華南農(nóng)業(yè)大學(xué)珠江學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)及應(yīng)用》2023-2024學(xué)年第二學(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頁華南農(nóng)業(yè)大學(xué)珠江學(xué)院

《機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)及應(yīng)用》2023-2024學(xué)年第二學(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(gè)小題，每小題2分，共40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，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2、ROS支持多種編程語言來開發(fā)節(jié)點(diǎn)。假設(shè)在一個(gè)項(xiàng)目中，同時(shí)使用了C++和Python編寫節(jié)點(diǎn)，以下關(guān)于跨語言通信和集成的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.ROS提供了統(tǒng)一的接口和機(jī)制，使得不同語言編寫的節(jié)點(diǎn)可以無障礙通信B.在跨語言通信中，數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換由ROS自動處理，無需開發(fā)者關(guān)心C.C++和Python節(jié)點(diǎn)可以共享相同的話題和服務(wù)，協(xié)同工作D.由于語言特性的差異，跨語言開發(fā)可能會導(dǎo)致性能下降和兼容性問題3、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的動作反饋（ActionFeedback）主要用于提供什么信息？（）（）A.任務(wù)進(jìn)度信息B.錯(cuò)誤信息C.狀態(tài)信息D.以上都不是4、ROS中的機(jī)器人安全機(jī)制至關(guān)重要，特別是在與人類密切接觸或在危險(xiǎn)環(huán)境中工作的機(jī)器人。假設(shè)機(jī)器人需要避免對人類造成傷害或?qū)Νh(huán)境造成破壞。以下哪種安全策略和防護(hù)措施的實(shí)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(hù)欄和警示標(biāo)志C.不考慮安全問題，只關(guān)注功能實(shí)現(xiàn)D.依靠人類操作人員的警惕性5、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個(gè)機(jī)器人的語音交互模塊時(shí)，需要進(jìn)行語音識別和合成。假設(shè)要實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確率的語音識別和自然流暢的語音合成，以下哪種技術(shù)組合可能最合適？（）A.使用傳統(tǒng)的隱馬爾可夫模型（HMM）進(jìn)行語音識別，文語轉(zhuǎn)換（TTS）技術(shù)進(jìn)行語音合成B.采用深度學(xué)習(xí)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）進(jìn)行語音識別，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的語音合成模型C.依賴開源的語音識別和合成庫，不進(jìn)行定制優(yōu)化D.以上技術(shù)組合都不合適，需要自行研發(fā)全新的技術(shù)6、在ROS控制的機(jī)器人視覺跟蹤任務(wù)中，如果目標(biāo)物體被短暫遮擋，以下哪種處理方式較為合理？（）A.依據(jù)之前的運(yùn)動軌跡進(jìn)行預(yù)測跟蹤B.停止跟蹤，等待目標(biāo)重新出現(xiàn)C.隨機(jī)選擇新的目標(biāo)進(jìn)行跟蹤D.切換到其他跟蹤算法7、ROS中的參數(shù)（Parameter）可以用于配置節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行參數(shù)。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行速度、采樣頻率等參數(shù)需要在運(yùn)行時(shí)動態(tài)調(diào)整，以下關(guān)于參數(shù)的使用，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.可以通過ROS的參數(shù)服務(wù)器來存儲和獲取參數(shù)值B.參數(shù)的值可以在節(jié)點(diǎn)啟動時(shí)指定，也可以在運(yùn)行過程中通過命令行或其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行修改C.參數(shù)的類型只能是整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)和字符串，不能是復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)D.可以為參數(shù)設(shè)置默認(rèn)值，以防止未設(shè)置時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤8、在機(jī)器人的自主決策中，需要根據(jù)環(huán)境信息和任務(wù)目標(biāo)做出合理的選擇。假設(shè)機(jī)器人在遇到多個(gè)可行的行動方案時(shí)，需要考慮不確定性和風(fēng)險(xiǎn)。以下哪種決策方法能夠有效地處理這種情況，并做出最優(yōu)決策？（）A.基于規(guī)則的決策B.基于概率的決策C.基于模糊邏輯的決策D.基于深度學(xué)習(xí)的決策9、在開發(fā)基于ROS的機(jī)器人視覺應(yīng)用時(shí)，需要對圖像進(jìn)行處理和分析。假設(shè)要從攝像頭獲取的圖像中識別特定的物體，并計(jì)算其位置和姿態(tài)。以下哪種計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)和ROS工具的組合最能有效地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)？（）A.使用傳統(tǒng)的圖像處理算法和OpenCV庫B.基于深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)檢測模型和相關(guān)的ROS接口C.依賴硬件加速的視覺處理模塊D.不使用任何專門的視覺技術(shù)，僅通過人工觀察圖像10、ROS中的消息（Message）定義了節(jié)點(diǎn)之間通信的數(shù)據(jù)格式。當(dāng)需要在不同的ROS系統(tǒng)之間進(jìn)行通信，而兩個(gè)系統(tǒng)中使用的消息格式略有不同時(shí)，以下哪種方法可以解決這個(gè)問題？（）A.在發(fā)送端和接收端分別進(jìn)行消息格式的轉(zhuǎn)換B.重新定義一個(gè)統(tǒng)一的消息格式，并在兩個(gè)系統(tǒng)中使用C.使用中間件來進(jìn)行消息格式的適配D.以上方法都可以11、在基于ROS的機(jī)器人系統(tǒng)中，需要對機(jī)器人的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和降噪處理，以提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可靠性。假設(shè)傳感器數(shù)據(jù)存在大量噪聲，以下哪種濾波方法是常用且有效的？（）A.均值濾波B.中值濾波C.高斯濾波D.不進(jìn)行濾波處理12、在ROS中，話題（Topic）是一種常見的通信方式。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人的速度控制節(jié)點(diǎn)發(fā)布了一個(gè)關(guān)于機(jī)器人速度的話題，而多個(gè)其他節(jié)點(diǎn)需要訂閱這個(gè)話題以獲取速度信息。以下關(guān)于ROS話題通信的描述，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.多個(gè)訂閱者可以同時(shí)訂閱同一個(gè)話題，并接收到相同的數(shù)據(jù)B.發(fā)布者發(fā)布的數(shù)據(jù)類型必須與訂閱者期望的數(shù)據(jù)類型完全匹配C.話題通信是一種雙向的、實(shí)時(shí)的交互方式，訂閱者可以向發(fā)布者發(fā)送反饋D.當(dāng)發(fā)布者停止發(fā)布數(shù)據(jù)時(shí)，訂閱者會收到通知并采取相應(yīng)的處理措施13、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于發(fā)布機(jī)器人狀態(tài)信息的主題通常以什么命名？（）（）A./robot_statusB./robot_infoC./status/robotD./info/robot14、ROS中的日志（Logging）功能對于調(diào)試和故障診斷非常重要。假設(shè)在機(jī)器人運(yùn)行過程中出現(xiàn)異常，以下關(guān)于日志使用的描述，正確的是：（）A.只記錄關(guān)鍵信息，避免日志文件過大B.詳細(xì)記錄所有信息，便于全面分析問題C.不使用日志功能，通過打印輸出進(jìn)行調(diào)試D.日志的記錄級別和內(nèi)容對故障診斷沒有幫助15、假設(shè)在一個(gè)ROS控制的機(jī)器人協(xié)作場景中，多個(gè)機(jī)器人需要共同完成一個(gè)復(fù)雜的任務(wù)。為了實(shí)現(xiàn)高效的協(xié)作和任務(wù)分配，以下哪種方法能夠更好地協(xié)調(diào)機(jī)器人之間的工作？（）A.每個(gè)機(jī)器人獨(dú)立決策，隨機(jī)協(xié)作B.由一個(gè)中央控制器統(tǒng)一指揮和分配任務(wù)C.基于分布式的協(xié)商機(jī)制，自主協(xié)作D.不進(jìn)行協(xié)作，各自完成獨(dú)立任務(wù)16、ROS支持多種機(jī)器人編程語言的接口。假設(shè)需要在一個(gè)項(xiàng)目中同時(shí)使用C++和Python編寫節(jié)點(diǎn)，以下關(guān)于語言接口的描述，正確的是？（）A.C++和Python節(jié)點(diǎn)之間不能直接通信，需要通過中間件轉(zhuǎn)換B.可以在C++節(jié)點(diǎn)中調(diào)用Python函數(shù)，反之亦然C.不同語言編寫的節(jié)點(diǎn)在性能上會有很大的差異D.混合使用多種語言會導(dǎo)致代碼可讀性和可維護(hù)性下降17、ROS中的Gazebo是一個(gè)常用的機(jī)器人仿真環(huán)境。假設(shè)需要在Gazebo中模擬一個(gè)具有復(fù)雜物理特性的機(jī)器人和環(huán)境，以下關(guān)于Gazebo仿真的描述，正確的是？（）A.Gazebo只能模擬簡單的機(jī)器人運(yùn)動，無法處理復(fù)雜的物理交互B.在Gazebo中進(jìn)行仿真時(shí)，不需要考慮機(jī)器人的動力學(xué)模型C.Gazebo可以與ROS節(jié)點(diǎn)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)仿真與實(shí)際控制的交互D.Gazebo的仿真結(jié)果與實(shí)際機(jī)器人的行為完全一致，無需進(jìn)一步驗(yàn)證18、ROS中的可視化工具（rqt）對于開發(fā)和調(diào)試非常有用。假設(shè)在調(diào)試一個(gè)機(jī)器人的視覺感知模塊時(shí)，需要實(shí)時(shí)查看圖像數(shù)據(jù)和處理結(jié)果。以下哪種rqt插件最適合用于此目的？（）A.rqt_graphB.rqt_image_viewC.rqt_plotD.rqt_console19、在一個(gè)ROS系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力，例如根據(jù)環(huán)境的變化調(diào)整其行為策略。以下哪種機(jī)器學(xué)習(xí)方法和在線學(xué)習(xí)算法可能會被應(yīng)用？（）A.強(qiáng)化學(xué)習(xí)B.在線監(jiān)督學(xué)習(xí)C.無監(jiān)督學(xué)習(xí)D.以上都有可能20、ROS中的服務(wù)（Service）通常用于實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間的請求-響應(yīng)通信模式?？紤]一個(gè)機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)，其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)提供路徑規(guī)劃服務(wù)，另一個(gè)節(jié)點(diǎn)請求路徑規(guī)劃。如果服務(wù)響應(yīng)時(shí)間過長，以下哪種情況最有可能發(fā)生？（）A.機(jī)器人停止運(yùn)動，等待響應(yīng)B.機(jī)器人自行選擇隨機(jī)路徑前進(jìn)C.系統(tǒng)自動切換到備用的路徑規(guī)劃算法D.機(jī)器人按照之前的路徑繼續(xù)前進(jìn)二、簡答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）解釋ROS中的行為決策模型。2、（本題5分）ROS中的視覺伺服控制是怎樣的？3、（本題5分）解釋ROS中的多模態(tài)感知融合。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）基于ROS構(gòu)建一個(gè)機(jī)器人的自主檢修系統(tǒng)，能夠檢測自身故障并進(jìn)行簡單修復(fù)。2、（本題5分）在ROS框架下，為舞臺表演機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)動作編排和燈光控制集成系統(tǒng)。3、（本題5分）在ROS框架下，為救援機(jī)器人開發(fā)一個(gè)生命探測和救援物資投放系統(tǒng)。4、（本題5分）使用ROS為玻璃清潔機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)窗戶邊框檢測和清潔路徑規(guī)劃系統(tǒng)。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）的移動機(jī)器人路徑規(guī)劃算