題（Topic）有何特點(diǎn)和用途？3、（本題5分）解釋ROS中的日志記錄和分析方法。4、（本題5分）如何在ROS中實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的高效任務(wù)切換？三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）基于ROS設(shè)計(jì)一個(gè)蟲草養(yǎng)殖場(chǎng)蟲草收集與分揀機(jī)器人的高效收集與分揀系統(tǒng)。2、（本題5分）使用ROS為農(nóng)業(yè)灌溉機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)土壤濕度檢測(cè)和精準(zhǔn)灌溉系統(tǒng)。3、（本題5分）在ROS環(huán)境下搭建一個(gè)室內(nèi)裝修機(jī)器人的墻面打磨與噴漆系統(tǒng)。4、（本題5分）使用ROS為安防機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)入侵檢測(cè)和警報(bào)系統(tǒng)。5、（本題5分）在ROS中設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人的物體摩擦系數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）ROS在機(jī)器人的考古發(fā)掘應(yīng)用中，如何實(shí)現(xiàn)精細(xì)操作和文物保護(hù)。請(qǐng)全面綜合分析ROS的控制精度、力