四川應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院《機器學(xué)習(xí)算法與實踐》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《機器學(xué)習(xí)算法與實踐》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中，只有一項是符合題目要求的．）1、ROS系統(tǒng)中的傳感器數(shù)據(jù)處理是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。當(dāng)處理來自激光雷達的大量點云數(shù)據(jù)時，為了提高數(shù)據(jù)處理效率和準(zhǔn)確性，以下哪種方法較為合適？（）A.直接對原始點云數(shù)據(jù)進行處理B.先對點云數(shù)據(jù)進行濾波和降采樣C.將點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖像進行處理D.忽略部分點云數(shù)據(jù)請解釋每個選項的可行性和可能帶來的影響2、當(dāng)使用ROS控制一個輪式機器人在不平坦的地面上穩(wěn)定行駛時，需要考慮機器人的懸掛系統(tǒng)和動態(tài)平衡控制。以下哪種控制算法和傳感器融合技術(shù)可能會被用于解決這個問題？（）A.基于模型預(yù)測控制和多傳感器融合B.反饋線性化控制和慣性導(dǎo)航C.自適應(yīng)魯棒控制和視覺里程計D.以上都有可能3、假設(shè)要在ROS中開發(fā)一個能夠在惡劣天氣條件下工作的戶外機器人，需要考慮防水、防塵和溫度適應(yīng)性。以下哪種防護措施和熱管理方法可能會被用于戶外機器人？（）A.密封設(shè)計和防水涂層B.防塵濾網(wǎng)和散熱系統(tǒng)C.溫度傳感器和加熱/冷卻裝置D.以上都有可能4、在ROS中，話題（Topic）是一種常見的通信方式。假設(shè)一個機器人的速度控制節(jié)點發(fā)布了一個關(guān)于機器人速度的話題，而多個其他節(jié)點需要訂閱這個話題以獲取速度信息。以下關(guān)于ROS話題通信的描述，哪一項是錯誤的？（）A.多個訂閱者可以同時訂閱同一個話題，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、實時的交互方式，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，訂閱者會收到通知并采取相應(yīng)的處理措施5、在機器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點（Node）是重要的組成部分。假設(shè)一個機器人系統(tǒng)中有多個功能模塊，如傳感器數(shù)據(jù)采集、運動控制、路徑規(guī)劃等，每個模塊作為一個獨立的節(jié)點運行。當(dāng)一個節(jié)點需要向另一個節(jié)點發(fā)送消息時，通常使用以下哪種通信機制？（）A.話題（Topic）通信，發(fā)布者發(fā)布消息，訂閱者接收消息B.服務(wù)（Service）通信，客戶端發(fā)送請求，服務(wù)器響應(yīng)請求C.參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer），用于存儲和共享全局參數(shù)D.動作（Action）通信，支持長時間的任務(wù)執(zhí)行和反饋6、機器人操作系統(tǒng)中的實時性要求在某些應(yīng)用中非常嚴(yán)格。假設(shè)一個工業(yè)機器人需要在毫秒級的時間內(nèi)完成對高速運動物體的抓取操作。以下哪種技術(shù)能夠確保系統(tǒng)滿足這種實時性要求？（）A.實時操作系統(tǒng)內(nèi)核B.硬件加速C.并行計算D.以上技術(shù)綜合應(yīng)用7、在機器人的協(xié)作控制中，多個機器人需要協(xié)同完成一個復(fù)雜任務(wù)。假設(shè)一組機器人需要共同搬運一個大型物體，并且要保持物體的平衡和穩(wěn)定。以下哪種協(xié)作控制策略能夠有效地協(xié)調(diào)各個機器人的動作，實現(xiàn)目標(biāo)？（）A.集中式控制B.分布式控制C.主從式控制D.混合式控制8、ROS中的服務(wù)可以有多個客戶端同時請求，這種特性被稱為（）（）A.一對多服務(wù)B.多對一服務(wù)C.多對多服務(wù)D.一對一服務(wù)9、ROS支持多種機器人編程語言的接口。假設(shè)需要在一個項目中同時使用C++和Python編寫節(jié)點，以下關(guān)于語言接口的描述，正確的是？（）A.C++和Python節(jié)點之間不能直接通信，需要通過中間件轉(zhuǎn)換B.可以在C++節(jié)點中調(diào)用Python函數(shù)，反之亦然C.不同語言編寫的節(jié)點在性能上會有很大的差異D.混合使用多種語言會導(dǎo)致代碼可讀性和可維護性下降10、在一個基于ROS的智能家居機器人項目中，需要實現(xiàn)與家庭設(shè)備的互聯(lián)互通和場景自適應(yīng)控制。以下哪種技術(shù)和方法可能會被用于家庭集成和場景感知？（）A.物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議和智能家居網(wǎng)關(guān)B.環(huán)境感知傳感器和場景識別算法C.個性化學(xué)習(xí)和自適應(yīng)控制策略D.以上都有可能11、ROS中的Gazebo是一個常用的機器人仿真環(huán)境。假設(shè)需要在Gazebo中模擬一個具有復(fù)雜物理特性的機器人和環(huán)境，以下關(guān)于Gazebo仿真的描述，正確的是？（）A.Gazebo只能模擬簡單的機器人運動，無法處理復(fù)雜的物理交互B.在Gazebo中進行仿真時，不需要考慮機器人的動力學(xué)模型C.Gazebo可以與ROS節(jié)點進行集成，實現(xiàn)仿真與實際控制的交互D.Gazebo的仿真結(jié)果與實際機器人的行為完全一致，無需進一步驗證12、在ROS框架下，對于機器人的軌跡跟蹤控制，以下哪種控制器能夠處理模型不確定性和外部干擾？（）A.自適應(yīng)控制器B.滑模控制器C.魯棒控制器D.以上都是。假設(shè)機器人的模型存在參數(shù)變化和未知的外部干擾，需要一種控制器能夠保證軌跡跟蹤的精度和穩(wěn)定性，上述哪種控制器能夠更好地應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，并詳細說明其控制原理和在ROS中的實現(xiàn)方式13、在ROS中，進行機器人的軟件架構(gòu)設(shè)計時，假設(shè)要考慮系統(tǒng)的可擴展性和可維護性。以下關(guān)于架構(gòu)設(shè)計原則的描述，正確的是：（）A.采用緊耦合的架構(gòu)，提高系統(tǒng)的性能B.設(shè)計分層架構(gòu)，將不同功能模塊清晰分離C.優(yōu)先考慮功能實現(xiàn)，架構(gòu)設(shè)計不重要D.軟件架構(gòu)對系統(tǒng)的可擴展性和可維護性沒有影響14、機器人的運動精度受到多種因素的影響，如機械結(jié)構(gòu)誤差、控制算法誤差等。假設(shè)一個高精度機器人需要達到微米級的運動精度。以下哪種方法能夠有效地減小這些誤差，提高運動精度？（）A.精密機械加工B.先進的控制算法補償C.實時誤差測量與修正D.以上方法綜合運用15、ROS支持在分布式環(huán)境中運行。假設(shè)一個由多個機器人組成的團隊，每個機器人都運行著ROS節(jié)點，它們之間需要進行高效的通信。以下哪種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在這種情況下可能最為適合？（）A.TCPB.UDPC.HTTPD.MQTT16、在機器人操作系統(tǒng)中，用于啟動RViz可視化工具的命令是？（）（）A.rvizB.roslaunchrvizrviz.launchC.rosrunrvizrvizD.以上都不是17、在ROS系統(tǒng)中，對于機器人的動態(tài)建模和仿真，以下哪種工具或軟件包可能是最常用的？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.OpenRAVE請分別介紹每個選項的特點和在機器人動態(tài)建模與仿真中的應(yīng)用廣泛性18、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個具有多個執(zhí)行器的機器人時，需要對執(zhí)行器的協(xié)同控制進行設(shè)計。假設(shè)執(zhí)行器之間存在復(fù)雜的運動關(guān)系，以下哪種控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)精確的協(xié)同動作？（）A.獨立控制每個執(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.不進行協(xié)同控制，執(zhí)行器自由運動19、ROS支持機器人的遠程控制和監(jiān)控。假設(shè)需要在遠程位置對機器人進行實時操作和狀態(tài)查看。以下哪種遠程控制和監(jiān)控的實現(xiàn)方式在安全性和穩(wěn)定性方面最為可靠？（）A.通過VPN建立安全連接B.使用公共網(wǎng)絡(luò)直接連接C.依賴第三方的遠程控制平臺D.不進行遠程控制和監(jiān)控20、以下哪個是機器人操作系統(tǒng)中用于記錄和回放機器人數(shù)據(jù)的工具？（）（）A.rosbagB.rqt_logger_levelC.rqt_plotD.以上都不是二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）簡述ROS中的環(huán)境質(zhì)量評估機器人中的數(shù)據(jù)融合技術(shù)。2、（本題5分）ROS中的資源管理包括哪些方面？3、（本題5分）解釋ROS中的軟件包管理機制。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）利用ROS為果園采摘機器人開發(fā)一個果實成熟度檢測和采摘系統(tǒng)。2、（本題5分）利用ROS設(shè)計一個機械臂的抓取控制程序，能夠準(zhǔn)確抓取不同形狀和大小的物體。3、（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)。4、（本題5分）在ROS中設(shè)計一個機器人的物體材質(zhì)識別和處理系統(tǒng)。5、（本題5分）在ROS中設(shè)計一個機器人的物體搬運路徑優(yōu)化系統(tǒng)，減少能耗。四、分析題（本大題共2個小題，共20分)1、（