漳州科技職業(yè)學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)挖掘》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、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支持多機(jī)器人協(xié)作的應(yīng)用開發(fā)。假設(shè)要實(shí)現(xiàn)多個(gè)機(jī)器人之間的任務(wù)分配和協(xié)調(diào)工作，以下關(guān)于協(xié)作策略和通信機(jī)制的選擇，正確的是：（）A.采用集中式控制策略，由一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行任務(wù)分配和協(xié)調(diào)B.采用分布式控制策略，每個(gè)機(jī)器人自主決策并通過(guò)通信協(xié)商C.混合使用集中式和分布式策略，根據(jù)任務(wù)特點(diǎn)靈活選擇D.多機(jī)器人協(xié)作無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的任務(wù)分配和協(xié)調(diào)2、ROS支持多種機(jī)器人傳感器的集成。假設(shè)有一個(gè)配備了激光雷達(dá)、攝像頭和慣性測(cè)量單元（IMU）的機(jī)器人。在處理這些傳感器的數(shù)據(jù)融合時(shí)，以下哪種方法通常被采用？（）A.簡(jiǎn)單平均法B.卡爾曼濾波C.冒泡排序D.選擇其中一個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)作為主要依據(jù)，忽略其他傳感器3、在基于ROS的機(jī)器人項(xiàng)目中，需要對(duì)機(jī)器人的軟件進(jìn)行版本管理和代碼復(fù)用。以下哪種方式能夠更好地組織和管理ROS相關(guān)的代碼和功能包，方便團(tuán)隊(duì)協(xié)作和項(xiàng)目維護(hù)？（）A.使用單獨(dú)的代碼倉(cāng)庫(kù)，不進(jìn)行分類和版本控制B.利用ROS的catkin工作空間，結(jié)合版本控制系統(tǒng)如GitC.將所有代碼放在一個(gè)文件夾中，手動(dòng)管理D.不進(jìn)行代碼管理，每次重新編寫4、在ROS中，機(jī)器人的狀態(tài)估計(jì)是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。假設(shè)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到外界干擾，以下哪種狀態(tài)估計(jì)算法能夠較好地應(yīng)對(duì)這種情況？（）A.擴(kuò)展卡爾曼濾波（EKF），對(duì)非線性系統(tǒng)有一定的處理能力B.無(wú)跡卡爾曼濾波（UKF），精度較高但計(jì)算量較大C.粒子濾波，適用于高度非線性和非高斯系統(tǒng)D.以上算法都不能有效應(yīng)對(duì)干擾，需要新的算法5、當(dāng)使用ROS開發(fā)一個(gè)用于教育的機(jī)器人時(shí)，需要考慮用戶友好的編程接口和教學(xué)功能。以下哪種編程模式和教學(xué)工具可能會(huì)被集成到機(jī)器人系統(tǒng)中？（）A.圖形化編程和互動(dòng)式教學(xué)課程B.腳本編程和虛擬實(shí)驗(yàn)室C.基于Python的編程和案例庫(kù)D.以上都有可能6、ROS中的參數(shù)服務(wù)器可以存儲(chǔ)全局參數(shù)。當(dāng)參數(shù)數(shù)量過(guò)多時(shí)，如何提高參數(shù)的查找和訪問(wèn)效率？（）A.對(duì)參數(shù)進(jìn)行分類和索引B.使用高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)參數(shù)C.定期清理不必要的參數(shù)D.以上方法都可以7、在ROS中，機(jī)器人的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮穩(wěn)定性和性能等因素。假設(shè)一個(gè)機(jī)械臂的控制系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)高精度的位置控制。以下關(guān)于ROS控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用反饋控制算法，如PID控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)位置控制B.控制系統(tǒng)的性能可以通過(guò)調(diào)整控制器的參數(shù)來(lái)優(yōu)化C.控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以通過(guò)分析系統(tǒng)的傳遞函數(shù)來(lái)評(píng)估D.控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不需要考慮機(jī)械臂的機(jī)械結(jié)構(gòu)和負(fù)載特性8、當(dāng)為機(jī)器人設(shè)計(jì)視覺感知系統(tǒng)時(shí)，需要考慮多種因素。假設(shè)機(jī)器人需要在不同光照條件下準(zhǔn)確識(shí)別物體。以下哪種圖像處理技術(shù)對(duì)于解決光照變化對(duì)物體識(shí)別的影響最為有效？（）A.直方圖均衡化B.邊緣檢測(cè)C.圖像濾波D.圖像分割9、機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃需要考慮多種優(yōu)化目標(biāo)，如時(shí)間最短、能量消耗最小等。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人需要在滿足一定精度要求的前提下，盡可能減少運(yùn)動(dòng)時(shí)間。以下哪種優(yōu)化算法能夠有效地解決這個(gè)多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題？（）A.遺傳算法B.模擬退火算法C.粒子群優(yōu)化算法D.以上算法均可10、在基于ROS的機(jī)器人倉(cāng)儲(chǔ)應(yīng)用中，需要實(shí)現(xiàn)貨物的準(zhǔn)確抓取和放置。以下哪種傳感器可以幫助確定貨物的位置和姿態(tài)？（）A.深度相機(jī)B.激光測(cè)距儀C.超聲波傳感器D.視覺標(biāo)簽11、在ROS控制的機(jī)器人康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)中，如果訓(xùn)練模式設(shè)置不合理，會(huì)對(duì)患者的康復(fù)效果產(chǎn)生怎樣的影響？（）A.康復(fù)效果不佳或產(chǎn)生副作用B.加速康復(fù)進(jìn)程C.系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整訓(xùn)練模式D.對(duì)康復(fù)沒有影響12、當(dāng)使用ROS控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)，以下哪種控制器類型常用于實(shí)現(xiàn)精確的位置控制？（）A.PID控制器B.模糊控制器C.自適應(yīng)控制器D.魯棒控制器。假設(shè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)需要高精度地到達(dá)指定位置，并且在受到外界干擾時(shí)仍能保持穩(wěn)定，上述哪種控制器能夠更好地滿足這一要求，并詳細(xì)說(shuō)明其控制原理和參數(shù)調(diào)整方法13、假設(shè)要在ROS中開發(fā)一個(gè)能夠適應(yīng)不同地形和環(huán)境的移動(dòng)機(jī)器人，需要對(duì)機(jī)器人的底盤控制進(jìn)行優(yōu)化。以下哪種控制算法能夠更好地處理地形變化和不確定性，提高機(jī)器人的通過(guò)性和穩(wěn)定性？（）A.PID控制算法B.模糊控制算法C.開環(huán)控制算法D.不進(jìn)行控制算法優(yōu)化，使用默認(rèn)設(shè)置14、以下哪個(gè)是機(jī)器人操作系統(tǒng)中用于處理機(jī)器人導(dǎo)航狀態(tài)信息的消息類型？（）（）A.nav_msgs/PathB.nav_msgs/OdometryC.nav_msgs/StatusD.以上都不是15、在機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模中，需要準(zhǔn)確描述關(guān)節(jié)之間的關(guān)系。假設(shè)一個(gè)具有多個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和移動(dòng)關(guān)節(jié)的機(jī)器人手臂。以下哪種運(yùn)動(dòng)學(xué)建模方法能夠簡(jiǎn)潔地表示這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，并方便進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析？（）A.正向運(yùn)動(dòng)學(xué)B.逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)C.雅克比矩陣D.微分運(yùn)動(dòng)學(xué)二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）描述ROS在垃圾清理機(jī)器人中的應(yīng)用。2、（本題5分）ROS中的通信協(xié)議有哪些選擇和優(yōu)化策略？3、（本題5分）解釋ROS中的醫(yī)療機(jī)器人中的應(yīng)用特點(diǎn)。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）對(duì)于用于水下考古和文物保護(hù)的機(jī)器人，分析機(jī)器人操作系統(tǒng)如何在水下環(huán)境中進(jìn)行精確操作、文物識(shí)別和數(shù)據(jù)記錄，以及如何解決水下通信和能源供應(yīng)等問(wèn)題。2、（本題5分）對(duì)于一個(gè)使用ROS的消防救援機(jī)器人系統(tǒng)，要求機(jī)器人能夠在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行環(huán)境感知、火源定位，并執(zhí)行滅火任務(wù)。仔細(xì)分析ROS在高溫環(huán)境應(yīng)對(duì)、傳感器數(shù)據(jù)融合、決策制定以及遠(yuǎn)程控制方面的挑戰(zhàn)和應(yīng)對(duì)措施。3、（本題5分）假設(shè)要開發(fā)一個(gè)ROS操控的考古挖掘機(jī)器人，能夠在復(fù)雜的考古現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行精細(xì)作業(yè)。深入分析ROS在遺址保護(hù)、土壤分析、工具控制以及歷史數(shù)據(jù)記錄方面的關(guān)鍵任務(wù)和技術(shù)障礙。4、（本題5分）考慮一個(gè)基于ROS的醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人項(xiàng)目，能夠輔助醫(yī)生進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)。綜合分析ROS在手術(shù)器械控制、人體組織識(shí)別、動(dòng)作精度要求以及無(wú)菌環(huán)境保障方面的要點(diǎn)和困難。5、（本題5分）ROS在機(jī)器人的視覺感知系統(tǒng)中扮演著重要角色，如目標(biāo)識(shí)別、場(chǎng)景理解等。請(qǐng)?jiān)敿?xì)綜合分析ROS中常用的視覺算法庫(kù)和工具，以及如何優(yōu)化視覺處理的速度和準(zhǔn)確性以滿足實(shí)時(shí)應(yīng)用的需求。四、設(shè)計(jì)