齊齊哈爾工程學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)理論雙語(yǔ)教學(xué)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

裝訂線裝訂線PAGE2第1頁(yè)，共3頁(yè)齊齊哈爾工程學(xué)院

《機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)理論雙語(yǔ)教學(xué)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30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、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(kù)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2、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人開(kāi)發(fā)時(shí)，需要對(duì)代碼進(jìn)行調(diào)試和日志記錄。假設(shè)一個(gè)節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)異常，以下哪種方法可以幫助快速定位問(wèn)題？（）A.打印大量的調(diào)試信息到控制臺(tái)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(wèn)題D.忽略異常，繼續(xù)運(yùn)行，觀察后續(xù)結(jié)果3、ROS中的插件（Plugin）機(jī)制可以擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。假設(shè)要為一個(gè)機(jī)器人的視覺(jué)模塊添加新的圖像處理功能，以下關(guān)于插件開(kāi)發(fā)和使用的描述，正確的是：（）A.開(kāi)發(fā)獨(dú)立的程序，通過(guò)進(jìn)程間通信與ROS系統(tǒng)交互B.利用ROS的插件機(jī)制，將新功能集成到現(xiàn)有的節(jié)點(diǎn)中C.重新編寫整個(gè)視覺(jué)模塊，以實(shí)現(xiàn)新的功能D.插件機(jī)制復(fù)雜且不穩(wěn)定，不建議使用4、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)要在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳遞一個(gè)包含機(jī)器人位置、速度和姿態(tài)的消息，以下關(guān)于消息定義和使用的描述，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.可以使用ROS提供的消息類型，如geometry_msgs/PoseStamped來(lái)表示機(jī)器人的位姿信息B.自定義消息時(shí)，需要在.msg文件中定義消息的字段和數(shù)據(jù)類型C.發(fā)送和接收消息的節(jié)點(diǎn)必須使用相同的消息類型和字段順序D.消息的內(nèi)容在傳輸過(guò)程中可以被修改，以適應(yīng)不同的節(jié)點(diǎn)需求5、以下哪個(gè)是機(jī)器人操作系統(tǒng)中用于可視化機(jī)器人狀態(tài)的工具？（）（）A.RVizB.GazeboC.rqt_graphD.以上都是6、當(dāng)在ROS中開(kāi)發(fā)一個(gè)需要進(jìn)行遠(yuǎn)程操作的工業(yè)機(jī)器人時(shí)，以下哪種通信延遲處理策略能夠最大程度地減少對(duì)操作的影響？（）A.預(yù)測(cè)補(bǔ)償B.降低操作頻率C.增加緩沖區(qū)大小D.忽略延遲請(qǐng)分別闡述每個(gè)策略在處理通信延遲時(shí)的原理和可能帶來(lái)的效果7、在基于ROS的機(jī)器人教育應(yīng)用中，為了讓學(xué)生更好地理解機(jī)器人的工作原理，以下哪種教學(xué)方法較為有效？（）A.通過(guò)實(shí)際編程操作讓學(xué)生親身體驗(yàn)B.利用可視化工具展示機(jī)器人的內(nèi)部狀態(tài)C.結(jié)合理論講解和案例分析D.以上方法綜合使用8、當(dāng)開(kāi)發(fā)機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)時(shí)，地圖構(gòu)建是重要的基礎(chǔ)。假設(shè)機(jī)器人需要在一個(gè)大型室內(nèi)環(huán)境中自主導(dǎo)航，該環(huán)境包含多個(gè)房間和走廊。以下哪種地圖表示方法能夠有效地存儲(chǔ)環(huán)境信息，同時(shí)支持快速的路徑規(guī)劃和更新？（）A.柵格地圖B.拓?fù)涞貓DC.特征地圖D.占用網(wǎng)格地圖9、當(dāng)使用ROS開(kāi)發(fā)一個(gè)具有自主決策能力的機(jī)器人時(shí)，需要考慮機(jī)器人的行為規(guī)劃。假設(shè)機(jī)器人需要根據(jù)不同的環(huán)境條件選擇不同的行為策略，以下哪種方法可以有效地實(shí)現(xiàn)這種行為規(guī)劃？（）A.使用有限狀態(tài)機(jī)B.使用決策樹(shù)C.使用強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法D.以上方法都可以10、ROS中的坐標(biāo)變換在機(jī)器人控制中非常重要。假設(shè)機(jī)器人的傳感器坐標(biāo)系和機(jī)械臂坐標(biāo)系不同，需要進(jìn)行坐標(biāo)變換。以下哪種工具在ROS中常用于坐標(biāo)變換的計(jì)算？（）A.tfB.cv_bridgeC.rospyD.message_filters11、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的深度學(xué)習(xí)應(yīng)用開(kāi)發(fā)時(shí)，需要將深度學(xué)習(xí)模型與ROS系統(tǒng)進(jìn)行集成。假設(shè)一個(gè)基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的物體識(shí)別模型需要在ROS中運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)環(huán)境中物體的識(shí)別。以下關(guān)于ROS與深度學(xué)習(xí)集成的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用ROS的消息傳遞機(jī)制將圖像數(shù)據(jù)傳遞給深度學(xué)習(xí)模型B.深度學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練可以在ROS系統(tǒng)內(nèi)部完成，無(wú)需外部工具C.訓(xùn)練好的深度學(xué)習(xí)模型可以作為一個(gè)ROS節(jié)點(diǎn)進(jìn)行部署和運(yùn)行D.可以使用ROS的參數(shù)服務(wù)器來(lái)存儲(chǔ)和管理深度學(xué)習(xí)模型的參數(shù)12、ROS支持多種機(jī)器人硬件平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)和接口。假設(shè)要將一個(gè)新的機(jī)器人硬件平臺(tái)集成到ROS系統(tǒng)中，需要編寫相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。以下哪種方法在開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序時(shí)能夠最大程度地提高效率和兼容性？（）A.參考現(xiàn)有的類似硬件驅(qū)動(dòng)進(jìn)行修改B.從底層開(kāi)始完全重新開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)C.使用硬件廠商提供的驅(qū)動(dòng)并進(jìn)行適配D.不開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)，嘗試使用通用驅(qū)動(dòng)13、ROS中的機(jī)器人軟件測(cè)試是保證系統(tǒng)可靠性的重要環(huán)節(jié)。以下哪種測(cè)試方法能夠更全面地檢測(cè)軟件的功能和性能？（）A.單元測(cè)試B.集成測(cè)試C.系統(tǒng)測(cè)試D.以上都需要請(qǐng)分別說(shuō)明每個(gè)測(cè)試方法的重點(diǎn)和在機(jī)器人軟件測(cè)試中的作用14、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的資源管理至關(guān)重要，特別是在處理多個(gè)并發(fā)任務(wù)和有限的計(jì)算資源時(shí)。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人同時(shí)執(zhí)行視覺(jué)識(shí)別、路徑規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)。以下哪種資源調(diào)度策略能夠確保關(guān)鍵任務(wù)及時(shí)獲得所需資源，同時(shí)提高系統(tǒng)的整體效率？（）A.先來(lái)先服務(wù)（FCFS）B.優(yōu)先級(jí)調(diào)度C.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)D.最短作業(yè)優(yōu)先15、當(dāng)機(jī)器人在未知環(huán)境中探索時(shí)，需要同時(shí)構(gòu)建地圖和定位自身。以下哪種同時(shí)定位與地圖構(gòu)建（SLAM）算法在處理大規(guī)模環(huán)境和動(dòng)態(tài)障礙物時(shí)具有較好的性能？（）A.ORB-SLAMB.LSD-SLAMC.RTAB-MapD.KartoSLAM16、在機(jī)器人的視覺(jué)檢測(cè)任務(wù)中，需要對(duì)物體的特征進(jìn)行提取和識(shí)別。假設(shè)要檢測(cè)一批具有相似外觀但細(xì)微差異的零件。以下哪種特征提取方法能夠有效地捕捉這些差異，并實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的識(shí)別？（）A.形狀特征B.紋理特征C.顏色特征D.深度特征17、假設(shè)在一個(gè)ROS控制的機(jī)器人團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目中，需要多個(gè)開(kāi)發(fā)人員同時(shí)進(jìn)行開(kāi)發(fā)和調(diào)試。以下哪種版本控制和協(xié)作工具的組合能夠有效地管理代碼和協(xié)調(diào)工作？（）A.Git結(jié)合代碼審查B.不使用版本控制，各自保存代碼C.本地版本控制，不進(jìn)行協(xié)作D.隨意共享代碼，不進(jìn)行管理18、ROS中的服務(wù)服務(wù)器（ServiceServer）需要實(shí)現(xiàn)以下哪些函數(shù)？（）（）A.處理請(qǐng)求的函數(shù)B.發(fā)送響應(yīng)的函數(shù)C.兩者皆有D.以上都不是19、ROS中的可視化工具對(duì)于調(diào)試和理解機(jī)器人系統(tǒng)非常有用。假設(shè)在開(kāi)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(cè)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(wú)法實(shí)時(shí)更新和交互20、在ROS中，話題（Topic）是一種常見(jiàn)的通信方式。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人的速度控制節(jié)點(diǎn)發(fā)布了一個(gè)關(guān)于機(jī)器人速度的話題，而多個(gè)其他節(jié)點(diǎn)需要訂閱這個(gè)話題以獲取速度信息。以下關(guān)于ROS話題通信的描述，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.多個(gè)訂閱者可以同時(shí)訂閱同一個(gè)話題，并接收到相同的數(shù)據(jù)B.發(fā)布者發(fā)布的數(shù)據(jù)類型必須與訂閱者期望的數(shù)據(jù)類型完全匹配C.話題通信是一種雙向的、實(shí)時(shí)的交互方式，訂閱者可以向發(fā)布者發(fā)送反饋D.當(dāng)發(fā)布者停止發(fā)布數(shù)據(jù)時(shí)，訂閱者會(huì)收到通知并采取相應(yīng)的處理措施21、在ROS中，為了提高代碼的可讀性和可維護(hù)性，常常使用命名空間（Namespace）。假設(shè)一個(gè)大型機(jī)器人系統(tǒng)中有多個(gè)相似的功能模塊，以下關(guān)于命名空間的作用，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.命名空間可以避免話題和服務(wù)名稱的沖突，提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性B.通過(guò)使用不同的命名空間，可以將相關(guān)的節(jié)點(diǎn)和資源組織在一起，便于管理C.命名空間對(duì)節(jié)點(diǎn)之間的通信沒(méi)有影響，節(jié)點(diǎn)可以跨越命名空間進(jìn)行通信D.命名空間可以增加代碼的復(fù)雜性，一般情況下應(yīng)盡量避免使用22、ROS中的機(jī)器人操作系統(tǒng)安全防護(hù)需要考慮多個(gè)方面。以下哪種安全機(jī)制對(duì)于防止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)和控制是最為重要的？（）A.用戶認(rèn)證和授權(quán)B.數(shù)據(jù)加密傳輸C.網(wǎng)絡(luò)防火墻D.物理隔離請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)明每個(gè)安全機(jī)制在保障操作系統(tǒng)安全中的作用和重要性23、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人的力控制時(shí)，假設(shè)需要機(jī)器人與環(huán)境進(jìn)行柔順交互。以下哪種力控制策略可能最為合適？（）A.基于位置的力控制，通過(guò)位置誤差間接實(shí)現(xiàn)力控制B.直接力控制，直接測(cè)量和控制作用力C.混合力/位置控制，結(jié)合位置和力的控制優(yōu)點(diǎn)D.以上力控制策略都不適合柔順交互24、ROS中的Gazebo可以模擬機(jī)器人與環(huán)境的物理交互。當(dāng)需要模擬復(fù)雜的物理材質(zhì)和力學(xué)特性時(shí)，以下哪種方法可以提高模擬的真實(shí)性？（）A.使用更精確的物理模型B.調(diào)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25、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(jiàn)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(lái)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(guò)配置文件來(lái)設(shè)置新設(shè)備的參數(shù)和工作模式26、以下哪個(gè)是機(jī)器人操作系統(tǒng)中用于處理機(jī)器人操作臂控制信息的消息類型？（）（）A.moveit_msgs/MoveGroupActionB.geometry_msgs/PoseC.std_msgs/StringD.以上都不是27、假設(shè)在ROS中開(kāi)發(fā)一個(gè)用于極地考察的機(jī)器人，需要應(yīng)對(duì)極寒、大風(fēng)和低光照等極端環(huán)境。以下哪種技術(shù)和裝備可能會(huì)被用于極地機(jī)器人？（）A.耐寒材料和保溫結(jié)構(gòu)B.抗風(fēng)設(shè)計(jì)和能源存儲(chǔ)C.低光照視覺(jué)系統(tǒng)和導(dǎo)航設(shè)備D.以上都有可能28、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(shù)29、在機(jī)器人的路徑跟蹤中，需要實(shí)時(shí)調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)以保持在預(yù)定的路徑上。假設(shè)機(jī)器人在戶外環(huán)境中移動(dòng)，受到風(fēng)的干擾和地形的變化。以下哪種路徑跟蹤算法能夠快速適應(yīng)這些動(dòng)態(tài)變化，并保持良好的跟蹤性能？（）A.純追蹤算法B.斯坦利（Stanley）算法C.動(dòng)態(tài)窗口法（DWA）D.反饋線性化控制算法30、ROS（RobotOperatingSystem）中的節(jié)點(diǎn)（Node）之間通過(guò)（）進(jìn)行通信。A.消息隊(duì)列B.共享內(nèi)存C.網(wǎng)絡(luò)套接字D.以上都是二、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）機(jī)器人操作系統(tǒng)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸興起，如用于編程教育、科學(xué)實(shí)驗(yàn)等。請(qǐng)深入綜合分析其在激發(fā)學(xué)生興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新能力和實(shí)踐技能方面的作用，探討教育機(jī)器人操作系統(tǒng)的易用性、安全性和課程融合策略，以及在學(xué)校推廣應(yīng)用中可能遇到的資金和師資問(wèn)題。2、（本題5分）對(duì)于具有觸覺(jué)感知能力的機(jī)器人，分析機(jī)器人操作系統(tǒng)如何處理觸覺(jué)數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)力反饋控制和精細(xì)操作，以及如何在復(fù)雜的操作任務(wù)中提高觸覺(jué)感知的精度和可靠性。3、（本題5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、力反饋技術(shù)和歷史數(shù)據(jù)管理方法。4、（本題5分）對(duì)于在危險(xiǎn)環(huán)境（如核輻射區(qū)域、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)）工作的救援機(jī)器人，探討機(jī)器人操作系統(tǒng)在遠(yuǎn)程控制、自主決策、能源管理和故障容錯(cuò)方面的重要性。分析操作系統(tǒng)如何保障機(jī)器人在極端條件下的可靠運(yùn)行，并提出可能的改進(jìn)方向和技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)。5、（本題5分）在建筑施工領(lǐng)域，機(jī)器人操作系統(tǒng)可用于砌磚、焊接、粉刷等工作。請(qǐng)綜合分析其在提高施工質(zhì)量、效率和安全性方面的優(yōu)勢(shì)，研究機(jī)器人在復(fù)雜建筑環(huán)境中的定位與導(dǎo)航、工具切換和協(xié)同作業(yè)等技術(shù)，以及在實(shí)際應(yīng)用中面臨的建筑規(guī)范