山西信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)原理》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線(xiàn)…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)山西信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院

《機(jī)器學(xué)習(xí)原理》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15個(gè)小題，每小題1分，共15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、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人路徑跟蹤控制時(shí)，假設(shè)機(jī)器人需要根據(jù)預(yù)設(shè)路徑實(shí)時(shí)調(diào)整速度和方向。以下哪種控制器可能最為適用？（）A.比例控制器B.積分控制器C.模糊控制器D.模型預(yù)測(cè)控制器2、機(jī)器人的視覺(jué)系統(tǒng)在不同光照條件下可能會(huì)出現(xiàn)性能下降。假設(shè)機(jī)器人需要在戶(hù)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(jué)系統(tǒng)在不同光照條件下的穩(wěn)定性和適應(yīng)性？（）A.多光源照明B.自動(dòng)曝光和白平衡調(diào)整C.光照不變特征提取D.以上方法均可3、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的可視化是非常重要的。假設(shè)需要實(shí)時(shí)顯示機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡、傳感器數(shù)據(jù)和模型等信息。以下關(guān)于ROS可視化工具的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.RViz（RobotVisualization）是一個(gè)常用的ROS可視化工具，可以顯示多種類(lèi)型的數(shù)據(jù)B.Gazebo是一個(gè)用于機(jī)器人仿真的工具，可以與ROS集成進(jìn)行可視化和物理模擬C.在可視化過(guò)程中，可以通過(guò)插件擴(kuò)展RViz和Gazebo的功能D.一旦在RViz或Gazebo中設(shè)置了可視化布局，就不能再進(jìn)行更改和調(diào)整4、當(dāng)在ROS中開(kāi)發(fā)一個(gè)需要與其他機(jī)器人或設(shè)備進(jìn)行無(wú)縫對(duì)接的機(jī)器人時(shí)，以下哪種接口標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的遵循是至關(guān)重要的？（）A.USBB.CANC.EthernetD.RS232請(qǐng)?jiān)敿?xì)解釋每個(gè)接口標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議在機(jī)器人對(duì)接中的應(yīng)用和重要性5、在機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點(diǎn)（Node）是基本的計(jì)算單元。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)中有多個(gè)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)不同的任務(wù)，如傳感器數(shù)據(jù)采集、運(yùn)動(dòng)控制和路徑規(guī)劃等。當(dāng)一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)需要與已存在的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時(shí)，通常會(huì)使用以下哪種方式？（）A.共享內(nèi)存B.消息隊(duì)列C.發(fā)布/訂閱（Publish/Subscribe）模式D.遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用（RPC）6、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的動(dòng)作客戶(hù)端（ActionClient）主要用于發(fā)起哪種類(lèi)型的請(qǐng)求？（）（）A.一次性任務(wù)請(qǐng)求B.周期性任務(wù)請(qǐng)求C.長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的任務(wù)請(qǐng)求D.以上都不是7、以下哪個(gè)是機(jī)器人操作系統(tǒng)中用于處理機(jī)器人導(dǎo)航狀態(tài)信息的消息類(lèi)型？（）（）A.nav_msgs/PathB.nav_msgs/OdometryC.nav_msgs/StatusD.以上都不是8、ROS中的導(dǎo)航功能包集（NavigationStack）為機(jī)器人的自主導(dǎo)航提供了一系列的算法和工具。假設(shè)一個(gè)移動(dòng)機(jī)器人需要在室內(nèi)環(huán)境中自主導(dǎo)航到指定目標(biāo)點(diǎn)，以下關(guān)于導(dǎo)航功能包集的使用，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.可以使用全局規(guī)劃器生成從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的大致路徑B.局部規(guī)劃器根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，避開(kāi)障礙物C.導(dǎo)航功能包集可以自動(dòng)適應(yīng)不同類(lèi)型的機(jī)器人和環(huán)境，無(wú)需進(jìn)行任何參數(shù)調(diào)整D.可以通過(guò)設(shè)置代價(jià)地圖（Costmap）來(lái)表示環(huán)境中的障礙物和可通行區(qū)域9、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(cè)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)10、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人的路徑規(guī)劃時(shí)，需要考慮機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)約束。假設(shè)機(jī)器人是一個(gè)輪式移動(dòng)機(jī)器人，以下哪種路徑規(guī)劃算法更適合？（）A.A*算法B.Dijkstra算法C.快速擴(kuò)展隨機(jī)樹(shù)（RRT）算法D.以上算法都需要根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇11、當(dāng)使用ROS開(kāi)發(fā)一個(gè)水下探測(cè)機(jī)器人時(shí)，需要考慮水壓對(duì)機(jī)器人結(jié)構(gòu)和電子設(shè)備的影響，以及水下通信的限制。以下哪種設(shè)計(jì)和技術(shù)可能有助于解決這些問(wèn)題？（）A.抗壓外殼設(shè)計(jì)和水聲通信編碼B.密封艙設(shè)計(jì)和水下定位系統(tǒng)C.低功耗電子設(shè)備和光學(xué)通信D.以上都有可能12、ROS中的啟動(dòng)文件（LaunchFile）用于一次性啟動(dòng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)和配置參數(shù)。當(dāng)啟動(dòng)文件中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，以下哪種處理方式是合適的？（）A.停止整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程B.忽略故障節(jié)點(diǎn)，繼續(xù)啟動(dòng)其他節(jié)點(diǎn)C.嘗試重新啟動(dòng)故障節(jié)點(diǎn)D.以上方式都可以，根據(jù)具體情況選擇13、在ROS中，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主導(dǎo)航，需要構(gòu)建地圖。假設(shè)使用激光雷達(dá)進(jìn)行環(huán)境掃描來(lái)創(chuàng)建地圖，以下哪種地圖表示方法在ROS中較為常見(jiàn)？（）A.柵格地圖B.拓?fù)涞貓DC.矢量地圖D.圖像地圖14、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15、在機(jī)器人的能源管理中，需要優(yōu)化能源消耗以延長(zhǎng)工作時(shí)間。假設(shè)一個(gè)移動(dòng)機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，不同的運(yùn)動(dòng)模式和速度對(duì)能源消耗有顯著影響。以下哪種能源管理策略能夠根據(jù)任務(wù)需求和環(huán)境條件動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)器人的行為，以降低能源消耗？（）A.基于模型的預(yù)測(cè)控制B.基于規(guī)則的節(jié)能策略C.自適應(yīng)能源優(yōu)化算法D.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與反饋控制二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）如何在ROS中實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤？2、（本題5分）解釋ROS中的虛擬環(huán)境模擬方法。3、（本題5分）簡(jiǎn)述ROS中的工業(yè)應(yīng)用中的系統(tǒng)集成挑戰(zhàn)。4、（本題5分）說(shuō)明如何在ROS中創(chuàng)建自定義消息和服務(wù)類(lèi)型。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在軍事應(yīng)用中，機(jī)器人如偵察機(jī)器人、排爆機(jī)器人等需要具備高度的自主性和可靠性。全面分析機(jī)器人操作系統(tǒng)在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境感知、目標(biāo)識(shí)別、戰(zhàn)術(shù)決策和抗干擾能力方面的重要性，討論操作系統(tǒng)如何適應(yīng)軍事任務(wù)的特殊性和保密性要求。2、（本題5分）對(duì)于具有自主清潔功能的公共交通車(chē)輛機(jī)器人，ROS在清潔區(qū)域規(guī)劃和污垢識(shí)別方面面臨挑戰(zhàn)。請(qǐng)深入綜合分析ROS中的技術(shù)實(shí)現(xiàn)和清潔效果評(píng)估方法。3、（本題5分）在一個(gè)智能倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)景中，ROS被用于控制移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行貨物搬運(yùn)。請(qǐng)深入分析如何利用ROS實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的定位與導(dǎo)航、貨物識(shí)別與抓取，以及在復(fù)雜倉(cāng)庫(kù)環(huán)境中的避障策略，并探討如何優(yōu)化系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。4、（本題5分）對(duì)于具有多個(gè)關(guān)節(jié)和復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制需求的擬人機(jī)器人，ROS在運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和協(xié)同控制方面起著關(guān)鍵作用。請(qǐng)?jiān)敿?xì)綜合分析ROS在這方面的算法實(shí)現(xiàn)、優(yōu)化策略，以及在實(shí)際應(yīng)用中可能遇到的精度和響應(yīng)速度的限制。5、（本題5分）在機(jī)器人的農(nóng)業(yè)播種和施肥應(yīng)用中，ROS怎樣精確控制作業(yè)參數(shù)和應(yīng)對(duì)土壤條件的變化。請(qǐng)?jiān)敿?xì)綜合分析ROS的控制策略、傳感器融合技術(shù)和自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)制。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）基于ROS構(gòu)建一個(gè)甲