仰恩大學(xué)《機器學(xué)習(xí)應(yīng)用與實踐》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頁仰恩大學(xué)

《機器學(xué)習(xí)應(yīng)用與實踐》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、在使用ROS控制機器人進行物體抓取時，需要精確的力控制。假設(shè)需要根據(jù)抓取物體的材質(zhì)和形狀實時調(diào)整抓取力的大小，以下哪種傳感器可能最為關(guān)鍵？（）A.壓力傳感器B.位置傳感器C.速度傳感器D.溫度傳感器2、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個機器人的語音交互模塊時，需要進行語音識別和合成。假設(shè)要實現(xiàn)高準(zhǔn)確率的語音識別和自然流暢的語音合成，以下哪種技術(shù)組合可能最合適？（）A.使用傳統(tǒng)的隱馬爾可夫模型（HMM）進行語音識別，文語轉(zhuǎn)換（TTS）技術(shù)進行語音合成B.采用深度學(xué)習(xí)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）進行語音識別，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的語音合成模型C.依賴開源的語音識別和合成庫，不進行定制優(yōu)化D.以上技術(shù)組合都不合適，需要自行研發(fā)全新的技術(shù)3、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4、當(dāng)在ROS中實現(xiàn)一個具有多個關(guān)節(jié)的機械臂控制時，以下哪種運動學(xué)求解方法能夠更高效地計算關(guān)節(jié)角度？（）A.正向運動學(xué)B.逆向運動學(xué)C.微分運動學(xué)D.隨機運動學(xué)請詳細說明每個運動學(xué)求解方法的原理和在機械臂控制中的效率5、在機器人的路徑規(guī)劃中，需要考慮機器人的動力學(xué)特性，如慣性和摩擦力。假設(shè)一個具有較大慣性的機器人需要在狹窄空間內(nèi)快速移動。以下哪種路徑規(guī)劃方法能夠充分考慮這些動力學(xué)因素，生成可行的路徑？（）A.基于物理模型的路徑規(guī)劃B.基于啟發(fā)式搜索的路徑規(guī)劃C.基于隨機采樣的路徑規(guī)劃D.基于人工勢場的路徑規(guī)劃6、在ROS中，機器人的控制系統(tǒng)設(shè)計需要考慮穩(wěn)定性和性能等因素。假設(shè)一個機械臂的控制系統(tǒng)需要實現(xiàn)高精度的位置控制。以下關(guān)于ROS控制系統(tǒng)設(shè)計的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用反饋控制算法，如PID控制，來實現(xiàn)位置控制B.控制系統(tǒng)的性能可以通過調(diào)整控制器的參數(shù)來優(yōu)化C.控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以通過分析系統(tǒng)的傳遞函數(shù)來評估D.控制系統(tǒng)的設(shè)計不需要考慮機械臂的機械結(jié)構(gòu)和負載特性7、在ROS中，為了提高系統(tǒng)的可靠性和可維護性，常常使用分布式架構(gòu)。假設(shè)有一個由多個機器人組成的系統(tǒng)，它們需要協(xié)同工作完成任務(wù)。以下關(guān)于分布式ROS系統(tǒng)的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以通過ROS主題和服務(wù)在不同的機器人之間進行通信和數(shù)據(jù)共享B.分布式系統(tǒng)中的每個機器人都可以作為一個獨立的節(jié)點運行，具有自己的計算資源C.網(wǎng)絡(luò)延遲和帶寬限制對分布式ROS系統(tǒng)的性能沒有影響D.可以使用主從式架構(gòu)或?qū)Φ燃軜?gòu)來構(gòu)建分布式ROS系統(tǒng)8、假設(shè)在一個ROS驅(qū)動的服務(wù)機器人項目中，需要根據(jù)不同的場景和用戶需求動態(tài)配置機器人的行為參數(shù)。以下哪種方法能夠在運行時靈活地修改這些參數(shù)，而無需重新編譯代碼？（）A.將參數(shù)硬編碼在程序中B.使用配置文件，并在運行時讀取C.通過ROS的參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）D.不支持參數(shù)修改，每次重新編譯9、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10、ROS中的可視化工具（RViz）對于機器人開發(fā)和調(diào)試非常有用。假設(shè)要在RViz中同時顯示機器人的模型、傳感器數(shù)據(jù)和規(guī)劃路徑，以下關(guān)于配置和使用RViz的描述，正確的是：（）A.手動逐個添加所需的顯示元素，進行復(fù)雜的配置B.使用預(yù)定義的配置文件，快速加載和顯示相關(guān)信息C.RViz功能有限，無法滿足同時顯示多種信息的需求D.不需要使用RViz，通過代碼打印信息進行調(diào)試11、當(dāng)在ROS中處理機器人的大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲和檢索時，例如長期的運行數(shù)據(jù)和日志，以下哪種數(shù)據(jù)庫技術(shù)能夠提供高效和可靠的解決方案？（）A.關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，如MySQLB.非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，如MongoDBC.本地文件存儲，不使用數(shù)據(jù)庫D.內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，如Redis12、在ROS中，為了實現(xiàn)機器人的自主定位，通常會使用多種傳感器融合的方法。假設(shè)同時使用激光雷達和里程計數(shù)據(jù)，以下哪種融合算法在ROS中較為常用？（）A.擴展卡爾曼濾波（EKF）B.粒子濾波C.蒙特卡羅方法D.蟻群算法13、當(dāng)在ROS中開發(fā)機器人的導(dǎo)航功能時，以下哪種地圖表示方法常用于描述環(huán)境信息？（）A.柵格地圖B.拓撲地圖C.特征地圖D.語義地圖。假設(shè)機器人需要在大型室內(nèi)環(huán)境中自主導(dǎo)航，地圖需要同時包含空間布局和語義信息，上述哪種地圖表示方法能夠提供更全面和有效的導(dǎo)航支持，并解釋其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和生成方法14、ROS支持在不同的操作系統(tǒng)上運行。假設(shè)要在一個資源受限的嵌入式系統(tǒng)上部署ROS應(yīng)用，需要考慮系統(tǒng)的內(nèi)存、計算能力和實時性要求。以下哪種操作系統(tǒng)和ROS版本的選擇最適合這種嵌入式場景？（）A.Linux內(nèi)核的實時操作系統(tǒng)，精簡版的ROSB.Windows操作系統(tǒng)，完整版的ROSC.Android操作系統(tǒng)，定制化的ROSD.不考慮操作系統(tǒng)和ROS版本，強行部署15、在機器人操作系統(tǒng)中，用于發(fā)布機器人目標(biāo)位置信息的主題通常以什么命名？（）（）A./robot_goalB./goal/robotC./target/robotD.以上都不是16、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17、在機器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點之間的通信是通過主題（Topic）、服務(wù)（Service）和動作（Action）等方式實現(xiàn)的。假設(shè)一個機器人需要實時獲取傳感器數(shù)據(jù)并進行處理，同時根據(jù)處理結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的動作。以下哪種通信方式最適合實現(xiàn)這種高實時性和頻繁數(shù)據(jù)交互的需求？（）A.僅使用主題進行數(shù)據(jù)發(fā)布和訂閱B.主要依靠服務(wù)進行請求和響應(yīng)C.結(jié)合使用主題和服務(wù)D.采用動作來進行復(fù)雜的交互18、在使用ROS進行機器人的分布式控制時，需要考慮網(wǎng)絡(luò)延遲和數(shù)據(jù)丟失對系統(tǒng)性能的影響。以下哪種方法能夠有效地減輕這些問題，提高系統(tǒng)的可靠性和實時性？（）A.增加網(wǎng)絡(luò)帶寬，不做其他處理B.使用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)減少傳輸量C.采用分布式容錯機制和數(shù)據(jù)重傳策略D.忽略網(wǎng)絡(luò)問題，依靠硬件性能19、假設(shè)在ROS中開發(fā)一個用于空間探索的機器人，需要應(yīng)對極端的溫度、輻射和通信延遲等問題。以下哪種技術(shù)和設(shè)計方法可能有助于解決這些挑戰(zhàn)？（）A.熱防護設(shè)計和抗輻射電子設(shè)備B.自主決策算法和深空通信協(xié)議C.能源管理系統(tǒng)和容錯設(shè)計D.以上都有可能20、機器人操作系統(tǒng)中的動作服務(wù)器可以同時處理多個動作請求嗎？（）（）A.可以B.不可以C.取決于具體實現(xiàn)D.以上都不是21、ROS中的動作反饋（ActionFeedback）通常包含以下哪些信息？（）（）A.任務(wù)進度B.中間狀態(tài)C.兩者皆有D.以上都不是22、在基于ROS的機器人集群系統(tǒng)中，當(dāng)需要協(xié)調(diào)多個機器人的行動以完成一個共同目標(biāo)時，以下哪種協(xié)調(diào)算法可能是最有效的？（）A.集中式協(xié)調(diào)B.分布式協(xié)調(diào)C.混合式協(xié)調(diào)D.無協(xié)調(diào)，各自行動請詳細解釋每個協(xié)調(diào)算法的工作原理和在機器人集群中的應(yīng)用效果23、ROS中的服務(wù)服務(wù)器（ServiceServer）需要實現(xiàn)以下哪些函數(shù)？（）（）A.處理請求的函數(shù)B.發(fā)送響應(yīng)的函數(shù)C.兩者皆有D.以上都不是24、在ROS中，為了實現(xiàn)機器人的高效編程和復(fù)用，常常使用功能包（Package）來組織代碼和資源。假設(shè)開發(fā)了一個用于機器人視覺識別的功能包，以下關(guān)于功能包的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，哪一項是錯誤的？（）A.功能包通常包含源代碼、頭文件、配置文件、啟動文件和數(shù)據(jù)文件等B.可以在功能包的CMakeLists.txt或package.xml文件中指定依賴關(guān)系和編譯選項C.功能包中的代碼必須遵循特定的編程規(guī)范和風(fēng)格，以保證兼容性D.一個功能包只能包含一個節(jié)點，不能包含多個相關(guān)的功能模塊25、ROS中的消息（Message）定義了節(jié)點之間通信的數(shù)據(jù)格式。假設(shè)需要傳輸一個包含機器人關(guān)節(jié)角度、速度和扭矩的復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以下關(guān)于消息定義的描述，正確的是？（）A.消息定義只能使用基本數(shù)據(jù)類型，如整數(shù)和浮點數(shù)B.可以自定義消息類型，包含多個字段和復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)C.消息定義一旦確定，就不能修改，否則會導(dǎo)致通信錯誤D.不同的節(jié)點必須使用相同的消息類型進行通信，不能自定義二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）說明ROS中的生物樣本采集機器人中的樣本保存技術(shù)。2、（本題5分）ROS中的控制器（Controller）如何實現(xiàn)對機器人的控制？3、（本題5分）說明ROS中主題（Topic）的工作原理。4、（本題5分）簡述ROS中的林業(yè)采伐機器人中的樹木定位技術(shù)。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）基于ROS構(gòu)建一個水產(chǎn)養(yǎng)殖場飼料投喂機器人的精準(zhǔn)投喂與飼料量控制系統(tǒng)。2、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個青蛙養(yǎng)殖場青蛙抓捕機器人的快速抓捕與分類系統(tǒng)。3、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個水泥廠物料搬運機器人的粉塵防護與搬運系統(tǒng)。4、（本題5分）基于ROS設(shè)計一個橡膠廠橡膠制品搬運機器人的防粘連搬運系統(tǒng)。5、（本題5分）在ROS框架下，為水下機器人設(shè)計一個深度控制和姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中，機器人需要執(zhí)行高精度的裝配任務(wù)。分析機器人操作系統(tǒng)在處理傳感器數(shù)據(jù)、