晉中師范高等?？茖W(xué)?！稒C(jī)器學(xué)習(xí)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

裝訂線裝訂線PAGE2第1頁，共3頁晉中師范高等?？茖W(xué)校

《機(jī)器學(xué)習(xí)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20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，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的軌跡跟蹤控制，常常使用反饋控制算法。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人需要跟蹤一條給定的軌跡，以下關(guān)于軌跡跟蹤控制的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.可以使用PID控制器根據(jù)機(jī)器人的當(dāng)前位置和目標(biāo)軌跡的偏差來生成控制指令B.模型預(yù)測(cè)控制（ModelPredictiveControl）可以考慮系統(tǒng)的約束和未來的預(yù)測(cè)信息，提高控制性能C.自適應(yīng)控制可以根據(jù)機(jī)器人系統(tǒng)的參數(shù)變化自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)D.軌跡跟蹤控制只需要考慮位置誤差，速度和加速度誤差可以忽略2、ROS（RobotOperatingSystem）的主要特點(diǎn)不包括（）（）A.開源B.跨平臺(tái)C.閉源D.分布式3、在機(jī)器人的路徑規(guī)劃中，需要考慮機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)特性，如慣性和摩擦力。假設(shè)一個(gè)具有較大慣性的機(jī)器人需要在狹窄空間內(nèi)快速移動(dòng)。以下哪種路徑規(guī)劃方法能夠充分考慮這些動(dòng)力學(xué)因素，生成可行的路徑？（）A.基于物理模型的路徑規(guī)劃B.基于啟發(fā)式搜索的路徑規(guī)劃C.基于隨機(jī)采樣的路徑規(guī)劃D.基于人工勢(shì)場(chǎng)的路徑規(guī)劃4、在ROS中，動(dòng)作（Action）是一種更復(fù)雜的通信模式，結(jié)合了目標(biāo)設(shè)定、反饋和結(jié)果。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人的抓取任務(wù)使用動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)，在執(zhí)行過程中會(huì)不斷反饋?zhàn)ト〉倪M(jìn)度和狀態(tài)。以下關(guān)于ROS動(dòng)作通信的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.動(dòng)作客戶端可以在任務(wù)執(zhí)行過程中隨時(shí)取消動(dòng)作B.動(dòng)作服務(wù)器在執(zhí)行動(dòng)作時(shí)，只能按照預(yù)定的步驟進(jìn)行，不能根據(jù)反饋進(jìn)行調(diào)整C.動(dòng)作的反饋信息可以幫助客戶端了解任務(wù)的執(zhí)行情況，并做出相應(yīng)的決策D.動(dòng)作通信可以用于需要長(zhǎng)時(shí)間執(zhí)行且具有中間狀態(tài)的復(fù)雜任務(wù)5、在ROS系統(tǒng)中，對(duì)于機(jī)器人的動(dòng)態(tài)建模和仿真，以下哪種工具或軟件包可能是最常用的？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.OpenRAVE請(qǐng)分別介紹每個(gè)選項(xiàng)的特點(diǎn)和在機(jī)器人動(dòng)態(tài)建模與仿真中的應(yīng)用廣泛性6、ROS中的動(dòng)作客戶端（ActionClient）需要實(shí)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7、在ROS系統(tǒng)中，對(duì)于機(jī)器人的能源管理和優(yōu)化，以下哪種策略可能最為有效？（）A.動(dòng)態(tài)調(diào)整功率消耗B.固定能源分配C.僅在低電量時(shí)采取措施D.不考慮能源管理請(qǐng)分別解釋每個(gè)選項(xiàng)在能源管理和優(yōu)化中的思路和可能達(dá)到的效果8、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9、當(dāng)在ROS中開發(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10、在ROS中，對(duì)于機(jī)器人的安全機(jī)制設(shè)計(jì)，需要考慮防止機(jī)器人對(duì)人員和環(huán)境造成傷害。假設(shè)機(jī)器人在工作過程中遇到異常情況，以下哪種安全措施能夠及時(shí)停止機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，保障安全？（）A.依靠人工緊急停止按鈕B.設(shè)置軟件的安全閾值，自動(dòng)停止C.不采取任何安全措施D.降低機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度，減少危險(xiǎn)11、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)可以通過哪種方式進(jìn)行多線程編程？（）（）A.C++標(biāo)準(zhǔn)庫多線程B.Python的threading模塊C.ROS的多線程機(jī)制D.以上都是12、在ROS中，對(duì)于機(jī)器人的任務(wù)調(diào)度和資源分配，需要考慮多個(gè)并發(fā)的任務(wù)和有限的計(jì)算資源。假設(shè)有多個(gè)不同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)同時(shí)請(qǐng)求資源，以下哪種調(diào)度策略能夠更好地平衡系統(tǒng)性能和任務(wù)的及時(shí)性？（）A.先到先服務(wù)調(diào)度B.優(yōu)先級(jí)調(diào)度C.隨機(jī)調(diào)度D.平均分配資源調(diào)度13、在ROS中，對(duì)于機(jī)器人的軟件開發(fā)過程，需要遵循一定的代碼規(guī)范和風(fēng)格。以下哪種做法能夠提高代碼的可讀性和可維護(hù)性？（）A.統(tǒng)一的變量命名和函數(shù)注釋B.隨意的代碼風(fēng)格，不做規(guī)范C.只關(guān)注功能實(shí)現(xiàn)，不考慮代碼風(fēng)格D.不寫注釋，依靠代碼本身理解14、ROS中的啟動(dòng)文件（LaunchFile）用于方便地啟動(dòng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)和配置參數(shù)。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的啟動(dòng)需要同時(shí)啟動(dòng)多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)和控制節(jié)點(diǎn)，并設(shè)置一些全局參數(shù)。以下關(guān)于啟動(dòng)文件的描述，正確的是？（）A.啟動(dòng)文件只能以XML格式編寫，語法復(fù)雜B.啟動(dòng)文件中不能包含條件判斷和循環(huán)語句C.可以在啟動(dòng)文件中指定節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行順序和依賴關(guān)系D.啟動(dòng)文件不能動(dòng)態(tài)修改節(jié)點(diǎn)的參數(shù)值15、在機(jī)器人的路徑規(guī)劃中，需要考慮動(dòng)態(tài)障礙物的運(yùn)動(dòng)。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人在移動(dòng)過程中，周圍有其他移動(dòng)的物體。以下哪種路徑規(guī)劃算法能夠?qū)崟r(shí)更新路徑，以避開動(dòng)態(tài)障礙物？（）A.動(dòng)態(tài)窗口算法B.快速擴(kuò)展隨機(jī)樹算法C.實(shí)時(shí)A*算法D.以上算法均可16、ROS中的RViz可視化工具可以用于展示機(jī)器人的狀態(tài)和數(shù)據(jù)。當(dāng)需要同時(shí)展示多個(gè)不同類型的數(shù)據(jù)，并且要求能夠交互地調(diào)整顯示效果時(shí)，以下哪種方式是最有效的？（）A.使用多個(gè)不同的RViz窗口分別顯示不同的數(shù)據(jù)B.在一個(gè)RViz窗口中創(chuàng)建多個(gè)面板來顯示不同的數(shù)據(jù)C.使用自定義的插件來擴(kuò)展RViz的顯示功能D.以上方法都可以17、假設(shè)要在ROS中實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制，以下哪種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和協(xié)議的組合是較為合適的？（）A.Wi-Fi與TCP/IPB.藍(lán)牙與UDPC.Zigbee與HTTPD.4G與FTP請(qǐng)分析每個(gè)選項(xiàng)在遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制中的性能、穩(wěn)定性和適用范圍18、當(dāng)在ROS中進(jìn)行機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)仿真時(shí)，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(shè)需要在虛擬環(huán)境中對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和力學(xué)特性進(jìn)行精確模擬，以驗(yàn)證控制算法和規(guī)劃策略的有效性，上述哪個(gè)仿真軟件能夠提供更真實(shí)和全面的仿真支持，并說明其與ROS的集成方法和應(yīng)用場(chǎng)景19、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個(gè)需要與外部系統(tǒng)進(jìn)行集成的機(jī)器人應(yīng)用時(shí)，例如與工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備或其他軟件系統(tǒng)進(jìn)行交互。以下哪種接口和協(xié)議的選擇能夠最有效地實(shí)現(xiàn)這種集成，同時(shí)保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性？（）A.使用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)通信協(xié)議，如ModbusB.自定義專用的接口和協(xié)議C.依賴中間件進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸D.不進(jìn)行集成，獨(dú)立運(yùn)行20、在機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）中，當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的同步通信時(shí)，以下哪種機(jī)制通常被采用？（）A.話題（Topic）B.服務(wù)（Service）C.動(dòng)作（Action）D.參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）。假設(shè)多個(gè)機(jī)器人傳感器節(jié)點(diǎn)需要在特定時(shí)間間隔內(nèi)同步發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，上述哪種通信機(jī)制能夠更好地滿足這種嚴(yán)格的同步需求，并說明其工作原理和優(yōu)勢(shì)二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）說明ROS中的系統(tǒng)維護(hù)和支持策略。2、（本題5分）解釋如何在ROS中實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自適應(yīng)控制。3、（本題5分）簡(jiǎn)述ROS中的材料科學(xué)研究機(jī)器人中的樣品處理方法。4、（本題5分）ROS中的運(yùn)動(dòng)控制接口有哪些常見類型？5、（本題5分）解釋ROS中的日志記錄和分析方法。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在ROS中創(chuàng)建一個(gè)巡檢機(jī)器人的圖像識(shí)別系統(tǒng)，能夠檢測(cè)設(shè)備異常。2、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個(gè)機(jī)器人的語音合成和情感表達(dá)系統(tǒng)，使交流更自然。3、（本題5分）基于ROS構(gòu)建一個(gè)機(jī)器人的自主目標(biāo)識(shí)別和顏色匹配系統(tǒng)。4、（本題5分）基于ROS構(gòu)建一個(gè)機(jī)器人的自主目標(biāo)跟蹤和角度調(diào)整系統(tǒng)。5、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個(gè)杏鮑菇養(yǎng)殖場(chǎng)杏鮑菇監(jiān)測(cè)與采摘機(jī)器人的生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)與采摘系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）在城市軌道交通系統(tǒng)中，機(jī)器人用于軌道檢測(cè)、設(shè)備維護(hù)和車站清潔工作。深入探討機(jī)器人操作系統(tǒng)在軌道狀況評(píng)估、維護(hù)任務(wù)規(guī)劃、清潔區(qū)域識(shí)別和與軌道交通控制系統(tǒng)集成方面的關(guān)鍵技術(shù)，分析操作