山東農(nóng)業(yè)大學《機器學習A》2023-2024學年第二學期期末試卷

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(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁山東農(nóng)業(yè)大學

《機器學習A》2023-2024學年第二學期期末試卷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、假設要在ROS中實現(xiàn)一個具有高精度定位要求的機器人，以下哪種傳感器融合方案可能是最優(yōu)的？（）A.激光雷達與慣性測量單元融合B.視覺傳感器與GPS融合C.超聲波傳感器與里程計融合D.單獨使用一種高精度傳感器請分別闡述每個傳感器融合方案在提高定位精度方面的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)2、在ROS中，為了實現(xiàn)機器人的高效編程和復用，常常使用功能包（Package）來組織代碼和資源。假設開發(fā)了一個用于機器人視覺識別的功能包，以下關(guān)于功能包的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，哪一項是錯誤的？（）A.功能包通常包含源代碼、頭文件、配置文件、啟動文件和數(shù)據(jù)文件等B.可以在功能包的CMakeLists.txt或package.xml文件中指定依賴關(guān)系和編譯選項C.功能包中的代碼必須遵循特定的編程規(guī)范和風格，以保證兼容性D.一個功能包只能包含一個節(jié)點，不能包含多個相關(guān)的功能模塊3、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?qū)δＰ筒淮_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4、ROS中的可視化工具對于調(diào)試和理解機器人系統(tǒng)非常有用。假設在開發(fā)一個機器人抓取任務時，需要觀察機器人的運動軌跡、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，哪一項是不準確的？（）A.RViz（RobotVisualization）可以實時顯示機器人的模型、傳感器數(shù)據(jù)和規(guī)劃的路徑B.Gazebo可以進行機器人的物理仿真和可視化，包括環(huán)境和碰撞檢測C.Matplotlib可以用于繪制機器人的運動曲線和數(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)，無法實時更新和交互5、假設在ROS中開發(fā)一個用于工業(yè)生產(chǎn)的機器人手臂，需要實現(xiàn)高精度的軌跡跟蹤和力控制。為了達到這個要求，以下哪種控制方法和技術(shù)可能會被應用？（）A.基于模型的預測控制和力反饋B.先進的運動規(guī)劃算法和觸覺傳感器C.實時優(yōu)化控制和力/位混合控制D.以上都有可能6、ROS中的機器人導航功能需要考慮環(huán)境的動態(tài)變化，例如行人的移動或其他障礙物的突然出現(xiàn)。為了使機器人能夠及時應對這些動態(tài)變化，以下哪種導航策略和算法的改進最為關(guān)鍵？（）A.引入實時的環(huán)境感知和動態(tài)路徑重規(guī)劃B.增加導航的預測時間和提前規(guī)劃路徑C.保持原有的導航算法，不做任何改進D.隨機選擇新的路徑7、ROS支持在不同的操作系統(tǒng)上運行。假設要在一個資源受限的嵌入式系統(tǒng)上部署ROS應用，需要考慮系統(tǒng)的內(nèi)存、計算能力和實時性要求。以下哪種操作系統(tǒng)和ROS版本的選擇最適合這種嵌入式場景？（）A.Linux內(nèi)核的實時操作系統(tǒng)，精簡版的ROSB.Windows操作系統(tǒng)，完整版的ROSC.Android操作系統(tǒng)，定制化的ROSD.不考慮操作系統(tǒng)和ROS版本，強行部署8、在ROS中，為了實現(xiàn)多機器人系統(tǒng)的協(xié)作和協(xié)調(diào)，常常需要進行任務分配和資源管理。假設一個工廠中有多個機器人需要共同完成一項生產(chǎn)任務，以下關(guān)于任務分配和資源管理的方法，哪一項是不準確的？（）A.可以使用集中式的任務分配算法，由一個中央控制器統(tǒng)一分配任務B.分布式的任務分配算法可以讓機器人根據(jù)本地信息和通信協(xié)商來自主分配任務C.資源管理可以考慮機器人的能力、負載和任務優(yōu)先級等因素D.任務分配和資源管理與機器人的通信延遲和帶寬無關(guān)，只取決于任務的復雜性9、機器人的運動規(guī)劃需要考慮多種優(yōu)化目標，如時間最短、能量消耗最小等。假設一個機器人需要在滿足一定精度要求的前提下，盡可能減少運動時間。以下哪種優(yōu)化算法能夠有效地解決這個多目標優(yōu)化問題？（）A.遺傳算法B.模擬退火算法C.粒子群優(yōu)化算法D.以上算法均可10、假設在一個復雜的機器人應用場景中，需要對機器人的運動軌跡進行精確規(guī)劃和控制。使用ROS提供的工具和功能，以下哪種方法能夠更好地實現(xiàn)這一目標？該場景中機器人需要避開多個動態(tài)障礙物，并在有限的時間內(nèi)到達指定目標位置，同時滿足運動學和動力學約束。A.手動編寫運動控制代碼B.使用ROS中的MoveIt框架C.基于經(jīng)驗進行軌跡試錯D.隨機生成運動軌跡11、ROS中的節(jié)點管理器（Master）負責節(jié)點之間的注冊和通信協(xié)調(diào)。如果節(jié)點管理器出現(xiàn)故障，會導致什么情況？（）A.節(jié)點之間的通信中斷B.系統(tǒng)自動切換到備用節(jié)點管理器C.通信不受影響，但性能下降D.節(jié)點自主進行通信協(xié)調(diào)12、ROS中的啟動文件（LaunchFile）用于一次性啟動多個節(jié)點和配置參數(shù)。當啟動文件中的某個節(jié)點出現(xiàn)故障時，以下哪種處理方式是合適的？（）A.停止整個啟動過程B.忽略故障節(jié)點，繼續(xù)啟動其他節(jié)點C.嘗試重新啟動故障節(jié)點D.以上方式都可以，根據(jù)具體情況選擇13、對于ROS中的機器人視覺目標跟蹤，以下哪種算法能夠適應目標的外觀變化和遮擋情況？（）A.基于特征的跟蹤B.基于模型的跟蹤C.基于深度學習的跟蹤D.以上都是。假設機器人需要在復雜場景中持續(xù)跟蹤移動的目標，目標可能會發(fā)生形狀、顏色等外觀變化，并且可能會被其他物體遮擋，上述哪種目標跟蹤算法能夠更好地應對這些挑戰(zhàn)，并解釋其在ROS中的實現(xiàn)和優(yōu)化方法14、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15、在使用ROS進行機器人的視覺導航時，需要對圖像進行預處理。以下哪種預處理操作可以提高導航的準確性？（）A.圖像去噪B.圖像增強C.圖像分割D.以上操作都可能有幫助16、在使用ROS進行機器人的力控制時，假設需要機器人與環(huán)境進行柔順交互。以下哪種力控制策略可能最為合適？（）A.基于位置的力控制，通過位置誤差間接實現(xiàn)力控制B.直接力控制，直接測量和控制作用力C.混合力/位置控制，結(jié)合位置和力的控制優(yōu)點D.以上力控制策略都不適合柔順交互17、ROS中的參數(shù)（Parameter）可以用于配置節(jié)點的運行參數(shù)。假設一個機器人節(jié)點的運行速度、采樣頻率等參數(shù)需要在運行時動態(tài)調(diào)整，以下關(guān)于參數(shù)的使用，哪一項是不準確的？（）A.可以通過ROS的參數(shù)服務器來存儲和獲取參數(shù)值B.參數(shù)的值可以在節(jié)點啟動時指定，也可以在運行過程中通過命令行或其他節(jié)點進行修改C.參數(shù)的類型只能是整數(shù)、浮點數(shù)和字符串，不能是復雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)D.可以為參數(shù)設置默認值，以防止未設置時出現(xiàn)錯誤18、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(shù)和裝備可能會被用于極地機器人？（）A.耐寒材料和保溫結(jié)構(gòu)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19、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20、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21、當在ROS中開發(fā)機器人的自主決策功能時，以下哪種算法常用于基于環(huán)境感知進行行為選擇？（）A.有限狀態(tài)機B.決策樹C.強化學習D.模糊邏輯。假設機器人需要根據(jù)不斷變化的環(huán)境信息自主地決定采取不同的行動策略，如避障、導航、抓取等，上述哪種算法能夠提供更智能和靈活的決策能力，并說明其在ROS中的實現(xiàn)和訓練方法22、當使用ROS控制一個機械臂進行精確的抓取操作時，需要對機械臂進行運動學和動力學建模。為了實現(xiàn)高效和準確的控制，以下哪種建模方法和控制策略通常會被采用？（）A.正運動學建模和PID控制B.逆運動學建模和模糊控制C.動力學建模和自適應控制D.以上都有可能23、在使用ROS進行機器人開發(fā)時，需要對機器人的運動進行控制。假設要控制一個機械臂的關(guān)節(jié)運動，使用了PID控制器。如果PID控制器的參數(shù)設置不合理，會出現(xiàn)什么情況？（）A.機械臂運動平穩(wěn)且精確B.機械臂運動出現(xiàn)振蕩或超調(diào)C.機械臂停止運動D.機械臂運動速度加快24、當在ROS中開發(fā)一個需要與人類進行密切交互的服務機器人時，以下哪種人機交互界面設計原則是最為重要的？（）A.簡潔直觀B.功能豐富C.色彩鮮艷D.動畫效果多請解釋每個選項在人機交互中的作用和重要性，并說明為何某個選項最為關(guān)鍵25、假設要在ROS中開發(fā)一個能夠自主導航的移動機器人，需要實現(xiàn)地圖構(gòu)建、路徑規(guī)劃和實時定位等功能。以下哪種技術(shù)組合在ROS中能夠最有效地實現(xiàn)這些功能？（）A.使用A*算法進行路徑規(guī)劃，基于激光雷達構(gòu)建地圖，通過GPS進行定位B.采用RRT算法規(guī)劃路徑，利用視覺SLAM構(gòu)建地圖，借助慣性導航定位C.運用Dijkstra算法找路徑，用深度相機建圖，使用藍牙定位D.隨機選擇路徑規(guī)劃和定位方法，不考慮地圖構(gòu)建二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）簡述ROS中的文檔生成工具和規(guī)范。2、（本題5分）如何在ROS中實現(xiàn)機器人的高效路徑搜索？3、（本題5分）簡述ROS中的交通執(zhí)法機器人中的違章行為識別算法。4、（本題5分）解釋ROS中的分布式感知算法。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）創(chuàng)建一個在ROS中的畜牧養(yǎng)殖場牲畜健康監(jiān)測機器人的疾病預警與數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。2、（本題5分）在ROS中構(gòu)建一個石耳養(yǎng)殖場石耳監(jiān)測與采摘機器人的生長環(huán)境監(jiān)測與采摘系統(tǒng)。3、（本題5分）在ROS中設計一個機器人視覺系統(tǒng)，用于識別和跟蹤特定顏色的物體。4、（本題5分）在ROS環(huán)境下搭建一個牛肝菌養(yǎng)殖場牛肝菌分揀與運輸機器人的高效分揀與運輸系統(tǒng)。5、（本題5分）在ROS框架下，為救援機器人開發(fā)一個生命探測和救援物資投放系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在軍事應用中，機器人如偵察機器人、排爆機器人等需要具備高度的自主性和可靠性。全面分析機器人操作系統(tǒng)在戰(zhàn)場環(huán)境感知、目標識別、戰(zhàn)術(shù)決策和抗干擾能力方面的重要性，討論操作系統(tǒng)如何適應軍事任務的特殊