上海交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院《機器學(xué)習(xí)理論與實踐》2023-2024學(xué)年第一學(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頁上海交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院《機器學(xué)習(xí)理論與實踐》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)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(xiàn)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(shù)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(yīng)診斷和冗余設(shè)計C.基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的故障檢測和恢復(fù)策略D.以上都有可能2、假設(shè)要在ROS中實現(xiàn)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(shè)計以及材料選擇是關(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.不做特殊處理請詳細(xì)說明每個選項在水下環(huán)境中的防水性能和可靠性3、當(dāng)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(jìn)行行為選擇？（）A.有限狀態(tài)機B.決策樹C.強化學(xué)習(xí)D.模糊邏輯。假設(shè)機器人需要根據(jù)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(dǎo)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(xiàn)和訓(xùn)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(jìn)行可維護(hù)性和可擴展性設(shè)計。以下哪種架構(gòu)和設(shè)計原則能夠提高代碼的可維護(hù)性和未來的功能擴展能力？（）A.緊密耦合的架構(gòu)，功能集中在少數(shù)模塊B.分層架構(gòu)，模塊化設(shè)計，遵循接口規(guī)范C.混亂的代碼結(jié)構(gòu)，不考慮設(shè)計原則D.不考慮可維護(hù)性和可擴展性，只關(guān)注當(dāng)前功能實現(xiàn)5、在ROS中，要實現(xiàn)機器人的分布式計算和控制，以下哪種技術(shù)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(shè)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(diào)各個節(jié)點的工作，合理分配計算資源，上述哪種技術(shù)能夠提供更強大的分布式支持，并說明其在ROS中的應(yīng)用和優(yōu)勢6、ROS中的話題（Topic）是一種常見的通信機制。假設(shè)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(jìn)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(jìn)行數(shù)據(jù)獲取D.整個系統(tǒng)會崩潰，因為失去了關(guān)鍵的位置信息源7、當(dāng)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(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸？（）A.水聲通信B.藍(lán)牙通信C.Wi-Fi通信D.光纖通信。假設(shè)水下機器人需要與水面基站或其他水下設(shè)備進(jìn)行實時的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸，并分析其在ROS中的配置和應(yīng)用8、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個需要與人類進(jìn)行密切交互的服務(wù)機器人時，以下哪種人機交互界面設(shè)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(guān)鍵9、在ROS中開發(fā)機器人的遠(yuǎn)程控制功能時，如果網(wǎng)絡(luò)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(yù)測機制B.降低控制指令的發(fā)送頻率C.完全依賴遠(yuǎn)程控制，不進(jìn)行本地處理D.忽略網(wǎng)絡(luò)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(xiàn)，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(shè)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?qū)崟r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(diào)試系統(tǒng)。如果可視化工具顯示的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，可能的原因是什么？（）A.節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)錯誤B.可視化工具配置錯誤C.網(wǎng)絡(luò)延遲導(dǎo)致數(shù)據(jù)更新不及時D.以上都有可能13、在ROS中，進(jìn)行機器人的路徑規(guī)劃和避障算法的性能評估時，假設(shè)要比較不同算法在不同場景下的效果。以下關(guān)于評估指標(biāo)和實驗設(shè)計的描述，正確的是：（）A.只考慮路徑長度作為評估指標(biāo)，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(biāo)，并設(shè)計多樣化的實驗場景C.隨機選擇評估指標(biāo)和實驗場景，不進(jìn)行系統(tǒng)性的比較D.評估指標(biāo)和實驗設(shè)計對算法比較沒有影響14、當(dāng)使用ROS控制機器人的關(guān)節(jié)運動時，以下哪種控制器類型常用于實現(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)說明其控制原理和參數(shù)調(diào)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(shè)多個機器人需要在一個共同的任務(wù)中進(jìn)行協(xié)作，如搬運一個大型物體。以下關(guān)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(wù)信息來實現(xiàn)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?yún)f(xié)調(diào)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(shù)量成正比16、ROS支持多種機器人硬件平臺和傳感器。當(dāng)為一個新的機器人平臺配置ROS時，以下關(guān)于硬件驅(qū)動和接口的描述，哪一項是錯誤的？（）A.需要為機器人的各種硬件設(shè)備（如電機、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）來連接機器人硬件和主機C.所有的機器人硬件都有現(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(jìn)行優(yōu)化。假設(shè)一個節(jié)點處理大量數(shù)據(jù)導(dǎo)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(shù)B.使用更復(fù)雜的算法來處理數(shù)據(jù)C.增加節(jié)點的數(shù)量來分擔(dān)任務(wù)D.降低數(shù)據(jù)的采樣頻率18、在ROS中進(jìn)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(diào)整環(huán)境以適應(yīng)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(jìn)行多線程編程？（）（）A.C++標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計復(fù)雜且混亂，會對系統(tǒng)產(chǎn)生什么影響？（）A.邏輯難以理解，維護(hù)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(shè)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(wù)類型。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)建一個醫(yī)療機器人的手術(shù)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(gòu)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(gòu)建一個機器人的環(huán)境適應(yīng)系統(tǒng)，能夠根據(jù)溫度、濕度等環(huán)境因素調(diào)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(shù)的發(fā)展，機器人操作系統(tǒng)