瀘州醫(yī)療器械職業(yè)學院《機器學習（雙語）》2023-2024學年第二學期期末試卷

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頁瀘州醫(yī)療器械職業(yè)學院《機器學習（雙語）》

2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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、在機器人操作系統中，任務規(guī)劃是一項關鍵功能。假設一個機器人需要在一個倉庫中完成貨物搬運任務，倉庫布局復雜，存在多個貨架和通道。以下哪種任務規(guī)劃算法最適合在這種環(huán)境中生成高效的搬運路徑，同時考慮到障礙物避讓和能源消耗？（）A.A*算法B.蟻群算法C.模擬退火算法D.遺傳算法2、在ROS中，要對機器人的控制算法進行優(yōu)化和調試，以下哪種工具或技術能夠提供有效的性能分析和調試支持？（）A.GDBB.ProfilerC.ROSLoggingD.ROSBag。假設需要找出控制算法中的性能瓶頸和潛在問題，對算法的執(zhí)行時間、內存使用等進行詳細分析，上述哪個選項能夠提供更全面和深入的調試信息，并解釋如何利用它來優(yōu)化控制算法3、在機器人的傳感器融合中，需要將來自多個不同類型傳感器的數據進行整合。假設有一個機器人配備了激光雷達、攝像頭和慣性測量單元（IMU）。以下哪種傳感器融合方法能夠充分利用這些傳感器的優(yōu)勢，提供更準確和可靠的環(huán)境感知？（）A.卡爾曼濾波B.粒子濾波C.擴展卡爾曼濾波D.無跡卡爾曼濾波4、在基于ROS的機器人視覺識別任務中，需要對大量的圖像數據進行訓練和模型優(yōu)化。假設要提高模型的訓練效率和準確性，以下哪種方法是可行的？（）A.使用小規(guī)模的數據集進行訓練B.采用簡單的模型結構C.利用深度學習框架，并進行數據增強和超參數調整D.不進行任何優(yōu)化，使用默認設置5、ROS中的話題可以有多個發(fā)布者和訂閱者，這種特性被稱為（）（）A.多對多通信B.一對多通信C.多對一通信D.一對一通信6、ROS中的機器人軟件測試是保證系統可靠性的重要環(huán)節(jié)。以下哪種測試方法能夠更全面地檢測軟件的功能和性能？（）A.單元測試B.集成測試C.系統測試D.以上都需要請分別說明每個測試方法的重點和在機器人軟件測試中的作用7、在ROS中，機器人的控制系統設計需要考慮穩(wěn)定性和性能等因素。假設一個機械臂的控制系統需要實現高精度的位置控制。以下關于ROS控制系統設計的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用反饋控制算法，如PID控制，來實現位置控制B.控制系統的性能可以通過調整控制器的參數來優(yōu)化C.控制系統的穩(wěn)定性可以通過分析系統的傳遞函數來評估D.控制系統的設計不需要考慮機械臂的機械結構和負載特性8、假設在一個ROS控制的工業(yè)機器人系統中，需要對機器人的運動進行精確的時間同步和控制?？紤]到多個關節(jié)的協同運動和外部事件的觸發(fā)，以下哪種方法能夠提供最準確的時間同步和控制精度？（）A.使用操作系統的默認時鐘B.借助外部的硬件時鐘同步設備C.通過網絡時間協議（NTP）進行同步D.不進行時間同步，依靠估計值9、在一個基于ROS的機器人團隊協作項目中，需要實現不同類型機器人之間的任務分配和協調。以下哪種策略和機制可能會被用于團隊協作？（）A.基于任務優(yōu)先級的分配B.基于能力和資源的分配C.基于市場機制的資源交易D.以上都有可能10、ROS中的機器人模型描述通常使用URDF（UnifiedRobotDescriptionFormat）文件。假設需要描述一個具有多個關節(jié)和連桿的復雜機器人結構，以下關于URDF文件的描述，正確的是？（）A.URDF文件只能描述機器人的幾何形狀，不能包含運動學和動力學信息B.URDF文件是一種二進制格式，難以直接編輯和理解C.URDF文件可以通過添加插件來擴展其功能，如描述傳感器和執(zhí)行器D.URDF文件的語法復雜，不適合手動編寫，只能通過自動生成工具創(chuàng)建11、在一個ROS控制的醫(yī)療機器人系統中，對安全性和可靠性要求極高。以下哪種方法可以提高系統的容錯能力？（）A.采用冗余設計B.增加監(jiān)控和報警機制C.進行嚴格的測試和驗證D.以上方法都需要12、ROS中的機器人安全機制至關重要，特別是在與人類密切接觸或在危險環(huán)境中工作的機器人。假設機器人需要避免對人類造成傷害或對環(huán)境造成破壞。以下哪種安全策略和防護措施的實施最為重要？（）A.速度和力量限制、碰撞檢測和緊急停止功能B.安裝防護欄和警示標志C.不考慮安全問題，只關注功能實現D.依靠人類操作人員的警惕性13、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14、在機器人的能源管理中，需要優(yōu)化能源消耗以延長工作時間。假設一個移動機器人在執(zhí)行任務時，不同的運動模式和速度對能源消耗有顯著影響。以下哪種能源管理策略能夠根據任務需求和環(huán)境條件動態(tài)調整機器人的行為，以降低能源消耗？（）A.基于模型的預測控制B.基于規(guī)則的節(jié)能策略C.自適應能源優(yōu)化算法D.實時監(jiān)測與反饋控制15、當使用ROS控制一個機器人在具有多個障礙物的復雜環(huán)境中移動時，需要實時規(guī)劃安全的路徑。以下哪種路徑規(guī)劃算法和碰撞檢測方法能夠滿足需求？（）A.快速擴展隨機樹算法和基于距離的碰撞檢測B.人工勢場法和幾何碰撞檢測C.蟻群算法和模型碰撞檢測D.以上都有可能16、ROS中的感知模塊負責處理機器人獲取的各種傳感器數據，如激光雷達、攝像頭、IMU等。假設一個機器人使用激光雷達進行環(huán)境感知，以下關于激光雷達數據處理的描述，哪一項是錯誤的？（）A.可以使用點云庫（PCL）對激光雷達的點云數據進行濾波、分割等操作B.通過特征提取，可以從點云數據中識別出物體的形狀和輪廓C.激光雷達數據只能用于檢測靜態(tài)障礙物，無法檢測動態(tài)障礙物D.可以將激光雷達數據與其他傳感器數據進行融合，提高環(huán)境感知的準確性17、ROS系統中的傳感器數據處理是關鍵環(huán)節(jié)。當處理來自激光雷達的大量點云數據時，為了提高數據處理效率和準確性，以下哪種方法較為合適？（）A.直接對原始點云數據進行處理B.先對點云數據進行濾波和降采樣C.將點云數據轉換為圖像進行處理D.忽略部分點云數據請解釋每個選項的可行性和可能帶來的影響18、機器人操作系統的安全性是至關重要的。假設機器人在與人密切合作的工作環(huán)境中運行。以下哪種安全機制能夠有效地檢測和避免機器人與人或其他物體的碰撞？（）A.基于激光雷達的碰撞檢測B.基于視覺的碰撞檢測C.基于力傳感器的碰撞檢測D.以上方法結合使用19、機器人的視覺系統在不同光照條件下可能會出現性能下降。假設機器人需要在戶外環(huán)境中工作，白天和夜晚的光照差異較大。以下哪種方法能夠提高視覺系統在不同光照條件下的穩(wěn)定性和適應性？（）A.多光源照明B.自動曝光和白平衡調整C.光照不變特征提取D.以上方法均可20、在ROS中，為了實現機器人的自主導航功能，需要進行地圖構建。假設機器人工作在一個室內環(huán)境中，以下哪種地圖表示方法較為合適？（）A.柵格地圖，簡單直觀但占用存儲空間較大B.拓撲地圖，能夠突出環(huán)境的結構但細節(jié)不足C.特征地圖，對環(huán)境特征提取準確但構建復雜D.以上地圖表示方法都不合適，需要自定義地圖格式21、機器人操作系統中的參數服務器（ParameterServer）主要用于存儲什么類型的數據？（）（）A.常量B.變量C.配置參數D.以上都不是22、假設要在ROS中開發(fā)一個能夠自主探索未知環(huán)境的機器人，需要結合多種傳感器信息和決策算法。以下哪種方法和算法可能會被用于自主探索？（）A.基于概率地圖的探索算法B.基于強化學習的決策算法C.基于啟發(fā)式搜索的路徑規(guī)劃D.以上都有可能23、在使用ROS進行機器人的分布式控制時，需要考慮網絡延遲和數據丟失對系統性能的影響。以下哪種方法能夠有效地減輕這些問題，提高系統的可靠性和實時性？（）A.增加網絡帶寬，不做其他處理B.使用數據壓縮技術減少傳輸量C.采用分布式容錯機制和數據重傳策略D.忽略網絡問題，依靠硬件性能24、在ROS開發(fā)中，常常需要對機器人的行為進行編程實現。假設要讓機器人在特定條件下執(zhí)行一系列動作，如前進、轉彎、抓取物體等。以下關于機器人行為編程的方法，哪一個是不正確的？（）A.可以使用狀態(tài)機來描述機器人的不同行為狀態(tài)和狀態(tài)之間的轉換條件B.基于行為樹的編程方法可以清晰地表示復雜的行為邏輯C.直接編寫順序執(zhí)行的代碼來實現機器人的行為，無需考慮模塊化和可擴展性D.使用腳本語言（如Python）結合ROS的API可以方便地實現機器人的行為邏輯25、在ROS中，當需要對機器人的行為進行編程實現時，通常會使用多種編程語言。假設一個項目需要高效的數值計算和底層系統訪問，以下哪種語言可能是首選？（）A.PythonB.C++C.JavaD.JavaScript二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）說明ROS中的藥物研發(fā)科學管理機器人中的管理科學性體現。2、（本題5分）簡述ROS中的語音交互模塊集成。3、（本題5分）簡述ROS中的交通疏導智能決策機器人中的決策算法優(yōu)化。4、（本題5分）說明ROS中的系統性能瓶頸分析和優(yōu)化方法。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）基于ROS構建一個港口集裝箱搬運機器人的抓取與碼放系統。2、（本題5分）基于ROS構建一個機器人的自主目標跟蹤和速度匹配系統。3、（本題5分）基于ROS設計一個面粉廠面粉裝袋機器人的無塵裝袋與封口系統。4、（本題5分）在ROS中設計一個機器人的物體硬度檢測系統。5、（本題5分）創(chuàng)建一個在ROS中的玩具廠組裝機器人的零件組裝與檢測系統。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在一個核輻射環(huán)境監(jiān)測場景中，ROS驅動的機器人需要采集數據并實時傳輸。仔細分析ROS在輻射防護、傳感器校準、數據可靠傳輸以及緊急情況應對方面的挑戰(zhàn)和應對策略。2、（本