南京大學金陵學院《機器學習工程實踐》2023-2024學年第二學期期末試卷

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《機器學習工程實踐》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、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、ROS中的服務（Service）通信模式常用于請求-響應類型的交互。假設有一個機器人的導航節(jié)點提供了一個獲取當前位置的服務，其他節(jié)點可以向其發(fā)送請求并獲取響應。以下關于ROS服務通信的描述，哪一項是不正確的？（）A.服務通信是一對一的，即一個服務請求只能由一個服務提供者響應B.服務請求和響應的數(shù)據(jù)類型是在定義服務時確定的，并且在通信過程中不能更改C.服務通信的響應時間通常比話題通信更快，因為它是直接的請求-響應模式D.多個服務請求可以同時發(fā)送給同一個服務提供者，服務提供者會按照發(fā)送的順序依次處理2、當在ROS中開發(fā)一個需要長期運行的機器人系統(tǒng)時，需要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。假設機器人需要在無人值守的情況下連續(xù)工作數(shù)周甚至數(shù)月。以下哪種措施和技術的應用能夠最大程度地提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性？（）A.增加硬件冗余和軟件容錯機制B.定期重啟系統(tǒng)和更新軟件C.不采取任何特別措施，依靠系統(tǒng)自身D.減少功能模塊，降低系統(tǒng)復雜度3、在使用ROS進行機器人的路徑跟蹤控制時，如果傳感器噪聲較大，會對控制效果產(chǎn)生怎樣的影響？（）A.路徑跟蹤精度下降B.路徑跟蹤速度加快C.控制效果不受影響D.系統(tǒng)自動濾波降噪4、機器人操作系統(tǒng)中的實時性要求在某些應用中非常嚴格。假設一個工業(yè)機器人需要在毫秒級的時間內(nèi)完成對高速運動物體的抓取操作。以下哪種技術能夠確保系統(tǒng)滿足這種實時性要求？（）A.實時操作系統(tǒng)內(nèi)核B.硬件加速C.并行計算D.以上技術綜合應用5、假設在一個復雜的機器人應用場景中，需要對機器人的運動軌跡進行精確規(guī)劃和控制。使用ROS提供的工具和功能，以下哪種方法能夠更好地實現(xiàn)這一目標？該場景中機器人需要避開多個動態(tài)障礙物，并在有限的時間內(nèi)到達指定目標位置，同時滿足運動學和動力學約束。A.手動編寫運動控制代碼B.使用ROS中的MoveIt框架C.基于經(jīng)驗進行軌跡試錯D.隨機生成運動軌跡6、ROS中的動作服務器可以提供反饋信息。當動作執(zhí)行過程中出現(xiàn)異常，以下哪種反饋信息對故障診斷最有幫助？（）A.錯誤代碼B.詳細的錯誤描述C.動作執(zhí)行的中間狀態(tài)D.以上反饋信息都很重要7、當在ROS中進行機器人的動力學仿真時，以下哪種仿真軟件通常與ROS結(jié)合使用？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.MuJoCo。假設需要在虛擬環(huán)境中對機器人的運動和力學特性進行精確模擬，以驗證控制算法和規(guī)劃策略的有效性，上述哪個仿真軟件能夠提供更真實和全面的仿真支持，并說明其與ROS的集成方法和應用場景8、在使用ROS開發(fā)機器人的過程中，需要對機器人的軟件進行可維護性和可擴展性設計。以下哪種架構和設計原則能夠提高代碼的可維護性和未來的功能擴展能力？（）A.緊密耦合的架構，功能集中在少數(shù)模塊B.分層架構，模塊化設計，遵循接口規(guī)范C.混亂的代碼結(jié)構，不考慮設計原則D.不考慮可維護性和可擴展性，只關注當前功能實現(xiàn)9、在基于ROS的機器人自主探索任務中，如果環(huán)境建模不準確，會對探索效果產(chǎn)生怎樣的影響？（）A.機器人可能重復探索已訪問區(qū)域或錯過重要區(qū)域B.探索效率提高，更快完成任務C.機器人能夠準確避開障礙物D.系統(tǒng)自動重新建模10、假設在ROS中開發(fā)一個用于救援任務的機器人，需要具備在惡劣環(huán)境下的自主導航和通信能力。以下哪種導航算法和通信技術可能會被應用？（）A.慣性導航和衛(wèi)星通信B.基于地標識別的導航和短波通信C.磁導航和無線Mesh網(wǎng)絡D.以上都有可能11、ROS中的動作客戶端（ActionClient）需要實現(xiàn)以下哪些回調(diào)函數(shù)？（）（）A.active回調(diào)函數(shù)B.done回調(diào)函數(shù)C.feedback回調(diào)函數(shù)D.以上都是12、ROS中的感知功能對于機器人與環(huán)境的交互至關重要。假設機器人需要識別不同形狀和顏色的物體，以下哪種感知技術在ROS中可能被應用？（）A.語音識別B.機器視覺C.紅外感知D.超聲波感知13、當使用ROS開發(fā)一個用于考古挖掘的機器人時，需要考慮對文物的保護和精細操作。以下哪種控制方式和工具可能會被用于考古挖掘？（）A.力控操作和精細運動規(guī)劃B.視覺引導和觸覺反饋C.無損檢測技術和文物保護算法D.以上都有可能14、機器人的視覺系統(tǒng)在不同光照條件下可能會出現(xiàn)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(tǒng)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(diào)整C.光照不變特征提取D.以上方法均可15、在ROS中，進行機器人的任務規(guī)劃時，需要考慮任務的優(yōu)先級和資源分配。假設同時有多個任務等待執(zhí)行，以下關于任務調(diào)度策略的選擇，正確的是：（）A.采用先來先服務（FCFS）策略，簡單公平B.基于優(yōu)先級的調(diào)度策略，優(yōu)先執(zhí)行重要任務C.隨機調(diào)度策略，避免任務餓死D.以上調(diào)度策略都不適合機器人任務規(guī)劃16、ROS中的Gazebo是一個常用的機器人仿真環(huán)境。假設需要在Gazebo中模擬一個具有復雜物理特性的機器人和環(huán)境，以下關于Gazebo仿真的描述，正確的是？（）A.Gazebo只能模擬簡單的機器人運動，無法處理復雜的物理交互B.在Gazebo中進行仿真時，不需要考慮機器人的動力學模型C.Gazebo可以與ROS節(jié)點進行集成，實現(xiàn)仿真與實際控制的交互D.Gazebo的仿真結(jié)果與實際機器人的行為完全一致，無需進一步驗證17、在ROS框架下，對于機器人的傳感器融合算法，以下哪種方法能夠處理不同傳感器的采樣頻率差異？（）A.時間戳對齊B.卡爾曼濾波C.數(shù)據(jù)插值D.以上都是。假設機器人配備了多種采樣頻率不同的傳感器，如激光雷達、攝像頭和慣性測量單元，需要將它們的數(shù)據(jù)進行準確融合，上述哪種方法能夠有效地解決采樣頻率不一致的問題，并詳細說明其原理和在ROS中的實現(xiàn)18、假設要在ROS中實現(xiàn)機器人的遠程監(jiān)控和控制，以下哪種網(wǎng)絡技術和協(xié)議的組合是較為合適的？（）A.Wi-Fi與TCP/IPB.藍牙與UDPC.Zigbee與HTTPD.4G與FTP請分析每個選項在遠程監(jiān)控和控制中的性能、穩(wěn)定性和適用范圍19、ROS中的服務可以有多個客戶端同時請求，這種特性被稱為（）（）A.一對多服務B.多對一服務C.多對多服務D.一對一服務20、機器人操作系統(tǒng)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(jié)合使用21、在ROS中，用于發(fā)布和訂閱話題（Topic）的編程語言可以是（）（）A.C++B.PythonC.兩者皆可D.以上都不是22、在機器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點之間通過話題（Topic）進行通信。假設一個機器人系統(tǒng)中有兩個節(jié)點，一個負責傳感器數(shù)據(jù)采集，另一個負責數(shù)據(jù)分析。如果傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點發(fā)布的話題消息頻率過高，可能會導致什么問題？（）A.數(shù)據(jù)分析節(jié)點處理不過來，造成數(shù)據(jù)丟失B.系統(tǒng)性能提升，響應速度加快C.通信鏈路堵塞，系統(tǒng)崩潰D.對系統(tǒng)沒有明顯影響23、在機器人的軟件開發(fā)中，需要遵循一定的規(guī)范和標準，以提高代碼的可讀性、可維護性和可擴展性。假設一個大型機器人項目涉及多個開發(fā)團隊。以下哪種軟件開發(fā)方法和規(guī)范最適合這種情況？（）A.敏捷開發(fā)方法B.瀑布開發(fā)模型C.面向?qū)ο缶幊桃?guī)范D.以上方法和規(guī)范結(jié)合使用24、在使用ROS進行機器人的遠程監(jiān)控和控制時，需要確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院捅Ｃ苄浴Ｒ韵履姆N加密和認證方法能夠有效地保護通信內(nèi)容不被竊取和篡改？（）A.不進行加密和認證B.使用簡單的對稱加密算法C.采用公鑰基礎設施（PKI）進行加密和認證D.依靠網(wǎng)絡防火墻進行保護25、機器人操作系統(tǒng)中的參數(shù)服務器（ParameterServer）主要用于存儲什么類型的數(shù)據(jù)？（）（）A.常量B.變量C.配置參數(shù)D.以上都不是二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）ROS中的虛擬環(huán)境訓練方法。2、（本題5分）如何在ROS中實現(xiàn)高效的消息隊列管理？3、（本題5分）ROS中的目標識別和跟蹤是如何實現(xiàn)的？4、（本題5分）如何在ROS中實現(xiàn)機器人的智能物流搬運？三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）開發(fā)一個使用ROS的黑魚養(yǎng)殖場黑魚抓捕機器人的靈活抓捕與存儲系統(tǒng)。2、（本題5分）設計一個使用ROS的林蛙養(yǎng)殖場林蛙監(jiān)測與保護機器人的棲息地監(jiān)測與保護系統(tǒng)。3、（本題5分）創(chuàng)建一個在ROS中的舞臺燈光調(diào)整機器人的燈光布局與效果控制系統(tǒng)。4、（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(tǒng)。5、（本題5分）設計一個基于ROS的海白菜養(yǎng)殖場海白菜收集與處理機器人的快速收集與處理系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在機器人參與的災難救援場景中，如地震、火災等，分析機器人操作系統(tǒng)如何快速適應惡劣的