上海交通職業(yè)技術學院《機器學習理論與實踐》2023-2024學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁上海交通職業(yè)技術學院《機器學習理論與實踐》

2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40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ROS環(huán)境下，為了實現機器人的故障診斷和容錯控制，需要監(jiān)測機器人的狀態(tài)和建立故障模型。以下哪種方法和技術可能會被用于故障診斷和容錯？（）A.傳感器監(jiān)測和故障樹分析B.模型參考自適應診斷和冗余設計C.基于數據驅動的故障檢測和恢復策略D.以上都有可能2、假設要在ROS中實現一個能夠在水下環(huán)境工作的機器人，以下哪種防水和密封設計以及材料選擇是關鍵的？（）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.不做特殊處理請詳細說明每個選項在水下環(huán)境中的防水性能和可靠性3、當在ROS中開發(fā)機器人的自主決策功能時，以下哪種算法常用于基于環(huán)境感知進行行為選擇？（）A.有限狀態(tài)機B.決策樹C.強化學習D.模糊邏輯。假設機器人需要根據不斷變化的環(huán)境信息自主地決定采取不同的行動策略，如避障、導航、抓取等，上述哪種算法能夠提供更智能和靈活的決策能力，并說明其在ROS中的實現和訓練方法4、在使用ROS開發(fā)機器人的過程中，需要對機器人的軟件進行可維護性和可擴展性設計。以下哪種架構和設計原則能夠提高代碼的可維護性和未來的功能擴展能力？（）A.緊密耦合的架構，功能集中在少數模塊B.分層架構，模塊化設計，遵循接口規(guī)范C.混亂的代碼結構，不考慮設計原則D.不考慮可維護性和可擴展性，只關注當前功能實現5、在ROS中，要實現機器人的分布式計算和控制，以下哪種技術能夠有效地管理節(jié)點之間的通信和資源分配？（）A.ROSMasterB.DockerC.KubernetesD.MPI。假設一個大規(guī)模的機器人系統(tǒng)由多個計算節(jié)點組成，需要高效地協(xié)調各個節(jié)點的工作，合理分配計算資源，上述哪種技術能夠提供更強大的分布式支持，并說明其在ROS中的應用和優(yōu)勢6、ROS中的話題（Topic）是一種常見的通信機制。假設有一個機器人在移動過程中不斷發(fā)布其位置信息作為一個話題。多個節(jié)點對這個位置信息感興趣并進行訂閱。在這種情況下，如果發(fā)布節(jié)點突然停止發(fā)布，以下哪種情況最有可能發(fā)生？（）A.訂閱節(jié)點會繼續(xù)使用最后收到的位置信息，直到新的發(fā)布信息到來B.訂閱節(jié)點會立即停止運行，等待發(fā)布節(jié)點重新開始發(fā)布C.訂閱節(jié)點會自動切換到其他可用的類似話題進行數據獲取D.整個系統(tǒng)會崩潰，因為失去了關鍵的位置信息源7、當使用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)境中實現可靠的數據傳輸？（）A.水聲通信B.藍牙通信C.Wi-Fi通信D.光纖通信。假設水下機器人需要與水面基站或其他水下設備進行實時的數據交換，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)定和有效的數據傳輸，并分析其在ROS中的配置和應用8、當在ROS中開發(fā)一個需要與人類進行密切交互的服務機器人時，以下哪種人機交互界面設計原則是最為重要的？（）A.簡潔直觀B.功能豐富C.色彩鮮艷D.動畫效果多請解釋每個選項在人機交互中的作用和重要性，并說明為何某個選項最為關鍵9、在ROS中開發(fā)機器人的遠程控制功能時，如果網絡延遲不穩(wěn)定，以下哪種策略可以提高控制的可靠性？（）A.增加本地緩存和預測機制B.降低控制指令的發(fā)送頻率C.完全依賴遠程控制，不進行本地處理D.忽略網絡延遲，照常發(fā)送指令10、ROS中的節(jié)點可以在不同的編程語言中實現，并且能夠相互通信，這是因為（）（）A.ROS提供了統(tǒng)一的通信接口B.編程語言的兼容性C.兩者皆有D.以上都不是11、在機器人的路徑規(guī)劃中，需要考慮動態(tài)障礙物的運動。假設一個機器人在移動過程中，周圍有其他移動的物體。以下哪種路徑規(guī)劃算法能夠實時更新路徑，以避開動態(tài)障礙物？（）A.動態(tài)窗口算法B.快速擴展隨機樹算法C.實時A*算法D.以上算法均可12、ROS中的可視化工具（rqt）可以幫助開發(fā)者監(jiān)控和調試系統(tǒng)。如果可視化工具顯示的數據不準確，可能的原因是什么？（）A.節(jié)點發(fā)送的數據錯誤B.可視化工具配置錯誤C.網絡延遲導致數據更新不及時D.以上都有可能13、在ROS中，進行機器人的路徑規(guī)劃和避障算法的性能評估時，假設要比較不同算法在不同場景下的效果。以下關于評估指標和實驗設計的描述，正確的是：（）A.只考慮路徑長度作為評估指標，簡單直觀B.綜合考慮路徑長度、時間消耗、安全性等多個指標，并設計多樣化的實驗場景C.隨機選擇評估指標和實驗場景，不進行系統(tǒng)性的比較D.評估指標和實驗設計對算法比較沒有影響14、當使用ROS控制機器人的關節(jié)運動時，以下哪種控制器類型常用于實現精確的位置控制？（）A.PID控制器B.模糊控制器C.自適應控制器D.魯棒控制器。假設機器人的關節(jié)需要高精度地到達指定位置，并且在受到外界干擾時仍能保持穩(wěn)定，上述哪種控制器能夠更好地滿足這一要求，并詳細說明其控制原理和參數調整方法15、在ROS中，多機器人協(xié)作是一個重要的研究方向。假設多個機器人需要在一個共同的任務中進行協(xié)作，如搬運一個大型物體。以下關于ROS多機器人協(xié)作的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以通過共享地圖和任務信息來實現多機器人之間的協(xié)作B.每個機器人在協(xié)作中都有獨立的決策和控制能力，不需要中央協(xié)調器C.多機器人之間的通信可以采用與單機器人系統(tǒng)相同的機制D.多機器人協(xié)作系統(tǒng)的性能和效率與機器人的數量成正比16、ROS支持多種機器人硬件平臺和傳感器。當為一個新的機器人平臺配置ROS時，以下關于硬件驅動和接口的描述，哪一項是錯誤的？（）A.需要為機器人的各種硬件設備（如電機、傳感器）編寫相應的驅動程序，使其能與ROS通信B.可以使用通用的硬件接口標準（如USB、Ethernet）來連接機器人硬件和主機C.所有的機器人硬件都有現成的ROS驅動可用，無需自行開發(fā)D.硬件驅動程序需要考慮實時性和穩(wěn)定性的要求17、在ROS中，為了提高機器人系統(tǒng)的性能和實時性，通常會對節(jié)點進行優(yōu)化。假設一個節(jié)點處理大量數據導致性能瓶頸，以下哪種優(yōu)化方法可能最為有效？（）A.減少節(jié)點之間的通信次數B.使用更復雜的算法來處理數據C.增加節(jié)點的數量來分擔任務D.降低數據的采樣頻率18、在ROS中進行機器人的軌跡規(guī)劃時，如果規(guī)劃的軌跡與實際環(huán)境存在沖突，以下哪種情況最有可能發(fā)生？（）A.機器人停止運動并重新規(guī)劃B.機器人強行按照規(guī)劃軌跡運動C.系統(tǒng)自動調整環(huán)境以適應軌跡D.軌跡規(guī)劃算法自動優(yōu)化19、機器人操作系統(tǒng)中的節(jié)點可以通過哪種方式進行多線程編程？（）（）A.C++標準庫多線程B.Python的threading模塊C.ROS的多線程機制D.以上都是20、ROS中的狀態(tài)機（StateMachine）常用于描述機器人的行為邏輯。如果狀態(tài)機設計復雜且混亂，會對系統(tǒng)產生什么影響？（）A.邏輯難以理解，維護困難B.運行效率提高C.資源消耗降低D.功能更強大二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）簡述ROS中的生物實驗輔助機器人中的實驗設備操作方法。2、（本題5分）描述ROS中的事件處理機制。3、（本題5分）說明如何在ROS中創(chuàng)建自定義消息和服務類型。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）基于ROS構建一個醫(yī)療機器人的手術輔助系統(tǒng)，能夠精確控制器械的運動。2、（本題5分）基于ROS構建一個甲魚養(yǎng)殖場甲魚捕捉機器人的安全捕捉與運輸系統(tǒng)。3、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個鯧魚養(yǎng)殖場鯧魚捕撈機器人的高效捕撈與保鮮系統(tǒng)。4、（本題5分）使用ROS構建一個機器人的環(huán)境適應系統(tǒng)，能夠根據溫度、濕度等環(huán)境因素調整工作模式。5、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個鯉魚養(yǎng)殖場鯉魚捕撈機器人的快速捕撈與分類系統(tǒng)。四、分析題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）隨著人工智能技術的發(fā)展，機器人操作系統(tǒng)