西安培華學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)與混合現(xiàn)實(shí)》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)與混合現(xiàn)實(shí)》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，當(dāng)需要處理大量的機(jī)器人數(shù)據(jù)時(shí)，以下哪種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式可能最為適合？（）A.關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)B.NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)C.文件系統(tǒng)D.內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)2、在ROS中，當(dāng)需要對(duì)機(jī)器人的行為進(jìn)行決策時(shí)，通常會(huì)使用有限狀態(tài)機(jī)（FiniteStateMachine）。假設(shè)機(jī)器人在巡邏任務(wù)中有巡邏、發(fā)現(xiàn)異常和返回基地等狀態(tài)，以下關(guān)于有限狀態(tài)機(jī)的描述，正確的是？（）A.狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換是隨機(jī)的，不受任何條件約束B(niǎo).有限狀態(tài)機(jī)只能處理簡(jiǎn)單的任務(wù)，不適合復(fù)雜的決策邏輯C.可以通過(guò)定義狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件和動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的行為決策D.有限狀態(tài)機(jī)的性能會(huì)隨著狀態(tài)數(shù)量的增加而顯著下降3、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4、當(dāng)在ROS中開(kāi)發(fā)一個(gè)需要長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)運(yùn)行的機(jī)器人應(yīng)用，以下哪種電源管理策略能夠確保電源的穩(wěn)定供應(yīng)和延長(zhǎng)電池壽命？（）A.智能充電控制B.動(dòng)態(tài)電源切換C.低功耗模式設(shè)置D.不進(jìn)行電源管理請(qǐng)分別說(shuō)明每個(gè)選項(xiàng)在電源管理方面的特點(diǎn)和效果5、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(xiàn)性化D.以上都有可能6、ROS支持機(jī)器人的分布式感知和協(xié)同決策。假設(shè)多個(gè)機(jī)器人需要共同感知一個(gè)大范圍的環(huán)境并做出統(tǒng)一的決策。以下哪種分布式感知和決策算法的結(jié)合能夠最有效地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)？（）A.基于共識(shí)的分布式感知和投票決策算法B.每個(gè)機(jī)器人獨(dú)立感知和決策，然后匯總C.隨機(jī)選擇一個(gè)機(jī)器人作為主導(dǎo)進(jìn)行感知和決策D.不進(jìn)行分布式感知和協(xié)同決策7、在一個(gè)基于ROS的機(jī)器人舞蹈表演項(xiàng)目中，如果音樂(lè)與機(jī)器人動(dòng)作的同步機(jī)制出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致什么結(jié)果？（）A.表演效果不佳，動(dòng)作與音樂(lè)不協(xié)調(diào)B.表演更精彩C.系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整同步D.對(duì)表演沒(méi)有影響8、ROS中的機(jī)器人模型描述文件（URDF）用于定義機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和關(guān)節(jié)特性。假設(shè)要描述一個(gè)具有多個(gè)關(guān)節(jié)和連桿的機(jī)械臂，以下關(guān)于URDF文件的編寫(xiě)，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用XML格式來(lái)描述機(jī)器人的連桿、關(guān)節(jié)、傳感器等元素B.通過(guò)設(shè)置關(guān)節(jié)的類(lèi)型（如旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、滑動(dòng)關(guān)節(jié)）和限制來(lái)定義機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)范圍C.URDF文件只能描述機(jī)器人的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，無(wú)法表示動(dòng)態(tài)特性D.可以在URDF文件中添加可視化元素，如顏色和形狀，以便在RViz中顯示9、在ROS中，配置文件（ConfigurationFile）起著重要的作用。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人項(xiàng)目需要設(shè)置各種參數(shù)，如傳感器的采樣頻率、控制器的增益等。以下關(guān)于ROS配置文件的描述，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.配置文件通常使用YAML格式進(jìn)行編寫(xiě)，易于閱讀和理解B.可以在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)加載和修改配置文件，無(wú)需重新啟動(dòng)系統(tǒng)C.配置文件中的參數(shù)可以被多個(gè)節(jié)點(diǎn)共享和使用D.配置文件只能存儲(chǔ)簡(jiǎn)單的數(shù)值型參數(shù)，不能存儲(chǔ)復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)10、在ROS框架下，進(jìn)行機(jī)器人的感知與融合處理時(shí)，假設(shè)需要融合來(lái)自激光雷達(dá)、攝像頭和超聲波傳感器的數(shù)據(jù)。以下關(guān)于數(shù)據(jù)融合方法的選擇，正確的是：（）A.直接對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單加權(quán)平均，快速但精度較低B.采用卡爾曼濾波算法，能夠有效融合動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，但計(jì)算量較大C.基于深度學(xué)習(xí)的方法，精度高但需要大量訓(xùn)練數(shù)據(jù)和計(jì)算資源D.以上方法都不可行，需要尋找新的數(shù)據(jù)融合技術(shù)11、ROS中的參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）用于存儲(chǔ)和共享全局參數(shù)。當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)嘗試修改同一個(gè)參數(shù)時(shí)，以下哪種處理方式是正確的？（）A.最后修改的節(jié)點(diǎn)生效B.第一個(gè)修改的節(jié)點(diǎn)生效C.隨機(jī)選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)的修改生效D.所有修改都被拒絕，保持參數(shù)不變12、在ROS環(huán)境下，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中的地圖構(gòu)建和定位，需要選擇合適的SLAM（同時(shí)定位與地圖構(gòu)建）算法。考慮到計(jì)算資源和精度要求，以下哪種SLAM算法可能更合適？（）A.ORB-SLAMB.CartographerC.GMappingD.以上都有可能13、ROS中的服務(wù)（Service）通常用于實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間的請(qǐng)求-響應(yīng)通信模式?？紤]一個(gè)機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)，其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)提供路徑規(guī)劃服務(wù)，另一個(gè)節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求路徑規(guī)劃。如果服務(wù)響應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，以下哪種情況最有可能發(fā)生？（）A.機(jī)器人停止運(yùn)動(dòng)，等待響應(yīng)B.機(jī)器人自行選擇隨機(jī)路徑前進(jìn)C.系統(tǒng)自動(dòng)切換到備用的路徑規(guī)劃算法D.機(jī)器人按照之前的路徑繼續(xù)前進(jìn)14、在開(kāi)發(fā)基于ROS的機(jī)器人視覺(jué)應(yīng)用時(shí)，需要對(duì)圖像進(jìn)行處理和分析。假設(shè)要從攝像頭獲取的圖像中識(shí)別特定的物體，并計(jì)算其位置和姿態(tài)。以下哪種計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)和ROS工具的組合最能有效地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)？（）A.使用傳統(tǒng)的圖像處理算法和OpenCV庫(kù)B.基于深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)檢測(cè)模型和相關(guān)的ROS接口C.依賴(lài)硬件加速的視覺(jué)處理模塊D.不使用任何專(zhuān)門(mén)的視覺(jué)技術(shù)，僅通過(guò)人工觀(guān)察圖像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、以下哪個(gè)是機(jī)器人操作系統(tǒng)中用于記錄和回放機(jī)器人數(shù)據(jù)的工具？（）（）A.rosbagB.rqt_logger_levelC.rqt_plotD.以上都不是17、ROS中的日志（Logging）功能對(duì)于調(diào)試和故障診斷非常重要。假設(shè)在機(jī)器人運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)異常，以下關(guān)于日志使用的描述，正確的是：（）A.只記錄關(guān)鍵信息，避免日志文件過(guò)大B.詳細(xì)記錄所有信息，便于全面分析問(wèn)題C.不使用日志功能，通過(guò)打印輸出進(jìn)行調(diào)試D.日志的記錄級(jí)別和內(nèi)容對(duì)故障診斷沒(méi)有幫助18、以下哪個(gè)是機(jī)器人操作系統(tǒng)中用于處理機(jī)器人語(yǔ)音識(shí)別信息的消息類(lèi)型？（）（）A.audio_msgs/AudioB.speech_msgs/RecognitionC.std_msgs/StringD.以上都不是19、在使用ROS開(kāi)發(fā)機(jī)器人的避障功能時(shí)，如果避障算法過(guò)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20、當(dāng)在ROS中開(kāi)發(fā)一個(gè)具有多個(gè)執(zhí)行器的機(jī)器人時(shí)，需要對(duì)執(zhí)行器的協(xié)同控制進(jìn)行設(shè)計(jì)。假設(shè)執(zhí)行器之間存在復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以下哪種控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)精確的協(xié)同動(dòng)作？（）A.獨(dú)立控制每個(gè)執(zhí)行器，不考慮協(xié)同B.基于主從控制的策略C.分布式協(xié)同控制算法D.不進(jìn)行協(xié)同控制，執(zhí)行器自由運(yùn)動(dòng)二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）說(shuō)明ROS中的性能評(píng)估指標(biāo)和方法。2、（本題5分）ROS在核工業(yè)機(jī)器人中的安全考量。3、（本題5分）解釋ROS中的節(jié)點(diǎn)（Node）是什么以及其主要功能。4、（本題5分）描述ROS在電子制造機(jī)器人中的應(yīng)用。5、（本題5分）簡(jiǎn)述機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）的定義和主要作用。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構(gòu)建一個(gè)機(jī)器人的自主定位和地圖融合系統(tǒng)，融合多源地圖信息。2、（本題5分）在ROS中設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人的氣味識(shí)別和源定位系統(tǒng)。3、（本題5分）在ROS框架下，為煤礦開(kāi)采機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)瓦斯?jié)舛葯z測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)。4、（本題5分）利用ROS開(kāi)發(fā)一個(gè)制糖廠(chǎng)甘蔗搬運(yùn)機(jī)器人的防壓損搬運(yùn)系統(tǒng)。5、（本題5分）基于ROS構(gòu)建一個(gè)機(jī)器人的自主環(huán)境風(fēng)速檢測(cè)和應(yīng)對(duì)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(duì)于用于倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存管理的機(jī)器人，分析操作系統(tǒng)在貨物盤(pán)點(diǎn)、貨架定位、庫(kù)存更新和數(shù)據(jù)同步方面的關(guān)鍵功能。討論操作系統(tǒng)如何應(yīng)對(duì)倉(cāng)庫(kù)布局的變化和庫(kù)存管理的復(fù)雜需求，以及如何提高庫(kù)存管理的準(zhǔn)確