西安工業(yè)大學(xué)《機(jī)器學(xué)習(xí)及應(yīng)用》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)及應(yīng)用》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30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、當(dāng)使用ROS進(jìn)行機(jī)器人的仿真和調(diào)試時，需要選擇合適的仿真工具和環(huán)境?？紤]到真實(shí)性和可擴(kuò)展性，以下哪種仿真工具可能更適合？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.以上都有可能2、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人導(dǎo)航時，需要考慮環(huán)境地圖的構(gòu)建和更新。假設(shè)機(jī)器人所處的環(huán)境經(jīng)常發(fā)生變化，以下哪種地圖表示方式更適合這種動態(tài)環(huán)境？（）A.柵格地圖B.拓?fù)涞貓DC.特征地圖D.以上都不適合3、在ROS中，動作（Action）常用于需要長時間執(zhí)行且需要反饋的任務(wù)。假設(shè)一個機(jī)器人執(zhí)行抓取物體的動作，如果在執(zhí)行過程中遇到意外阻礙，應(yīng)該如何處理？（）A.停止動作并報告錯誤B.嘗試強(qiáng)行完成動作C.忽略阻礙，繼續(xù)執(zhí)行D.自動切換到備用動作4、在使用ROS開發(fā)機(jī)器人應(yīng)用時，需要對機(jī)器人的運(yùn)動進(jìn)行控制。假設(shè)要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人沿著一條特定的路徑移動，需要精確控制其速度和位置。以下哪種ROS功能包或工具最適合用于此任務(wù)？（）A.MoveIt!B.GazeboC.RVizD.TF5、在ROS中，用于控制機(jī)器人運(yùn)動速度的消息類型通常是（）（）A.TwistB.PoseC.PointD.Quaternion6、ROS中的任務(wù)調(diào)度策略對于系統(tǒng)資源的利用效率有很大影響。如果調(diào)度策略不合理，可能會導(dǎo)致什么情況？（）A.某些任務(wù)長時間等待，資源浪費(fèi)B.系統(tǒng)性能提升C.任務(wù)執(zhí)行更公平D.資源自動優(yōu)化分配7、在一個ROS系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主充電和能源補(bǔ)充策略。以下哪種方法和技術(shù)可能會被用于自主充電？（）A.無線充電技術(shù)和充電站點(diǎn)定位B.電池管理系統(tǒng)和剩余電量估算C.自主導(dǎo)航到充電位置和對接控制D.以上都有可能8、ROS中的包（Package）是組織代碼和資源的基本單元。假設(shè)一個大型機(jī)器人項目包含多個功能模塊，以下關(guān)于包的劃分和管理原則，正確的是：（）A.將所有功能放在一個大包中，方便統(tǒng)一管理和編譯B.按照功能相關(guān)性將代碼拆分成多個小包，提高代碼的可維護(hù)性和可復(fù)用性C.包的數(shù)量越少越好，以減少系統(tǒng)的復(fù)雜性D.包的劃分隨意，對項目開發(fā)沒有太大影響9、當(dāng)在ROS中開發(fā)機(jī)器人應(yīng)用時，需要對機(jī)器人的模型進(jìn)行描述。假設(shè)一個輪式移動機(jī)器人，需要定義其幾何形狀、關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動學(xué)參數(shù)等。以下關(guān)于ROS中機(jī)器人模型描述的方式，哪一項是不正確的？（）A.使用URDF（UnifiedRobotDescriptionFormat）文件來描述機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和參數(shù)B.可以在URDF文件中定義機(jī)器人的傳感器和執(zhí)行器C.一旦定義了機(jī)器人的URDF模型，就不能對其進(jìn)行修改和擴(kuò)展D.可以使用第三方工具將CAD模型轉(zhuǎn)換為ROS可識別的URDF格式10、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的動作客戶端（ActionClient）主要用于發(fā)起哪種類型的請求？（）（）A.一次性任務(wù)請求B.周期性任務(wù)請求C.長時間運(yùn)行的任務(wù)請求D.以上都不是11、在ROS中，要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與外部設(shè)備（如傳感器、執(zhí)行器）的通信，以下哪種接口協(xié)議較為常見？（）A.USBB.CANC.EthernetD.SerialPort。假設(shè)機(jī)器人系統(tǒng)需要連接多種不同類型的設(shè)備，數(shù)據(jù)傳輸速率和實(shí)時性要求各不相同，上述哪種接口協(xié)議能夠提供更靈活和可靠的通信支持，并分析其在ROS中的配置和使用要點(diǎn)12、ROS支持機(jī)器人的仿真測試和實(shí)際硬件測試。假設(shè)在開發(fā)過程中需要頻繁地進(jìn)行測試和驗證，為了提高測試效率和減少對硬件的依賴，以下哪種測試策略最為合理？（）A.優(yōu)先進(jìn)行仿真測試，然后結(jié)合硬件測試B.只進(jìn)行硬件測試，忽略仿真測試C.完全依賴仿真測試，不進(jìn)行硬件測試D.隨機(jī)選擇測試方式13、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的軟件更新和維護(hù)是一個重要的問題。假設(shè)一個運(yùn)行中的機(jī)器人系統(tǒng)需要進(jìn)行軟件升級，同時要確保升級過程不影響正在進(jìn)行的任務(wù)，并保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。以下哪種軟件更新策略能夠滿足這些要求？（）A.在線熱更新B.離線更新C.逐步更新D.以上策略結(jié)合使用14、ROS中的Gazebo可以模擬機(jī)器人與環(huán)境的物理交互。當(dāng)需要模擬復(fù)雜的物理材質(zhì)和力學(xué)特性時，以下哪種方法可以提高模擬的真實(shí)性？（）A.使用更精確的物理模型B.調(diào)整物理參數(shù)和摩擦系數(shù)C.引入第三方物理引擎D.以上方法都可以15、當(dāng)機(jī)器人在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中移動時，地形適應(yīng)能力是重要的。假設(shè)機(jī)器人需要穿越崎嶇不平的地面，有石頭、水坑和斜坡。以下哪種移動機(jī)構(gòu)能夠更好地適應(yīng)這種復(fù)雜地形，同時保持穩(wěn)定的運(yùn)動？（）A.輪式移動機(jī)構(gòu)B.履帶式移動機(jī)構(gòu)C.腿式移動機(jī)構(gòu)D.復(fù)合式移動機(jī)構(gòu)16、以下哪個是機(jī)器人操作系統(tǒng)中用于記錄和回放機(jī)器人數(shù)據(jù)的工具？（）（）A.rosbagB.rqt_logger_levelC.rqt_plotD.以上都不是17、在機(jī)器人的路徑規(guī)劃中，需要考慮機(jī)器人的動力學(xué)特性，如慣性和摩擦力。假設(shè)一個具有較大慣性的機(jī)器人需要在狹窄空間內(nèi)快速移動。以下哪種路徑規(guī)劃方法能夠充分考慮這些動力學(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.基于人工勢場的路徑規(guī)劃18、當(dāng)使用ROS開發(fā)一個用于教育的機(jī)器人時，需要考慮用戶友好的編程接口和教學(xué)功能。以下哪種編程模式和教學(xué)工具可能會被集成到機(jī)器人系統(tǒng)中？（）A.圖形化編程和互動式教學(xué)課程B.腳本編程和虛擬實(shí)驗室C.基于Python的編程和案例庫D.以上都有可能19、ROS支持多種機(jī)器人傳感器的集成。假設(shè)有一個配備了激光雷達(dá)、攝像頭和慣性測量單元（IMU）的機(jī)器人。在處理這些傳感器的數(shù)據(jù)融合時，以下哪種方法通常被采用？（）A.簡單平均法B.卡爾曼濾波C.冒泡排序D.選擇其中一個傳感器的數(shù)據(jù)作為主要依據(jù)，忽略其他傳感器20、ROS中的參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）用于存儲和管理全局參數(shù)。假設(shè)一個機(jī)器人系統(tǒng)有多個節(jié)點(diǎn)需要訪問相同的配置參數(shù)，以下關(guān)于參數(shù)服務(wù)器使用的描述，正確的是：（）A.每個節(jié)點(diǎn)都應(yīng)該獨(dú)立存儲參數(shù)，避免依賴參數(shù)服務(wù)器，以提高可靠性B.參數(shù)服務(wù)器能夠方便地實(shí)現(xiàn)參數(shù)的共享和動態(tài)修改，適合這種多節(jié)點(diǎn)訪問的情況C.參數(shù)服務(wù)器會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，應(yīng)盡量減少使用，通過消息傳遞參數(shù)D.參數(shù)服務(wù)器只適用于存儲少量關(guān)鍵參數(shù)，對于大量參數(shù)不適用21、在ROS系統(tǒng)中，對于機(jī)器人的運(yùn)動平滑性控制，以下哪種方法能夠有效地減少抖動和沖擊？（）A.軌跡規(guī)劃中的平滑處理B.增加運(yùn)動速度C.減少運(yùn)動精度D.不進(jìn)行任何處理請解釋每個選項對運(yùn)動平滑性的影響以及為何某個選項能夠減少抖動和沖擊22、假設(shè)要在ROS中實(shí)現(xiàn)一個能夠在水下環(huán)境工作的機(jī)器人，以下哪種防水和密封設(shè)計以及材料選擇是關(guān)鍵的？（）A.橡膠密封圈與不銹鋼外殼B.塑料外殼與膠水密封C.玻璃纖維外殼與硅膠密封D.不做特殊處理請詳細(xì)說明每個選項在水下環(huán)境中的防水性能和可靠性23、ROS中的Gazebo仿真環(huán)境可以模擬機(jī)器人的物理特性和環(huán)境交互。假設(shè)要在Gazebo中模擬一個帶有彈性關(guān)節(jié)和摩擦的機(jī)械臂，以下關(guān)于仿真設(shè)置的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以在Gazebo中定義機(jī)械臂的模型、材料屬性和關(guān)節(jié)參數(shù)B.通過添加傳感器插件，可以模擬傳感器的輸出，如力傳感器和位置傳感器C.Gazebo中的仿真結(jié)果完全準(zhǔn)確，無需與實(shí)際實(shí)驗進(jìn)行對比和驗證D.可以在Gazebo中設(shè)置不同的物理引擎和仿真參數(shù)，以滿足不同的需求24、ROS中的可視化工具（rqt）可以幫助開發(fā)者監(jiān)控和調(diào)試系統(tǒng)。如果可視化工具顯示的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，可能的原因是什么？（）A.節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)錯誤B.可視化工具配置錯誤C.網(wǎng)絡(luò)延遲導(dǎo)致數(shù)據(jù)更新不及時D.以上都有可能25、當(dāng)使用ROS控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動時，以下哪種控制器類型常用于實(shí)現(xiàn)精確的位置控制？（）A.PID控制器B.模糊控制器C.自適應(yīng)控制器D.魯棒控制器。假設(shè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)需要高精度地到達(dá)指定位置，并且在受到外界干擾時仍能保持穩(wěn)定，上述哪種控制器能夠更好地滿足這一要求，并詳細(xì)說明其控制原理和參數(shù)調(diào)整方法26、ROS中的日志（Log）功能用于記錄系統(tǒng)運(yùn)行信息。如果日志記錄過于詳細(xì)，會帶來什么后果？（）A.占用大量存儲空間B.有助于快速定位問題C.系統(tǒng)性能提升D.對系統(tǒng)沒有影響27、當(dāng)在ROS中進(jìn)行機(jī)器人路徑規(guī)劃時，以下哪種算法常用于在復(fù)雜環(huán)境中找到最優(yōu)路徑？（）A.A*算法B.Dijkstra算法C.RRT算法D.蟻群算法。假設(shè)機(jī)器人需要在充滿障礙物的室內(nèi)環(huán)境中快速找到一條從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的最短且無碰撞路徑，同時考慮環(huán)境的動態(tài)變化，上述哪種算法更適合，并闡述其特點(diǎn)和適用場景28、當(dāng)開發(fā)機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)時，地圖構(gòu)建是重要的基礎(chǔ)。假設(shè)機(jī)器人需要在一個大型室內(nèi)環(huán)境中自主導(dǎo)航，該環(huán)境包含多個房間和走廊。以下哪種地圖表示方法能夠有效地存儲環(huán)境信息，同時支持快速的路徑規(guī)劃和更新？（）A.柵格地圖B.拓?fù)涞貓DC.特征地圖D.占用網(wǎng)格地圖29、ROS中的動作（Action）是一種用于長時間任務(wù)的通信機(jī)制。假設(shè)一個機(jī)器人需要執(zhí)行一個復(fù)雜的搜索任務(wù)，其狀態(tài)包括正在搜索、找到目標(biāo)和任務(wù)完成。以下關(guān)于動作通信的描述，正確的是？（）A.動作通信只能單向傳遞信息，從客戶端到服務(wù)器B.客戶端可以在任務(wù)執(zhí)行過程中隨時取消任務(wù)C.服務(wù)器無法向客戶端反饋任務(wù)的中間狀態(tài)D.動作通信不支持任務(wù)的超時處理30、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于發(fā)布機(jī)器人動作指令的主題通常以什么命名？（）（）A./robot_actionB./action/robotC./cmd_action/robotD.以上都不是二、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在機(jī)器人的智能養(yǎng)殖系統(tǒng)中，探討機(jī)器人操作系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)對牲畜的健康監(jiān)測、飼料投喂和環(huán)境控制，以及如何提高養(yǎng)殖效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低勞動力成本和環(huán)境污染。2、（本題5分）在文物修復(fù)工作中，機(jī)器人用于精細(xì)的修復(fù)操作。深入研究機(jī)器人操作系統(tǒng)在文物材質(zhì)分析、修復(fù)工具控制、修復(fù)過程記錄和保護(hù)措施執(zhí)行方面的關(guān)鍵技術(shù)，分析操作系統(tǒng)如何保障文物修復(fù)的質(zhì)量和原真性。3、（本題5分）對于具有觸覺反饋的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，ROS在力反饋控制和訓(xùn)練方案制定方面具有重要作用。請深入綜合分析ROS中的技術(shù)實(shí)現(xiàn)和康復(fù)效果評估方法。4、（本題5分）考慮一個基于ROS的礦山探測機(jī)器人項目，用于地下礦產(chǎn)資源的勘探。綜合分析ROS在地下導(dǎo)航、地質(zhì)信息采集、設(shè)備可靠性以及通信受限環(huán)境下的工作模式。5、（本題5分）考慮一個基于ROS的果園采摘和植保機(jī)器人項目，能夠進(jìn)行水果采摘和病蟲害防治。綜合分析ROS在果樹識別、采摘動作控制、農(nóng)藥精準(zhǔn)噴灑以及果園復(fù)雜地形適應(yīng)方面的要點(diǎn)和困難。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）說明ROS中的醫(yī)學(xué)