武昌理工學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)與模式識(shí)別C》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁武昌理工學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)與模式識(shí)別C》

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15個(gè)小題，每小題2分，共30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、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(dá)的大量點(diǎn)云數(shù)據(jù)時(shí)，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(duì)原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理B.先對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和降采樣C.將點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖像進(jìn)行處理D.忽略部分點(diǎn)云數(shù)據(jù)請(qǐng)解釋每個(gè)選項(xiàng)的可行性和可能帶來的影響2、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)控制和反饋線性化D.以上都有可能3、在一個(gè)使用ROS的移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)障礙物的檢測(cè)和規(guī)避。以下哪種傳感器組合在這種情況下通常能提供較好的效果？（）A.激光雷達(dá)和超聲波傳感器B.攝像頭和慣性測(cè)量單元C.紅外傳感器和GPSD.以上組合都不太適合4、ROS中的機(jī)器人操作系統(tǒng)性能評(píng)估需要綜合考慮多個(gè)指標(biāo)。以下哪個(gè)指標(biāo)對(duì)于衡量系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力是最關(guān)鍵的？（）A.任務(wù)完成時(shí)間B.系統(tǒng)吞吐量C.響應(yīng)延遲D.資源利用率5、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個(gè)需要進(jìn)行遠(yuǎn)程操作的工業(yè)機(jī)器人時(shí)，以下哪種通信延遲處理策略能夠最大程度地減少對(duì)操作的影響？（）A.預(yù)測(cè)補(bǔ)償B.降低操作頻率C.增加緩沖區(qū)大小D.忽略延遲請(qǐng)分別闡述每個(gè)策略在處理通信延遲時(shí)的原理和可能帶來的效果6、假設(shè)在一個(gè)ROS驅(qū)動(dòng)的倉儲(chǔ)機(jī)器人系統(tǒng)中，貨架布局發(fā)生變化但未及時(shí)更新到系統(tǒng)中，會(huì)對(duì)機(jī)器人的取貨操作產(chǎn)生什么影響？（）A.機(jī)器人可能無法準(zhǔn)確找到貨物B.取貨效率提高C.機(jī)器人自動(dòng)適應(yīng)新布局D.系統(tǒng)性能優(yōu)化7、在一個(gè)ROS系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的跟蹤和預(yù)測(cè)。以下哪種方法和算法可能會(huì)被用于目標(biāo)跟蹤和預(yù)測(cè)？（）A.卡爾曼濾波和粒子濾波B.深度學(xué)習(xí)目標(biāo)跟蹤和時(shí)間序列預(yù)測(cè)C.基于模型的預(yù)測(cè)和運(yùn)動(dòng)估計(jì)D.以上都有可能8、ROS中的服務(wù)請(qǐng)求（ServiceRequest）可以包含以下哪些數(shù)據(jù)類型？（）（）A.基本數(shù)據(jù)類型B.自定義消息類型C.兩者皆可D.以上都不是9、在ROS中，為了管理節(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)和關(guān)閉順序，以及處理異常情況，常常使用啟動(dòng)文件（LaunchFile）。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)有多個(gè)相關(guān)的節(jié)點(diǎn)需要同時(shí)啟動(dòng)，以下關(guān)于啟動(dòng)文件的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.啟動(dòng)文件使用XML格式來描述節(jié)點(diǎn)的配置和啟動(dòng)參數(shù)B.可以在啟動(dòng)文件中設(shè)置節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行環(huán)境、重映射話題等C.啟動(dòng)文件只能啟動(dòng)本地節(jié)點(diǎn)，無法啟動(dòng)遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)D.通過修改啟動(dòng)文件，可以方便地調(diào)整系統(tǒng)的啟動(dòng)配置，而無需修改節(jié)點(diǎn)的代碼10、ROS支持多種編程語言來開發(fā)節(jié)點(diǎn)。假設(shè)在一個(gè)項(xiàng)目中，同時(shí)使用了C++和Python編寫節(jié)點(diǎn)，以下關(guān)于跨語言通信和集成的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.ROS提供了統(tǒng)一的接口和機(jī)制，使得不同語言編寫的節(jié)點(diǎn)可以無障礙通信B.在跨語言通信中，數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換由ROS自動(dòng)處理，無需開發(fā)者關(guān)心C.C++和Python節(jié)點(diǎn)可以共享相同的話題和服務(wù)，協(xié)同工作D.由于語言特性的差異，跨語言開發(fā)可能會(huì)導(dǎo)致性能下降和兼容性問題11、假設(shè)要在ROS中實(shí)現(xiàn)一個(gè)能夠在水下環(huán)境工作的機(jī)器人，以下哪種防水和密封設(shè)計(jì)以及材料選擇是關(guān)鍵的？（）A.橡膠密封圈與不銹鋼外殼B.塑料外殼與膠水密封C.玻璃纖維外殼與硅膠密封D.不做特殊處理請(qǐng)?jiān)敿?xì)說明每個(gè)選項(xiàng)在水下環(huán)境中的防水性能和可靠性12、ROS中的感知模塊負(fù)責(zé)處理機(jī)器人獲取的各種傳感器數(shù)據(jù)，如激光雷達(dá)、攝像頭、IMU等。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人使用激光雷達(dá)進(jìn)行環(huán)境感知，以下關(guān)于激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理的描述，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.可以使用點(diǎn)云庫（PCL）對(duì)激光雷達(dá)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、分割等操作B.通過特征提取，可以從點(diǎn)云數(shù)據(jù)中識(shí)別出物體的形狀和輪廓C.激光雷達(dá)數(shù)據(jù)只能用于檢測(cè)靜態(tài)障礙物，無法檢測(cè)動(dòng)態(tài)障礙物D.可以將激光雷達(dá)數(shù)據(jù)與其他傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，提高環(huán)境感知的準(zhǔn)確性13、ROS中的傳感器驅(qū)動(dòng)開發(fā)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。假設(shè)要開發(fā)一個(gè)新型傳感器的驅(qū)動(dòng)程序，以下關(guān)于開發(fā)過程和注意事項(xiàng)的描述，正確的是：（）A.參考現(xiàn)有類似傳感器的驅(qū)動(dòng)代碼，進(jìn)行簡(jiǎn)單修改B.深入了解傳感器的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，按照ROS規(guī)范開發(fā)驅(qū)動(dòng)C.忽略傳感器的特性，開發(fā)通用的驅(qū)動(dòng)框架D.傳感器驅(qū)動(dòng)開發(fā)復(fù)雜且困難，建議使用現(xiàn)成的驅(qū)動(dòng)14、在使用ROS開發(fā)移動(dòng)機(jī)器人的導(dǎo)航功能時(shí)，需要考慮地圖構(gòu)建。如果地圖構(gòu)建不準(zhǔn)確，以下哪種情況最有可能發(fā)生？（）A.機(jī)器人無法導(dǎo)航，迷失方向B.機(jī)器人能夠正常導(dǎo)航，但路徑不是最優(yōu)C.機(jī)器人導(dǎo)航速度加快D.系統(tǒng)自動(dòng)重新構(gòu)建準(zhǔn)確的地圖15、在ROS系統(tǒng)中，對(duì)于機(jī)器人的動(dòng)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(qǐng)分別介紹每個(gè)選項(xiàng)的特點(diǎn)和在機(jī)器人動(dòng)態(tài)建模與仿真中的應(yīng)用廣泛性二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）解釋ROS中的實(shí)時(shí)路徑重規(guī)劃。2、（本題5分）簡(jiǎn)述ROS中的溫室種植光照調(diào)節(jié)機(jī)器人中的光照強(qiáng)度控制。3、（本題5分）解釋ROS中的環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)器人中的傳感器選擇。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）ROS在機(jī)器人的太陽能板安裝應(yīng)用中，如何保證安裝精度和適應(yīng)不同的安裝環(huán)境。請(qǐng)全面綜合分析ROS的定位技術(shù)、安裝策略和環(huán)境適應(yīng)能力。2、（本題5分）在一個(gè)大型養(yǎng)殖場(chǎng)，ROS驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)物健康監(jiān)測(cè)和飼料投放。仔細(xì)分析ROS在動(dòng)物行為識(shí)別、健康指標(biāo)檢測(cè)、飼料精準(zhǔn)投放以及衛(wèi)生防疫方面的挑戰(zhàn)和應(yīng)對(duì)策略。3、（本題5分）隨著機(jī)器人感知技術(shù)的不斷發(fā)展，如激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等的應(yīng)用，ROS在多傳感器融合方面面臨新的挑戰(zhàn)。請(qǐng)深入綜合分析ROS如何有效地融合多種傳感器數(shù)據(jù)，提高環(huán)境感知的精度和可靠性，以及在融合過程中可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)不一致和同步問題。4、（本題5分）對(duì)于具有多個(gè)關(guān)節(jié)和復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制需求的擬人機(jī)器人，ROS在運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和協(xié)同控制方面起著關(guān)鍵作用。請(qǐng)?jiān)敿?xì)綜合分析ROS在這方面的算法實(shí)現(xiàn)、優(yōu)化策略，以及在實(shí)際應(yīng)用中可能遇到的精度和響應(yīng)速度的限制。5、（本題5分）在沙漠治理工作中，機(jī)器人用于植被種植、土壤監(jiān)測(cè)等任務(wù)。仔細(xì)分析機(jī)器人操作系統(tǒng)在沙漠環(huán)境適應(yīng)、水源尋找、植被種植策略和遠(yuǎn)程通信方面的技術(shù)難點(diǎn)，討