江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)理論與實(shí)踐》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院

《機(jī)器學(xué)習(xí)理論與實(shí)踐》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、ROS中的TF變換在多機(jī)器人協(xié)作中非常重要。當(dāng)多個機(jī)器人之間的相對位置發(fā)生變化時，如何快速更新TF信息？（）A.通過傳感器實(shí)時測量并更新B.使用通信協(xié)議在機(jī)器人之間傳遞位置變化信息C.結(jié)合地圖和定位信息進(jìn)行推算D.以上方法可以結(jié)合使用2、在ROS系統(tǒng)中，對于機(jī)器人的自主決策能力提升，以下哪種方法能夠使機(jī)器人在復(fù)雜情況下做出更明智的選擇？（）A.增加決策規(guī)則B.基于案例的推理C.深度學(xué)習(xí)決策模型D.隨機(jī)決策請分別闡述每個選項(xiàng)在提升自主決策能力方面的作用和潛在問題3、當(dāng)在ROS中構(gòu)建機(jī)器人的感知系統(tǒng)時，以下哪種深度學(xué)習(xí)框架常用于處理圖像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)？（）A.TensorFlowB.PyTorchC.Caffe2D.MXNet。假設(shè)需要讓機(jī)器人從復(fù)雜的環(huán)境數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)和識別物體、場景等信息，對模型的訓(xùn)練效率和推理速度有較高要求，上述哪個深度學(xué)習(xí)框架在與ROS的結(jié)合中能夠提供更出色的性能，并說明其特點(diǎn)和在機(jī)器人感知中的應(yīng)用實(shí)例4、ROS支持多種編程語言來開發(fā)節(jié)點(diǎn)。假設(shè)一個團(tuán)隊(duì)中有不同編程背景的開發(fā)者，需要選擇一種語言來統(tǒng)一開發(fā)ROS應(yīng)用，以確保代碼的可讀性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。以下哪種編程語言在ROS開發(fā)中通常被認(rèn)為具有這些優(yōu)勢？（）A.C++B.PythonC.JavaD.由開發(fā)者自行選擇喜歡的語言5、在一個基于ROS的機(jī)器人視覺系統(tǒng)中，需要對攝像頭采集到的圖像進(jìn)行處理和分析。圖像數(shù)據(jù)通常以較大的量進(jìn)行傳輸。為了提高圖像傳輸?shù)男屎蛯?shí)時性，以下哪種方法是可行的？（）A.對圖像進(jìn)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6、ROS中的服務(wù)（Service）通常用于實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間的請求-響應(yīng)通信模式。考慮一個機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)，其中一個節(jié)點(diǎn)提供路徑規(guī)劃服務(wù)，另一個節(jié)點(diǎn)請求路徑規(guī)劃。如果服務(wù)響應(yīng)時間過長，以下哪種情況最有可能發(fā)生？（）A.機(jī)器人停止運(yùn)動，等待響應(yīng)B.機(jī)器人自行選擇隨機(jī)路徑前進(jìn)C.系統(tǒng)自動切換到備用的路徑規(guī)劃算法D.機(jī)器人按照之前的路徑繼續(xù)前進(jìn)7、當(dāng)在ROS中進(jìn)行機(jī)器人的路徑規(guī)劃時，需要考慮環(huán)境中的障礙物和機(jī)器人的運(yùn)動約束。假設(shè)機(jī)器人需要在一個復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中找到一條最優(yōu)路徑到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。以下哪種路徑規(guī)劃算法在處理這種復(fù)雜環(huán)境時表現(xiàn)最佳？（）A.A*算法B.蟻群算法C.隨機(jī)漫步算法D.不進(jìn)行路徑規(guī)劃，隨機(jī)移動8、假設(shè)在一個ROS控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中，需要對機(jī)器人的運(yùn)動進(jìn)行精確的時間同步和控制?？紤]到多個關(guān)節(jié)的協(xié)同運(yùn)動和外部事件的觸發(fā)，以下哪種方法能夠提供最準(zhǔn)確的時間同步和控制精度？（）A.使用操作系統(tǒng)的默認(rèn)時鐘B.借助外部的硬件時鐘同步設(shè)備C.通過網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議（NTP）進(jìn)行同步D.不進(jìn)行時間同步，依靠估計(jì)值9、在一個ROS控制的服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)中，需要與用戶進(jìn)行自然的交互。以下哪種技術(shù)可以用于實(shí)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10、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個需要進(jìn)行遠(yuǎn)程操作的工業(yè)機(jī)器人時，以下哪種通信延遲處理策略能夠最大程度地減少對操作的影響？（）A.預(yù)測補(bǔ)償B.降低操作頻率C.增加緩沖區(qū)大小D.忽略延遲請分別闡述每個策略在處理通信延遲時的原理和可能帶來的效果11、ROS支持多種機(jī)器人硬件平臺和傳感器。當(dāng)為一個新的機(jī)器人平臺配置ROS時，以下關(guān)于硬件驅(qū)動和接口的描述，哪一項(xiàng)是錯誤的？（）A.需要為機(jī)器人的各種硬件設(shè)備（如電機(jī)、傳感器）編寫相應(yīng)的驅(qū)動程序，使其能與ROS通信B.可以使用通用的硬件接口標(biāo)準(zhǔn)（如USB、Ethernet）來連接機(jī)器人硬件和主機(jī)C.所有的機(jī)器人硬件都有現(xiàn)成的ROS驅(qū)動可用，無需自行開發(fā)D.硬件驅(qū)動程序需要考慮實(shí)時性和穩(wěn)定性的要求12、ROS中的消息隊(duì)列在處理大量數(shù)據(jù)時可能會出現(xiàn)擁堵。為了避免這種情況，以下哪種方法可以采取？（）A.增加消息隊(duì)列的容量B.優(yōu)化數(shù)據(jù)發(fā)送和處理的頻率C.采用分布式消息隊(duì)列D.以上方法都可以13、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的定位和建圖時，需要處理傳感器的噪聲和誤差。假設(shè)一個機(jī)器人使用輪式里程計(jì)和激光雷達(dá)進(jìn)行定位和建圖。以下關(guān)于ROS定位建圖的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用粒子濾波等算法來處理里程計(jì)的累積誤差B.激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)可以用于糾正里程計(jì)的偏差C.定位和建圖的結(jié)果不受傳感器噪聲和誤差的影響D.可以通過回環(huán)檢測來消除建圖過程中的累積誤差14、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個需要與人類進(jìn)行交互的機(jī)器人時，例如服務(wù)機(jī)器人，需要考慮人機(jī)交互的自然性和友好性。以下哪種人機(jī)交互方式和界面設(shè)計(jì)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(jìn)行交互D.不考慮人機(jī)交互，機(jī)器人自主運(yùn)行15、在使用ROS開發(fā)一個具有多個傳感器的移動機(jī)器人時，需要進(jìn)行傳感器融合和校準(zhǔn)。假設(shè)傳感器的測量值存在偏差和噪聲，以下關(guān)于校準(zhǔn)和融合的策略，正確的是：（）A.先進(jìn)行傳感器校準(zhǔn)，然后再進(jìn)行數(shù)據(jù)融合B.同時進(jìn)行校準(zhǔn)和融合，以提高效率C.只進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，忽略傳感器的偏差和噪聲D.不需要校準(zhǔn)，直接使用原始傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）ROS中的自主避障策略評估。2、（本題5分）ROS中的任務(wù)優(yōu)先級處理。3、（本題5分）如何在ROS中組織和管理不同功能的包？4、（本題5分）解釋ROS中的水下探測機(jī)器人中的通信問題。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）假設(shè)開發(fā)一個ROS驅(qū)動的月球基地建設(shè)機(jī)器人，能夠在月球上進(jìn)行基地建設(shè)工作。全面分析ROS在月球表面環(huán)境適應(yīng)、建筑材料搬運(yùn)、施工工藝控制以及與地球指揮中心的通信延遲方面的關(guān)鍵問題和解決方法。2、（本題5分）ROS在機(jī)器人的倉儲管理系統(tǒng)中，需要協(xié)調(diào)機(jī)器人的搬運(yùn)任務(wù)和庫存管理。請全面綜合分析ROS在這一領(lǐng)域的應(yīng)用，包括任務(wù)調(diào)度算法、庫存更新機(jī)制和與上位管理系統(tǒng)的集成方式。3、（本題5分）在一個鋼鐵廠，ROS被用于控制機(jī)器人進(jìn)行鋼坯搬運(yùn)和質(zhì)量檢測。請?jiān)敿?xì)分析如何利用ROS實(shí)現(xiàn)高溫環(huán)境適應(yīng)、鋼坯精準(zhǔn)搬運(yùn)、質(zhì)量缺陷識別以及與煉鋼生產(chǎn)線的協(xié)同工作，同時應(yīng)對可能的安全和精度挑戰(zhàn)。4、（本題5分）對于一個使用ROS的船舶除銹機(jī)器人系統(tǒng)，需要在船舶表面進(jìn)行除銹作業(yè)。詳細(xì)分析ROS在水面作業(yè)穩(wěn)定性、銹跡識別、除銹工具控制以及防腐蝕措施方面的關(guān)注點(diǎn)和難題。5、（本題5分）對于在危險環(huán)境（如核輻射區(qū)域、火災(zāi)現(xiàn)場）工作的救援機(jī)器人，探討機(jī)器人操作系統(tǒng)在遠(yuǎn)程控制、自主決策、能源管理和故障容錯方面的重要性。分析操作系統(tǒng)如何保障機(jī)器人在極端條件下的可靠運(yùn)行，并提出可能的改進(jìn)方向和技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）在ROS