寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)挖掘》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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《機(jī)器學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)挖掘》2023-2024學(xué)年第二學(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框架下，對(duì)于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法評(píng)估，以下哪個(gè)指標(biāo)通常被用來(lái)衡量規(guī)劃結(jié)果的優(yōu)劣？（）A.路徑長(zhǎng)度B.規(guī)劃時(shí)間C.碰撞次數(shù)D.以上都是。假設(shè)需要比較不同運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法在各種場(chǎng)景下的性能，上述哪些指標(biāo)能夠全面地反映算法的效率和安全性，并說(shuō)明如何根據(jù)這些指標(biāo)進(jìn)行算法的選擇和優(yōu)化2、在ROS環(huán)境下，要對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行精確控制，需要考慮運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型。假設(shè)要控制一個(gè)機(jī)械臂完成一系列復(fù)雜的動(dòng)作，并且要求動(dòng)作的精度和速度都達(dá)到較高的標(biāo)準(zhǔn)。以下哪種方法在構(gòu)建運(yùn)動(dòng)控制模型時(shí)最為有效和準(zhǔn)確？（）A.基于簡(jiǎn)單的幾何模型進(jìn)行控制B.采用經(jīng)驗(yàn)公式和試錯(cuò)法C.利用精確的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程D.忽略模型，僅依靠反饋控制3、當(dāng)在ROS中開(kāi)發(fā)機(jī)器人的導(dǎo)航功能時(shí)，以下哪種地圖表示方法常用于描述環(huán)境信息？（）A.柵格地圖B.拓?fù)涞貓DC.特征地圖D.語(yǔ)義地圖。假設(shè)機(jī)器人需要在大型室內(nèi)環(huán)境中自主導(dǎo)航，地圖需要同時(shí)包含空間布局和語(yǔ)義信息，上述哪種地圖表示方法能夠提供更全面和有效的導(dǎo)航支持，并解釋其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和生成方法4、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人開(kāi)發(fā)時(shí)，需要對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行規(guī)劃。假設(shè)要讓機(jī)器人在一個(gè)復(fù)雜的環(huán)境中避開(kāi)障礙物到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)，以下哪種運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法可能最為適用？（）A.A*算法，能夠快速找到最短路徑，但可能陷入局部最優(yōu)B.人工勢(shì)場(chǎng)法，計(jì)算簡(jiǎn)單但容易在狹窄通道中出現(xiàn)抖動(dòng)C.快速隨機(jī)樹(shù)（RRT）算法，適用于高維空間但路徑可能不夠平滑D.以上算法都不適用，需要開(kāi)發(fā)新的算法5、ROS中的動(dòng)作目標(biāo)（ActionGoal）通常包含以下哪些信息？（）（）A.目標(biāo)狀態(tài)B.執(zhí)行時(shí)間C.兩者皆有D.以上都不是6、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(chǎng)景等信息，對(duì)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(shuō)明其特點(diǎn)和在機(jī)器人感知中的應(yīng)用實(shí)例7、在ROS系統(tǒng)中，對(duì)于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤誤差補(bǔ)償，以下哪種方法能夠更有效地提高跟蹤精度？（）A.基于模型的補(bǔ)償B.經(jīng)驗(yàn)補(bǔ)償C.自適應(yīng)補(bǔ)償D.不進(jìn)行補(bǔ)償請(qǐng)?jiān)敿?xì)闡述每個(gè)補(bǔ)償方法的原理和在軌跡跟蹤中的應(yīng)用效果8、假設(shè)要在ROS中開(kāi)發(fā)一個(gè)能夠與人類進(jìn)行自然語(yǔ)言交互的機(jī)器人，需要集成語(yǔ)音識(shí)別和自然語(yǔ)言處理功能。以下哪種技術(shù)和工具可能會(huì)被用于此任務(wù)？（）A.開(kāi)源的語(yǔ)音識(shí)別庫(kù)和自然語(yǔ)言處理框架B.商業(yè)的語(yǔ)音和語(yǔ)言處理軟件C.自主開(kāi)發(fā)的算法和模型D.以上都有可能9、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于描述機(jī)器人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是？（）（）A.向量B.矩陣C.四元數(shù)D.以上都是10、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的深度學(xué)習(xí)應(yīng)用開(kāi)發(fā)時(shí)，需要將深度學(xué)習(xí)模型與ROS系統(tǒng)進(jìn)行集成。假設(shè)一個(gè)基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的物體識(shí)別模型需要在ROS中運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)環(huán)境中物體的識(shí)別。以下關(guān)于ROS與深度學(xué)習(xí)集成的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用ROS的消息傳遞機(jī)制將圖像數(shù)據(jù)傳遞給深度學(xué)習(xí)模型B.深度學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練可以在ROS系統(tǒng)內(nèi)部完成，無(wú)需外部工具C.訓(xùn)練好的深度學(xué)習(xí)模型可以作為一個(gè)ROS節(jié)點(diǎn)進(jìn)行部署和運(yùn)行D.可以使用ROS的參數(shù)服務(wù)器來(lái)存儲(chǔ)和管理深度學(xué)習(xí)模型的參數(shù)11、在機(jī)器人的傳感器融合中，需要將來(lái)自多個(gè)不同類型傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合。假設(shè)有一個(gè)機(jī)器人配備了激光雷達(dá)、攝像頭和慣性測(cè)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(shì)，提供更準(zhǔn)確和可靠的環(huán)境感知？（）A.卡爾曼濾波B.粒子濾波C.擴(kuò)展卡爾曼濾波D.無(wú)跡卡爾曼濾波12、在ROS中，當(dāng)需要處理大量的機(jī)器人數(shù)據(jù)時(shí)，以下哪種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式可能最為適合？（）A.關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)B.NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)C.文件系統(tǒng)D.內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)13、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于描述機(jī)器人位置信息的消息類型通常是？（）（）A.geometry_msgs/PoseB.sensor_msgs/ImuC.std_msgs/StringD.以上都不是14、ROS中的消息隊(duì)列（MessageQueue）用于存儲(chǔ)待發(fā)送的消息。如果消息隊(duì)列溢出，會(huì)發(fā)生什么？（）A.新的消息被丟棄B.系統(tǒng)自動(dòng)擴(kuò)展隊(duì)列容量C.消息發(fā)送速度加快D.對(duì)通信沒(méi)有影響15、假設(shè)要在ROS中實(shí)現(xiàn)一個(gè)能夠在高溫環(huán)境下正常工作的機(jī)器人，以下哪種散熱設(shè)計(jì)和材料選擇是合適的？（）A.風(fēng)冷散熱與鋁合金材料B.水冷散熱與銅材料C.熱管散熱與陶瓷材料D.不考慮散熱，依靠自然冷卻請(qǐng)分別分析每個(gè)選項(xiàng)在高溫環(huán)境下的散熱效果和可行性16、在開(kāi)發(fā)基于ROS的機(jī)器人視覺(jué)應(yīng)用時(shí)，需要從攝像頭獲取圖像數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)檢測(cè)和跟蹤等功能。對(duì)于圖像數(shù)據(jù)的傳輸和處理，以下哪種方式在ROS中是最有效的？同時(shí)要考慮數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、帶寬占用和處理效率。A.直接在節(jié)點(diǎn)中處理原始圖像數(shù)據(jù)B.將圖像數(shù)據(jù)壓縮后傳輸和處理C.使用ROS的圖像消息（ImageMessage）機(jī)制D.把圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到本地文件再進(jìn)行處理17、以下哪個(gè)是機(jī)器人操作系統(tǒng)中用于查看節(jié)點(diǎn)之間通信關(guān)系的工具？（）（）A.rqt_graphB.RVizC.GazeboD.以上都不是18、ROS中的動(dòng)作（Action）通信常用于長(zhǎng)時(shí)間的任務(wù)執(zhí)行和反饋。當(dāng)一個(gè)動(dòng)作在執(zhí)行過(guò)程中被中斷，以下哪種處理方式是合理的？（）A.立即停止動(dòng)作，不做任何后續(xù)處理B.嘗試恢復(fù)動(dòng)作的執(zhí)行C.回滾到動(dòng)作的初始狀態(tài)，重新開(kāi)始D.根據(jù)具體情況采取不同的處理策略19、在基于ROS的機(jī)器人項(xiàng)目中，需要對(duì)機(jī)器人的軟件進(jìn)行版本管理和代碼復(fù)用。以下哪種方式能夠更好地組織和管理ROS相關(guān)的代碼和功能包，方便團(tuán)隊(duì)協(xié)作和項(xiàng)目維護(hù)？（）A.使用單獨(dú)的代碼倉(cāng)庫(kù)，不進(jìn)行分類和版本控制B.利用ROS的catkin工作空間，結(jié)合版本控制系統(tǒng)如GitC.將所有代碼放在一個(gè)文件夾中，手動(dòng)管理D.不進(jìn)行代碼管理，每次重新編寫20、在基于ROS的機(jī)器人軟件開(kāi)發(fā)中，需要對(duì)代碼進(jìn)行版本管理和協(xié)作開(kāi)發(fā)。以下哪種版本控制系統(tǒng)與ROS結(jié)合使用較為方便？（）A.GitB.SVNC.MercurialD.CVS21、在ROS環(huán)境下，對(duì)于機(jī)器人的軌跡規(guī)劃，以下哪種方法能夠生成平滑且符合動(dòng)力學(xué)約束的運(yùn)動(dòng)軌跡？（）A.五次多項(xiàng)式插值B.樣條曲線擬合C.貝塞爾曲線D.B樣條曲線。假設(shè)機(jī)器人需要執(zhí)行復(fù)雜的連續(xù)動(dòng)作，如機(jī)械臂的抓取操作，軌跡需要滿足關(guān)節(jié)速度、加速度等動(dòng)力學(xué)約束，同時(shí)保證運(yùn)動(dòng)的平滑性，上述哪種方法能夠更好地生成理想的軌跡，并詳細(xì)解釋其原理和參數(shù)設(shè)置22、在ROS中，當(dāng)需要對(duì)機(jī)器人的行為進(jìn)行決策時(shí)，通常會(huì)使用有限狀態(tài)機(jī)（FiniteStateMachine）。假設(shè)機(jī)器人在巡邏任務(wù)中有巡邏、發(fā)現(xiàn)異常和返回基地等狀態(tài)，以下關(guān)于有限狀態(tài)機(jī)的描述，正確的是？（）A.狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換是隨機(jī)的，不受任何條件約束B(niǎo).有限狀態(tài)機(jī)只能處理簡(jiǎn)單的任務(wù)，不適合復(fù)雜的決策邏輯C.可以通過(guò)定義狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件和動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的行為決策D.有限狀態(tài)機(jī)的性能會(huì)隨著狀態(tài)數(shù)量的增加而顯著下降23、假設(shè)在ROS中開(kāi)發(fā)一個(gè)用于醫(yī)療康復(fù)的機(jī)器人，需要實(shí)現(xiàn)精確的力控制和柔順運(yùn)動(dòng)，以適應(yīng)患者的不同需求和身體狀況。以下哪種控制方法和傳感器可能會(huì)被用于力感知和控制？（）A.力傳感器和阻抗控制B.位置傳感器和力/位混合控制C.觸覺(jué)傳感器和自適應(yīng)控制D.以上都有可能24、ROS中的服務(wù)可以有多個(gè)客戶端同時(shí)請(qǐng)求，這種特性被稱為（）（）A.一對(duì)多服務(wù)B.多對(duì)一服務(wù)C.多對(duì)多服務(wù)D.一對(duì)一服務(wù)25、在基于ROS的機(jī)器人學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，當(dāng)需要讓機(jī)器人通過(guò)與環(huán)境的交互來(lái)不斷改進(jìn)其行為時(shí)，以下哪種學(xué)習(xí)方法可能是最適合的？（）A.監(jiān)督學(xué)習(xí)B.強(qiáng)化學(xué)習(xí)C.無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)D.半監(jiān)督學(xué)習(xí)請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)明每個(gè)學(xué)習(xí)方法在機(jī)器人與環(huán)境交互學(xué)習(xí)中的特點(diǎn)和應(yīng)用可能性二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）說(shuō)明ROS中的畜牧養(yǎng)殖科學(xué)管理機(jī)器人中的管理科學(xué)性體現(xiàn)。2、（本題5分）簡(jiǎn)述ROS中的參數(shù)（Parameter）及其用途。3、（本題5分）說(shuō)明ROS中的硬件在環(huán)測(cè)試技術(shù)。4、（本題5分）ROS中的可視化工具（如RViz）有哪些主要功能？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設(shè)計(jì)一個(gè)木耳養(yǎng)殖場(chǎng)木耳澆水與采摘機(jī)器人的精準(zhǔn)澆水與采摘系統(tǒng)。2、（本題5分）使用ROS為物流包裝機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)包裝材料選擇和包裝方式優(yōu)化系統(tǒng)。3、（本題5分）基于ROS構(gòu)建一個(gè)醫(yī)療機(jī)器人的手術(shù)輔助系統(tǒng)，能夠精確控制器械的運(yùn)動(dòng)。4、（本題5分）利用ROS開(kāi)發(fā)一個(gè)酒廠酒桶搬運(yùn)機(jī)器人的穩(wěn)定搬運(yùn)與擺放系統(tǒng)。5、（本題5分）使用ROS為電力巡檢機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)線路故障檢測(cè)和報(bào)告系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）在機(jī)器人的人機(jī)協(xié)作場(chǎng)景中，ROS需要保障人員的安全并實(shí)現(xiàn)自然流暢的交互。請(qǐng)綜合分析ROS在人機(jī)安全機(jī)制、交互接口設(shè)計(jì)和意圖