石家莊信息工程職業(yè)學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學(xué)號：凡年級專業(yè)、姓名、學(xué)號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁石家莊信息工程職業(yè)學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)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20個小題，每小題2分，共40分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、當(dāng)使用ROS進(jìn)行機(jī)器人的仿真和調(diào)試時(shí)，需要選擇合適的仿真工具和環(huán)境?？紤]到真實(shí)性和可擴(kuò)展性，以下哪種仿真工具可能更適合？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.以上都有可能2、機(jī)器人的定位精度對于許多任務(wù)至關(guān)重要。假設(shè)一個機(jī)器人需要在高精度制造環(huán)境中進(jìn)行操作，定位誤差要求在毫米級別以下。以下哪種定位技術(shù)能夠滿足這種高精度要求？（）A.GPS定位B.激光跟蹤定位C.視覺定位D.慣性導(dǎo)航定位3、在機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行通信的一種常見方式是發(fā)布/訂閱機(jī)制。假設(shè)一個機(jī)器人系統(tǒng)中有一個節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)發(fā)布傳感器數(shù)據(jù)，另一個節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)接收并處理這些數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)布節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率過高，可能會導(dǎo)致接收節(jié)點(diǎn)處理不過來。以下哪種方法可以有效地解決這個問題？（）A.增加接收節(jié)點(diǎn)的計(jì)算資源B.降低發(fā)布節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率C.在發(fā)布節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)之間添加緩存機(jī)制D.重新設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)的通信協(xié)議4、在機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點(diǎn)之間的通信是通過話題（Topic）、服務(wù)（Service）和動作（Action）等方式實(shí)現(xiàn)的。假設(shè)一個機(jī)器人需要實(shí)時(shí)獲取傳感器數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，以下關(guān)于通信方式選擇的描述，正確的是：（）A.由于需要實(shí)時(shí)性，應(yīng)選擇服務(wù)進(jìn)行通信，以確保數(shù)據(jù)的及時(shí)傳遞B.話題通信更適合這種場景，因?yàn)樗軌蛑С忠粚Χ嗟陌l(fā)布/訂閱模式C.動作通信最適合，因?yàn)樗梢蕴峁┓答伜椭虚g結(jié)果D.以上三種通信方式效果相同，可以任意選擇5、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的任務(wù)規(guī)劃時(shí)，需要將高層的任務(wù)目標(biāo)分解為具體的動作序列。假設(shè)一個機(jī)器人需要完成一個物品搬運(yùn)的任務(wù)。以下關(guān)于ROS任務(wù)規(guī)劃的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用基于狀態(tài)機(jī)的方法來進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃B.任務(wù)規(guī)劃需要考慮環(huán)境的不確定性和變化C.一旦任務(wù)規(guī)劃完成，就不能在執(zhí)行過程中進(jìn)行修改和調(diào)整D.可以使用人工智能算法，如強(qiáng)化學(xué)習(xí)，來優(yōu)化任務(wù)規(guī)劃策略6、ROS中的消息（Message）定義了節(jié)點(diǎn)之間通信的數(shù)據(jù)格式。當(dāng)需要在不同的ROS系統(tǒng)之間進(jìn)行通信，而兩個系統(tǒng)中使用的消息格式略有不同時(shí)，以下哪種方法可以解決這個問題？（）A.在發(fā)送端和接收端分別進(jìn)行消息格式的轉(zhuǎn)換B.重新定義一個統(tǒng)一的消息格式，并在兩個系統(tǒng)中使用C.使用中間件來進(jìn)行消息格式的適配D.以上方法都可以7、在ROS環(huán)境中，對于機(jī)器人的軟件更新和部署，需要一種高效且可靠的方法。假設(shè)機(jī)器人分布在不同的位置，以下哪種方式能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程的軟件更新和部署？（）A.人工到現(xiàn)場進(jìn)行更新B.通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程推送更新C.不支持軟件更新，使用初始版本D.要求機(jī)器人返回基地進(jìn)行更新8、在ROS中，要對機(jī)器人的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，以下哪種濾波器常用于去除噪聲和干擾？（）A.均值濾波器B.中值濾波器C.高斯濾波器D.卡爾曼濾波器。假設(shè)機(jī)器人的傳感器數(shù)據(jù)存在大量隨機(jī)噪聲，需要在保留有用信息的同時(shí)有效地去除噪聲，上述哪種濾波器能夠更好地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，并分析其濾波效果和在ROS中的實(shí)現(xiàn)方法9、對于ROS中的機(jī)器人狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，以下哪種技術(shù)或工具能夠提供實(shí)時(shí)的可視化監(jiān)控界面？（）A.RVizB.GazeboC.MatplotlibD.Plotly。假設(shè)需要實(shí)時(shí)監(jiān)測機(jī)器人的關(guān)節(jié)角度、速度、力矩等多個狀態(tài)參數(shù)，并在出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)報(bào)警，上述哪個選項(xiàng)能夠以直觀和交互的方式展示監(jiān)測數(shù)據(jù)，并說明如何進(jìn)行配置和使用10、在使用ROS開發(fā)機(jī)器人的過程中，需要對機(jī)器人的軟件進(jìn)行可維護(hù)性和可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)。以下哪種架構(gòu)和設(shè)計(jì)原則能夠提高代碼的可維護(hù)性和未來的功能擴(kuò)展能力？（）A.緊密耦合的架構(gòu)，功能集中在少數(shù)模塊B.分層架構(gòu)，模塊化設(shè)計(jì)，遵循接口規(guī)范C.混亂的代碼結(jié)構(gòu)，不考慮設(shè)計(jì)原則D.不考慮可維護(hù)性和可擴(kuò)展性，只關(guān)注當(dāng)前功能實(shí)現(xiàn)11、假設(shè)要在ROS中集成一個新的傳感器，例如一種新型的深度相機(jī)，需要進(jìn)行驅(qū)動開發(fā)和數(shù)據(jù)校準(zhǔn)。以下哪種方法和工具通常會被用于傳感器的集成和校準(zhǔn)？（）A.廠家提供的驅(qū)動和校準(zhǔn)工具B.開源的驅(qū)動開發(fā)框架和校準(zhǔn)算法C.自主編寫驅(qū)動和自定義校準(zhǔn)流程D.以上都有可能12、在機(jī)器人的傳感器融合中，需要將來自多個不同類型傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合。假設(shè)有一個機(jī)器人配備了激光雷達(dá)、攝像頭和慣性測量單元（IMU）。以下哪種傳感器融合方法能夠充分利用這些傳感器的優(yōu)勢，提供更準(zhǔn)確和可靠的環(huán)境感知？（）A.卡爾曼濾波B.粒子濾波C.擴(kuò)展卡爾曼濾波D.無跡卡爾曼濾波13、ROS支持機(jī)器人的分布式感知和協(xié)同決策。假設(shè)多個機(jī)器人需要共同感知一個大范圍的環(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.基于共識的分布式感知和投票決策算法B.每個機(jī)器人獨(dú)立感知和決策，然后匯總C.隨機(jī)選擇一個機(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14、在ROS中，創(chuàng)建一個新的工作空間（Workspace）需要創(chuàng)建以下哪些目錄？（）（）A.srcB.buildC.develD.以上都是15、在基于ROS的機(jī)器人應(yīng)用中，需要對機(jī)器人的運(yùn)動進(jìn)行平滑處理，以減少抖動和沖擊。假設(shè)機(jī)器人的運(yùn)動軌跡存在突變和不連續(xù)的情況，以下哪種方法能夠有效地實(shí)現(xiàn)運(yùn)動平滑？（）A.簡單的線性插值B.樣條曲線插值C.不進(jìn)行平滑處理D.隨機(jī)調(diào)整運(yùn)動軌跡16、當(dāng)在ROS中使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行機(jī)器人的行為預(yù)測時(shí)，如果訓(xùn)練數(shù)據(jù)不充分，會產(chǎn)生什么后果？（）A.預(yù)測結(jié)果不準(zhǔn)確B.預(yù)測速度加快C.系統(tǒng)性能提升D.無需訓(xùn)練數(shù)據(jù)即可準(zhǔn)確預(yù)測17、ROS支持分布式機(jī)器人系統(tǒng)的開發(fā)。假設(shè)一個分布式機(jī)器人系統(tǒng)由多個通過網(wǎng)絡(luò)連接的機(jī)器人組成，以下關(guān)于分布式通信和同步的描述，正確的是：（）A.依賴ROS的默認(rèn)通信機(jī)制，無需特殊處理分布式同步問題B.使用時(shí)間同步協(xié)議，確保各個機(jī)器人的時(shí)間基準(zhǔn)一致C.忽略分布式環(huán)境中的通信延遲和丟包，對系統(tǒng)性能影響不大D.分布式機(jī)器人系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)有效的通信和同步18、在基于ROS的機(jī)器人視覺SLAM（同時(shí)定位與地圖構(gòu)建）系統(tǒng)中，當(dāng)面臨快速運(yùn)動和大場景時(shí)，以下哪種方法能夠提高系統(tǒng)的精度和魯棒性？（）A.多傳感器融合B.優(yōu)化特征提取C.增加地圖點(diǎn)數(shù)量D.降低計(jì)算復(fù)雜度請分別解釋每個選項(xiàng)在應(yīng)對快速運(yùn)動和大場景時(shí)的效果和影響19、當(dāng)機(jī)器人與其他設(shè)備進(jìn)行通信時(shí)，需要遵循特定的通信協(xié)議。假設(shè)機(jī)器人需要與一個工業(yè)控制器進(jìn)行高速、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換。以下哪種通信協(xié)議最適合這種應(yīng)用場景？（）A.CAN總線B.ModbusC.Ethernet/IPD.Profibus20、在ROS中，實(shí)時(shí)性是某些應(yīng)用場景的關(guān)鍵要求。假設(shè)一個工業(yè)機(jī)器人需要在嚴(yán)格的時(shí)間限制內(nèi)完成特定的操作。以下關(guān)于ROS實(shí)時(shí)性的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.ROS本身可以滿足硬實(shí)時(shí)的要求，無需額外的配置和優(yōu)化B.可以通過使用實(shí)時(shí)內(nèi)核和相關(guān)的配置來提高ROS系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能C.在實(shí)時(shí)應(yīng)用中，需要仔細(xì)考慮任務(wù)的優(yōu)先級和調(diào)度策略D.實(shí)時(shí)性的實(shí)現(xiàn)可能會對系統(tǒng)的資源利用和性能產(chǎn)生一定的影響二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）解釋ROS中的消防滅火機(jī)器人中的火源定位算法。2、（本題5分）說明在ROS中如何加載和可視化URDF模型。3、（本題5分）ROS中的運(yùn)動平滑性評估指標(biāo)。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）使用ROS為畜牧養(yǎng)殖機(jī)器人設(shè)計(jì)一個動物健康監(jiān)測和疾病預(yù)警系統(tǒng)。2、（本題5分）開發(fā)一個使用ROS的玻璃廠玻璃板搬運(yùn)機(jī)器人的防破碎搬運(yùn)系統(tǒng)。3、（本題5分）使用ROS為玻璃清潔機(jī)器人設(shè)計(jì)一個窗戶邊框檢測和清潔路徑規(guī)劃系統(tǒng)。4、（本題5分）在ROS環(huán)境下搭建一個羊棲菜養(yǎng)殖場羊棲菜監(jiān)測與采摘機(jī)器人的生長監(jiān)測與采摘系統(tǒng)。5、（本題5分）使用ROS為工廠物料搬運(yùn)機(jī)器人設(shè)計(jì)一個物料識別和搬運(yùn)路徑優(yōu)化系統(tǒng)。四、分析題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）