運城職業(yè)技術(shù)大學(xué)《機器學(xué)習(xí)D》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁運城職業(yè)技術(shù)大學(xué)《機器學(xué)習(xí)D》

2023-2024學(xué)年第一學(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、在機器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點之間的通信是通過話題（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，以下關(guān)于通信方式選擇的描述，正確的是：（）A.由于需要實時性，應(yīng)選擇服務(wù)進行通信，以確保數(shù)據(jù)的及時傳遞B.話題通信更適合這種場景，因為它能夠支持一對多的發(fā)布/訂閱模式C.動作通信最適合，因為它可以提供反饋和中間結(jié)果D.以上三種通信方式效果相同，可以任意選擇2、以下哪個是機器人操作系統(tǒng)中用于處理機器人姿態(tài)信息的消息類型？（）（）A.sensor_msgs/ImuB.geometry_msgs/PoseC.nav_msgs/OdometryD.以上都不是3、在ROS環(huán)境下，為了實現(xiàn)機器人之間的安全交互和碰撞避免，需要采用有效的感知和規(guī)劃方法。以下哪種技術(shù)和策略可能會被用于此目的？（）A.多傳感器融合和碰撞檢測算法B.安全距離模型和動態(tài)路徑調(diào)整C.基于意圖預(yù)測的交互控制D.以上都有可能4、在ROS環(huán)境下，為了實現(xiàn)機器人的多模態(tài)感知融合，例如將視覺、聽覺和觸覺信息結(jié)合起來，需要選擇合適的融合算法和框架。以下哪種融合方法和框架可能會被應(yīng)用？（）A.基于卡爾曼濾波的多傳感器融合B.基于深度學(xué)習(xí)的特征融合C.基于模糊邏輯的信息融合D.以上都有可能5、ROS中的機器人描述文件（URDF）可以包含以下哪些信息？（）（）A.連桿信息B.關(guān)節(jié)信息C.傳感器信息D.以上都是6、在基于ROS的機器人系統(tǒng)中，當(dāng)需要對多個傳感器的數(shù)據(jù)進行融合以獲得更準確和全面的環(huán)境感知時，以下哪種數(shù)據(jù)融合方法通常是首選？（）A.加權(quán)平均法B.卡爾曼濾波C.貝葉斯估計D.簡單拼接請分別闡述每個選項在多傳感器數(shù)據(jù)融合中的原理和適用場景7、當(dāng)在ROS中集成第三方庫和驅(qū)動程序時，可能會遇到兼容性和接口匹配的問題。假設(shè)要將一個新的電機驅(qū)動程序集成到ROS系統(tǒng)中，以下哪種方法能夠最有效地解決可能出現(xiàn)的兼容性問題和接口不一致的情況？（）A.強行修改驅(qū)動程序代碼以適應(yīng)ROSB.對ROS進行大量修改來匹配驅(qū)動程序C.尋找與ROS兼容的驅(qū)動程序版本或進行適配開發(fā)D.放棄集成，使用其他替代方案8、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個需要進行遠程操作的工業(yè)機器人時，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9、ROS中的節(jié)點可以在不同的計算機上運行，通過網(wǎng)絡(luò)進行通信。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)延遲較大時，可能會影響系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。以下哪種方法可以減輕網(wǎng)絡(luò)延遲的影響？（）A.減少節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸量B.使用更高效的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議C.在本地進行更多的計算和處理，減少遠程通信需求D.以上方法都可以10、在基于ROS的機器人協(xié)作搬運任務(wù)中，如果機器人之間的負載分配不均勻，可能會導(dǎo)致什么問題？（）A.部分機器人過載，任務(wù)失敗B.搬運效率提高C.機器人自動調(diào)整負載D.系統(tǒng)穩(wěn)定性增強11、ROS中的服務(wù)請求（ServiceRequest）可以包含以下哪些數(shù)據(jù)類型？（）（）A.基本數(shù)據(jù)類型B.自定義消息類型C.兩者皆可D.以上都不是12、ROS支持機器人的仿真測試和實際硬件測試。假設(shè)在開發(fā)過程中需要頻繁地進行測試和驗證，為了提高測試效率和減少對硬件的依賴，以下哪種測試策略最為合理？（）A.優(yōu)先進行仿真測試，然后結(jié)合硬件測試B.只進行硬件測試，忽略仿真測試C.完全依賴仿真測試，不進行硬件測試D.隨機選擇測試方式13、在ROS框架下，對于機器人的運動規(guī)劃算法評估，以下哪個指標通常被用來衡量規(guī)劃結(jié)果的優(yōu)劣？（）A.路徑長度B.規(guī)劃時間C.碰撞次數(shù)D.以上都是。假設(shè)需要比較不同運動規(guī)劃算法在各種場景下的性能，上述哪些指標能夠全面地反映算法的效率和安全性，并說明如何根據(jù)這些指標進行算法的選擇和優(yōu)化14、在使用ROS進行機器人軟件開發(fā)時，需要進行代碼的編譯和部署。假設(shè)對一個ROS包進行了修改，以下關(guān)于編譯和部署的步驟，哪一項是不正確的？（）A.使用catkin_make或colcon等工具進行代碼的編譯B.編譯成功后，生成的可執(zhí)行文件會自動部署到機器人的控制系統(tǒng)中C.可以通過設(shè)置環(huán)境變量來指定ROS包的搜索路徑和依賴關(guān)系D.在部署到實際機器人之前，可以在仿真環(huán)境中進行測試和驗證15、ROS支持機器人的分布式感知和協(xié)同決策。假設(shè)多個機器人需要共同感知一個大范圍的環(huán)境并做出統(tǒng)一的決策。以下哪種分布式感知和決策算法的結(jié)合能夠最有效地實現(xiàn)這一目標？（）A.基于共識的分布式感知和投票決策算法B.每個機器人獨立感知和決策，然后匯總C.隨機選擇一個機器人作為主導(dǎo)進行感知和決策D.不進行分布式感知和協(xié)同決策16、ROS中的服務(wù)（Service）通信模式常用于請求-響應(yīng)類型的交互。假設(shè)有一個機器人的導(dǎo)航節(jié)點提供了一個獲取當(dāng)前位置的服務(wù)，其他節(jié)點可以向其發(fā)送請求并獲取響應(yīng)。以下關(guān)于ROS服務(wù)通信的描述，哪一項是不正確的？（）A.服務(wù)通信是一對一的，即一個服務(wù)請求只能由一個服務(wù)提供者響應(yīng)B.服務(wù)請求和響應(yīng)的數(shù)據(jù)類型是在定義服務(wù)時確定的，并且在通信過程中不能更改C.服務(wù)通信的響應(yīng)時間通常比話題通信更快，因為它是直接的請求-響應(yīng)模式D.多個服務(wù)請求可以同時發(fā)送給同一個服務(wù)提供者，服務(wù)提供者會按照發(fā)送的順序依次處理17、在一個ROS系統(tǒng)中，需要實現(xiàn)機器人對不同物體的識別和分類，例如區(qū)分不同形狀和顏色的物體。為了達到這個目標，以下哪種計算機視覺技術(shù)和機器學(xué)習(xí)算法可能會發(fā)揮重要作用？（）A.傳統(tǒng)的圖像特征提取和支持向量機B.基于深度學(xué)習(xí)的目標檢測和分類算法C.聚類算法D.以上都有可能18、ROS中的機器人操作系統(tǒng)性能評估需要綜合考慮多個指標。以下哪個指標對于衡量系統(tǒng)的實時響應(yīng)能力是最關(guān)鍵的？（）A.任務(wù)完成時間B.系統(tǒng)吞吐量C.響應(yīng)延遲D.資源利用率19、在機器人的人機交互界面設(shè)計中，需要考慮用戶的操作習(xí)慣和認知能力。假設(shè)為工業(yè)機器人設(shè)計一個操作界面，要求操作人員能夠快速、準確地輸入指令和監(jiān)控機器人狀態(tài)。以下哪種界面設(shè)計原則和元素最為重要？（）A.簡潔直觀的布局B.清晰明確的圖標和標識C.實時反饋和錯誤提示D.以上都是20、在ROS中，機器人的狀態(tài)估計是一個關(guān)鍵問題。假設(shè)機器人在運動過程中受到外界干擾，以下哪種狀態(tài)估計算法能夠較好地應(yīng)對這種情況？（）A.擴展卡爾曼濾波（EKF），對非線性系統(tǒng)有一定的處理能力B.無跡卡爾曼濾波（UKF），精度較高但計算量較大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)對干擾，需要新的算法二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）簡述ROS中的考古機器人中的特殊需求。2、（本題5分）解釋ROS中的機器人操作系統(tǒng)升級策略。3、（本題5分）描述ROS在陶瓷生產(chǎn)機器人中的應(yīng)用。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）使用ROS為電子廠貼片機器人設(shè)計一個元件位置檢測和貼片精度控制系統(tǒng)。2、（本題5分）設(shè)計一個基于ROS的金針菇養(yǎng)殖場金針菇培育與采摘機器人的科學(xué)培育與采摘系統(tǒng)。3、（本題5分）基于ROS設(shè)計一個蔬菜大棚種植機器人的澆水與施肥系統(tǒng)。4、（本題5分）創(chuàng)建一個使用ROS的無人機飛行控制系統(tǒng)，具備自動起飛、降落和按照預(yù)設(shè)路徑飛行的功能。5、（本題5分）在ROS中構(gòu)建一個紡織廠布料搬運機器人的輕柔抓取與精準放置系統(tǒng)。四、分析題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）當(dāng)機器人應(yīng)用于城市地下管網(wǎng)的檢測和維護時，分析機器人操作系