黑龍江工程學(xué)院《機器學(xué)習(xí)與應(yīng)用》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁黑龍江工程學(xué)院

《機器學(xué)習(xí)與應(yīng)用》2023-2024學(xué)年第二學(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、以下哪個是機器人操作系統(tǒng)中用于處理機器人里程計信息的消息類型？（）（）A.nav_msgs/OdometryB.sensor_msgs/ImuC.std_msgs/Float32D.以上都不是2、假設(shè)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)3、在ROS中，為了管理節(jié)點的啟動和關(guān)閉順序，以及處理異常情況，常常使用啟動文件（LaunchFile）。假設(shè)一個機器人系統(tǒng)有多個相關(guān)的節(jié)點需要同時啟動，以下關(guān)于啟動文件的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.啟動文件使用XML格式來描述節(jié)點的配置和啟動參數(shù)B.可以在啟動文件中設(shè)置節(jié)點的運行環(huán)境、重映射話題等C.啟動文件只能啟動本地節(jié)點，無法啟動遠程節(jié)點D.通過修改啟動文件，可以方便地調(diào)整系統(tǒng)的啟動配置，而無需修改節(jié)點的代碼4、在ROS中，進行機器人的仿真可以幫助開發(fā)者在實際硬件之前進行測試和驗證。假設(shè)需要對一個自主移動機器人在復(fù)雜環(huán)境中的行為進行仿真。以下關(guān)于ROS仿真的描述，哪一項是不正確的？（）A.Gazebo可以提供物理模擬，包括重力、摩擦力等B.可以在仿真環(huán)境中模擬傳感器的數(shù)據(jù)，如激光雷達和攝像頭C.仿真結(jié)果與實際硬件運行結(jié)果完全一致，無需進一步的實際測試D.可以通過修改仿真參數(shù)來模擬不同的環(huán)境和場景5、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(shè)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(shè)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6、在一個ROS控制的服務(wù)機器人系統(tǒng)中，需要與用戶進行自然的交互。以下哪種技術(shù)可以用于實現(xiàn)語音交互的情感識別？（）A.語音語調(diào)分析B.詞匯和語法分析C.面部表情識別D.以上技術(shù)都可能有用7、在機器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點之間進行通信的一種常見方式是發(fā)布/訂閱機制。假設(shè)一個機器人系統(tǒng)中有一個節(jié)點負(fù)責(zé)發(fā)布傳感器數(shù)據(jù)，另一個節(jié)點負(fù)責(zé)接收并處理這些數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)布節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率過高，可能會導(dǎo)致接收節(jié)點處理不過來。以下哪種方法可以有效地解決這個問題？（）A.增加接收節(jié)點的計算資源B.降低發(fā)布節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率C.在發(fā)布節(jié)點和接收節(jié)點之間添加緩存機制D.重新設(shè)計節(jié)點的通信協(xié)議8、ROS中的傳感器融合是將多個傳感器的數(shù)據(jù)進行綜合處理，以獲得更準(zhǔn)確和全面的環(huán)境信息。假設(shè)一個機器人同時使用激光雷達、攝像頭和超聲波傳感器，以下關(guān)于傳感器融合的方法，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.可以使用卡爾曼濾波（KalmanFilter）或粒子濾波（ParticleFilter）等算法進行數(shù)據(jù)融合B.傳感器融合可以在數(shù)據(jù)層面進行，也可以在特征層面或決策層面進行C.不同傳感器的數(shù)據(jù)采樣頻率和精度對融合結(jié)果沒有影響D.傳感器融合需要考慮傳感器的噪聲、偏差和不確定性9、以下哪個是機器人操作系統(tǒng)中用于處理機器人傳感器融合信息的消息類型？（）（）A.sensor_msgs/PointCloud2B.sensor_msgs/ImuC.nav_msgs/OdometryD.以上都不是10、在一個ROS控制的醫(yī)療機器人系統(tǒng)中，對安全性和可靠性要求極高。以下哪種方法可以提高系統(tǒng)的容錯能力？（）A.采用冗余設(shè)計B.增加監(jiān)控和報警機制C.進行嚴(yán)格的測試和驗證D.以上方法都需要11、當(dāng)使用ROS開發(fā)水下機器人系統(tǒng)時，以下哪種通信方式能夠在水下環(huán)境中實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸？（）A.水聲通信B.藍牙通信C.Wi-Fi通信D.光纖通信。假設(shè)水下機器人需要與水面基站或其他水下設(shè)備進行實時的數(shù)據(jù)交換，考慮到水下環(huán)境的特殊性，上述哪種通信方式能夠提供更穩(wěn)定和有效的數(shù)據(jù)傳輸，并分析其在ROS中的配置和應(yīng)用12、假設(shè)在一個基于ROS的機器人項目中，需要對機器人的傳感器數(shù)據(jù)進行實時處理和融合，比如激光雷達、攝像頭和慣性測量單元的數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)精確的環(huán)境感知和導(dǎo)航。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)處理技術(shù)和算法框架可能會被廣泛應(yīng)用？（）A.卡爾曼濾波B.粒子濾波C.深度學(xué)習(xí)框架D.以上都有可能13、在一個ROS系統(tǒng)中，需要實現(xiàn)機器人對不同物體的識別和分類，例如區(qū)分不同形狀和顏色的物體。為了達到這個目標(biāo)，以下哪種計算機視覺技術(shù)和機器學(xué)習(xí)算法可能會發(fā)揮重要作用？（）A.傳統(tǒng)的圖像特征提取和支持向量機B.基于深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)檢測和分類算法C.聚類算法D.以上都有可能14、以下哪個是機器人操作系統(tǒng)中用于處理機器人傳感器校準(zhǔn)信息的消息類型？（）（）A.sensor_msgs/CalibrationB.geometry_msgs/PoseC.std_msgs/StringD.以上都不是15、ROS中的可視化工具rviz可以顯示以下哪些內(nèi)容？（）（）A.機器人模型B.傳感器數(shù)據(jù)C.規(guī)劃路徑D.以上都是16、當(dāng)為機器人設(shè)計視覺感知系統(tǒng)時，需要考慮多種因素。假設(shè)機器人需要在不同光照條件下準(zhǔn)確識別物體。以下哪種圖像處理技術(shù)對于解決光照變化對物體識別的影響最為有效？（）A.直方圖均衡化B.邊緣檢測C.圖像濾波D.圖像分割17、ROS中的機器人軟件架構(gòu)設(shè)計需要考慮可擴展性和可維護性。以下哪種架構(gòu)模式可能最適合復(fù)雜的機器人系統(tǒng)開發(fā)？（）A.分層架構(gòu)B.微服務(wù)架構(gòu)C.單體架構(gòu)D.無架構(gòu)，自由開發(fā)請詳細解釋每個架構(gòu)模式的特點以及在機器人軟件開發(fā)中的優(yōu)劣18、在ROS中，當(dāng)需要同時處理多個具有不同頻率的傳感器數(shù)據(jù)時，以下哪種技術(shù)可以用于同步這些數(shù)據(jù)？（）A.硬件同步B.軟件定時器C.消息過濾器D.數(shù)據(jù)緩存19、在一個基于ROS的機器人抓取任務(wù)中，如果抓取力度的控制不準(zhǔn)確，可能會導(dǎo)致什么結(jié)果？（）A.物體掉落或抓取損壞B.抓取更牢固C.系統(tǒng)自動調(diào)整抓取力度D.提高抓取效率20、ROS中的話題可以有多個發(fā)布者和訂閱者，這種特性被稱為（）（）A.多對多通信B.一對多通信C.多對一通信D.一對一通信21、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個需要與人類進行交互的機器人時，例如服務(wù)機器人，需要考慮人機交互的自然性和友好性。以下哪種人機交互方式和界面設(shè)計在這種情況下最為有效？（）A.語音交互和觸摸屏界面B.鍵盤鼠標(biāo)操作和復(fù)雜的菜單界面C.僅通過指示燈進行交互D.不考慮人機交互，機器人自主運行22、在一個基于ROS的機器人視覺系統(tǒng)中，需要對攝像頭采集到的圖像進行處理和分析。圖像數(shù)據(jù)通常以較大的量進行傳輸。為了提高圖像傳輸?shù)男屎蛯崟r性，以下哪種方法是可行的？（）A.對圖像進行壓縮后再傳輸B.降低攝像頭的分辨率以減少數(shù)據(jù)量C.使用更高帶寬的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備D.以上方法都可以結(jié)合使用23、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24、機器人操作系統(tǒng)中的容錯機制對于系統(tǒng)的可靠性至關(guān)重要。假設(shè)機器人在關(guān)鍵任務(wù)中出現(xiàn)傳感器故障或執(zhí)行器異常。以下哪種容錯方法能夠使機器人在部分組件失效的情況下繼續(xù)完成任務(wù)，或者采取安全的應(yīng)對措施？（）A.硬件冗余B.軟件冗余C.故障檢測與診斷D.以上方法綜合運用25、ROS（RobotOperatingSystem）中的節(jié)點（Node）之間通過（）進行通信。A.消息隊列B.共享內(nèi)存C.網(wǎng)絡(luò)套接字D.以上都是二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋ROS中的動態(tài)環(huán)境適應(yīng)策略。2、（本題5分）ROS中的日志系統(tǒng)如何使用和分析？3、（本題5分）解釋ROS中的多機器人系統(tǒng)資源分配。4、（本題5分）簡述ROS中的機器人操作系統(tǒng)教育應(yīng)用。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在ROS環(huán)境下構(gòu)建一個教育機器人的互動教學(xué)系統(tǒng)。2、（本題5分）基于ROS構(gòu)建一個機器人的自主充電對接系統(tǒng)，提高充電效率和準(zhǔn)確性。3、（本題5分）利用ROS為餐飲服務(wù)機器人開發(fā)一個菜品識別和傳送系統(tǒng)。4、（本題5分）設(shè)計一個基于ROS的玻璃幕墻清洗機器人的吸附與清洗系統(tǒng)。5、（本題5分）開發(fā)一個使用ROS的香菇養(yǎng)殖場香菇采摘與包裝機器人的快速采摘與包裝系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）ROS在機器人的物流配送應(yīng)用中，如何優(yōu)化路徑規(guī)劃和應(yīng)對交通擁堵等動態(tài)因素。請綜合分析相關(guān)的算法和策略，以及ROS在提高配送效率和降低成本方面的作用。2、（本題10分）在家庭服務(wù)場景中，如清潔機器人、陪伴機器人等，機器人操作系統(tǒng)需要滿足用戶