北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)職業(yè)學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)職業(yè)學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的路徑規(guī)劃時(shí)，需要考慮環(huán)境中的障礙物和約束條件。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人需要在一個(gè)充滿動(dòng)態(tài)障礙物的環(huán)境中規(guī)劃路徑。以下關(guān)于ROS路徑規(guī)劃的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用A*算法等經(jīng)典路徑規(guī)劃算法，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)以適應(yīng)動(dòng)態(tài)環(huán)境B.路徑規(guī)劃只需要考慮空間上的障礙物，不需要考慮時(shí)間因素C.可以結(jié)合傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行在線路徑規(guī)劃和調(diào)整D.路徑規(guī)劃的結(jié)果需要滿足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)約束2、當(dāng)在ROS中進(jìn)行機(jī)器人路徑規(guī)劃時(shí)，以下哪種算法常用于在復(fù)雜環(huán)境中找到最優(yōu)路徑？（）A.A*算法B.Dijkstra算法C.RRT算法D.蟻群算法。假設(shè)機(jī)器人需要在充滿障礙物的室內(nèi)環(huán)境中快速找到一條從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的最短且無碰撞路徑，同時(shí)考慮環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化，上述哪種算法更適合，并闡述其特點(diǎn)和適用場景3、在ROS環(huán)境中，對于機(jī)器人的實(shí)時(shí)性能優(yōu)化，需要考慮算法的復(fù)雜度、內(nèi)存使用和計(jì)算效率等方面。假設(shè)機(jī)器人的某個(gè)功能模塊存在性能瓶頸，以下哪種方法能夠最有效地提升性能？（）A.優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)，減少計(jì)算量B.增加硬件資源，如內(nèi)存和CPUC.不進(jìn)行優(yōu)化，維持現(xiàn)狀D.降低功能要求，簡化任務(wù)4、在一個(gè)基于ROS的機(jī)器人團(tuán)隊(duì)協(xié)作項(xiàng)目中，需要實(shí)現(xiàn)不同類型機(jī)器人之間的任務(wù)分配和協(xié)調(diào)。以下哪種策略和機(jī)制可能會(huì)被用于團(tuán)隊(duì)協(xié)作？（）A.基于任務(wù)優(yōu)先級(jí)的分配B.基于能力和資源的分配C.基于市場機(jī)制的資源交易D.以上都有可能5、在ROS中，為了提高機(jī)器人系統(tǒng)的性能和實(shí)時(shí)性，通常會(huì)對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。假設(shè)一個(gè)節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)的數(shù)量來分擔(dān)任務(wù)D.降低數(shù)據(jù)的采樣頻率6、ROS支持與外部硬件設(shè)備的通信。假設(shè)有一個(gè)需要與特定型號(hào)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行通信的機(jī)器人關(guān)節(jié)。在這種情況下，以下哪種方式最適合實(shí)現(xiàn)通信？（）A.使用通用的串口通信協(xié)議B.通過網(wǎng)絡(luò)套接字（Socket）進(jìn)行通信C.利用ROS提供的特定硬件驅(qū)動(dòng)接口D.直接通過內(nèi)存共享進(jìn)行高速通信7、以下哪個(gè)是機(jī)器人操作系統(tǒng)中用于處理機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃信息的消息類型？（）（）A.moveit_msgs/MotionPlanB.geometry_msgs/PoseC.std_msgs/StringD.以上都不是8、在ROS中，要對機(jī)器人的操作空間進(jìn)行建模和分析，以下哪種方法常用于描述機(jī)器人的工作范圍和可達(dá)性？（）A.雅可比矩陣B.蒙特卡羅方法C.工作空間分析D.以上都是。假設(shè)需要確定機(jī)器人在執(zhí)行特定任務(wù)時(shí)的有效工作空間和可能的運(yùn)動(dòng)限制，上述哪種方法能夠提供更全面和準(zhǔn)確的建模和分析結(jié)果，并說明其在ROS中的應(yīng)用和意義9、當(dāng)使用ROS控制一個(gè)農(nóng)業(yè)灌溉機(jī)器人時(shí)，需要根據(jù)土壤濕度、作物需求和天氣情況進(jìn)行智能灌溉決策。以下哪種傳感器和決策算法可能會(huì)被用于農(nóng)業(yè)灌溉？（）A.濕度傳感器和優(yōu)化灌溉算法B.氣象傳感器和預(yù)測模型C.作物生長監(jiān)測和智能控制策略D.以上都有可能10、在機(jī)器人操作系統(tǒng)的通信機(jī)制中，消息傳遞是常用的方式之一。假設(shè)有一個(gè)多機(jī)器人協(xié)作系統(tǒng)，機(jī)器人之間需要頻繁地交換大量的傳感器數(shù)據(jù)和控制指令。以下哪種消息傳遞框架能夠提供高可靠、低延遲的通信，并且易于在分布式環(huán)境中擴(kuò)展？（）A.ROS（RobotOperatingSystem）的話題機(jī)制B.TCP/IP協(xié)議C.UDP協(xié)議D.共享內(nèi)存機(jī)制11、當(dāng)在ROS中構(gòu)建機(jī)器人的感知系統(tǒng)時(shí)，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(shí)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(gè)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12、ROS中的機(jī)器人模型可以通過URDF（統(tǒng)一機(jī)器人描述格式）來定義。假設(shè)要精確描述一個(gè)具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和關(guān)節(jié)的機(jī)器人，包括其幾何形狀、慣性參數(shù)和關(guān)節(jié)限制等。以下哪種方法在創(chuàng)建準(zhǔn)確和完整的URDF文件時(shí)最為有效？（）A.手動(dòng)編寫URDF文件，根據(jù)測量和計(jì)算填寫參數(shù)B.使用圖形化的建模工具自動(dòng)生成URDF文件C.參考其他類似機(jī)器人的URDF文件進(jìn)行修改D.不使用URDF，采用其他模型描述方式13、當(dāng)使用ROS實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主避障功能時(shí)，以下哪種傳感器數(shù)據(jù)融合方法能夠提高障礙物檢測的準(zhǔn)確性和可靠性？（）A.加權(quán)平均法B.卡爾曼濾波C.粒子濾波D.擴(kuò)展卡爾曼濾波。假設(shè)機(jī)器人配備了多種不同類型的傳感器（如激光雷達(dá)、超聲波傳感器、攝像頭），需要將它們的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合以獲得更全面和精確的障礙物信息，上述哪種數(shù)據(jù)融合方法在這種情況下表現(xiàn)更為出色，并說明其優(yōu)勢和應(yīng)用步驟14、機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃需要考慮多種優(yōu)化目標(biāo)，如時(shí)間最短、能量消耗最小等。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人需要在滿足一定精度要求的前提下，盡可能減少運(yùn)動(dòng)時(shí)間。以下哪種優(yōu)化算法能夠有效地解決這個(gè)多目標(biāo)優(yōu)化問題？（）A.遺傳算法B.模擬退火算法C.粒子群優(yōu)化算法D.以上算法均可15、在ROS框架下，進(jìn)行機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模時(shí)，以下哪種方法常用于處理串聯(lián)機(jī)器人的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解？（）A.Denavit-Hartenberg方法B.Jacobian矩陣法C.數(shù)值迭代法D.解析法。假設(shè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，關(guān)節(jié)數(shù)量較多，需要快速準(zhǔn)確地計(jì)算其在不同位姿下的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，上述哪種方法能夠更有效地解決這一問題，并詳細(xì)闡述其原理和計(jì)算過程16、ROS中的動(dòng)作服務(wù)器（ActionServer）需要實(shí)現(xiàn)以下哪些回調(diào)函數(shù)？（）（）A.goal回調(diào)函數(shù)B.cancel回調(diào)函數(shù)C.feedback回調(diào)函數(shù)D.以上都是17、在ROS環(huán)境下，為了開發(fā)一個(gè)能夠自主避障并規(guī)劃最優(yōu)路徑的移動(dòng)機(jī)器人，需要選擇合適的路徑規(guī)劃算法。考慮到環(huán)境的復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)變化，以下哪種算法可能更適合？（）A.A*算法B.Dijkstra算法C.RRT算法D.蟻群算法18、ROS支持在不同的操作系統(tǒng)上運(yùn)行。當(dāng)從一個(gè)操作系統(tǒng)移植到另一個(gè)操作系統(tǒng)時(shí)，如果沒有考慮系統(tǒng)差異，會(huì)發(fā)生什么？（）A.程序可能無法正常運(yùn)行B.運(yùn)行效率提高C.功能自動(dòng)適配新系統(tǒng)D.無需任何修改，正常工作19、在ROS控制的機(jī)器人巡檢系統(tǒng)中，如果巡檢路徑規(guī)劃未考慮能源消耗，會(huì)對機(jī)器人的續(xù)航產(chǎn)生什么影響？（）A.可能導(dǎo)致機(jī)器人在巡檢過程中電量耗盡B.續(xù)航能力增強(qiáng)C.系統(tǒng)自動(dòng)優(yōu)化能源消耗D.對續(xù)航?jīng)]有影響20、在機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點(diǎn)之間通過話題（Topic）進(jìn)行通信。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)中有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，一個(gè)負(fù)責(zé)傳感器數(shù)據(jù)采集，另一個(gè)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分析。如果傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)發(fā)布的話題消息頻率過高，可能會(huì)導(dǎo)致什么問題？（）A.數(shù)據(jù)分析節(jié)點(diǎn)處理不過來，造成數(shù)據(jù)丟失B.系統(tǒng)性能提升，響應(yīng)速度加快C.通信鏈路堵塞，系統(tǒng)崩潰D.對系統(tǒng)沒有明顯影響21、在ROS系統(tǒng)中，對于機(jī)器人的任務(wù)優(yōu)先級(jí)分配，以下哪種策略能夠更好地平衡不同任務(wù)的需求？（）A.固定優(yōu)先級(jí)B.動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)C.隨機(jī)優(yōu)先級(jí)D.不設(shè)置優(yōu)先級(jí)請?jiān)敿?xì)說明每個(gè)優(yōu)先級(jí)分配策略在任務(wù)管理中的效果和適用場景22、在ROS系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自適應(yīng)控制，能夠根據(jù)環(huán)境變化和任務(wù)需求自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)。以下哪種技術(shù)和算法的結(jié)合最適合實(shí)現(xiàn)這種自適應(yīng)控制功能？（）A.強(qiáng)化學(xué)習(xí)與模型預(yù)測控制B.遺傳算法與模糊控制C.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與PID控制D.不實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制，使用固定參數(shù)23、在基于ROS的機(jī)器人視覺系統(tǒng)中，需要對圖像中的目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別和跟蹤。以下哪種機(jī)器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí)方法可能會(huì)取得較好的效果？（）A.支持向量機(jī)B.決策樹C.卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)D.樸素貝葉斯請?jiān)敿?xì)分析每個(gè)選項(xiàng)在機(jī)器人視覺目標(biāo)識(shí)別和跟蹤中的優(yōu)勢和局限性24、當(dāng)在ROS中構(gòu)建一個(gè)機(jī)器人控制系統(tǒng)時(shí)，需要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和容錯(cuò)性。假設(shè)有一個(gè)關(guān)鍵的傳感器出現(xiàn)故障，以下哪種策略能夠使系統(tǒng)在這種情況下仍然保持一定的運(yùn)行能力，并及時(shí)通知用戶進(jìn)行維修？（）A.系統(tǒng)直接停止運(yùn)行B.忽略故障傳感器的數(shù)據(jù)，繼續(xù)運(yùn)行C.使用備份傳感器或采用估計(jì)值替代故障數(shù)據(jù)D.隨機(jī)生成數(shù)據(jù)替代故障傳感器的數(shù)據(jù)25、ROS中的控制模塊負(fù)責(zé)根據(jù)規(guī)劃的路徑生成機(jī)器人的控制指令。假設(shè)一個(gè)輪式移動(dòng)機(jī)器人需要沿著給定的路徑行駛，以下關(guān)于控制算法的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.PID（Proportional-Integral-Derivative）控制器常用于簡單的速度和位置控制B.LQR（LinearQuadraticRegulator）控制器可以在系統(tǒng)模型已知的情況下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制C.模糊控制可以處理系統(tǒng)的不確定性和非線性，但控制規(guī)則的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜D.控制算法的選擇只取決于機(jī)器人的類型，與任務(wù)需求和環(huán)境條件無關(guān)二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）簡述ROS中的生物樣本高效采集機(jī)器人中的采集效率提升。2、（本題5分）解釋ROS中的通信加密和認(rèn)證方法。3、（本題5分）解釋ROS中的林業(yè)采伐安全保障機(jī)器人中的安全預(yù)警機(jī)制。4、（本題5分）ROS中的任務(wù)規(guī)劃模塊的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）創(chuàng)建一個(gè)在ROS中的龍蝦種苗養(yǎng)殖場種苗分揀與計(jì)數(shù)機(jī)器人的高效分揀與準(zhǔn)確計(jì)數(shù)系統(tǒng)。2、（本題5分）在ROS框架下，為山體滑坡監(jiān)測機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)位移監(jiān)測和預(yù)警通知系統(tǒng)。3、（本題5分）創(chuàng)建一個(gè)在ROS中的玩具廠組裝機(jī)器人的零件組裝與檢測系統(tǒng)。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于ROS的貝類種苗培育場種苗監(jiān)測與培育機(jī)器人的生長監(jiān)測與培育管理系統(tǒng)。5、（本題5分）在ROS環(huán)境下搭建一個(gè)蝎子養(yǎng)殖場蝎子抓捕機(jī)器人的安全抓捕與分類系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）在能源領(lǐng)域，如風(fēng)力發(fā)電場維護(hù)、太陽能板清潔等，機(jī)器人操作系統(tǒng)發(fā)揮著重要作用。請綜合分析其在高空作業(yè)、惡劣天氣適應(yīng)、故障診斷與修復(fù)等方面的