周口師范學(xué)院《機器學(xué)習(xí)與混合現(xiàn)實》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁周口師范學(xué)院《機器學(xué)習(xí)與混合現(xiàn)實》

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批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20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開發(fā)多機器人協(xié)作系統(tǒng)時，以下哪種通信模式能夠?qū)崿F(xiàn)高效的任務(wù)分配和協(xié)調(diào)？（）A.廣播模式B.組播模式C.發(fā)布/訂閱模式D.請求/響應(yīng)模式。假設(shè)多個機器人需要根據(jù)環(huán)境變化動態(tài)地分配任務(wù)，快速共享信息和協(xié)同工作，上述哪種通信模式能夠提供更靈活和實時的協(xié)作支持，并分析其在多機器人系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢2、假設(shè)要在ROS中開發(fā)一個能夠在復(fù)雜環(huán)境中自主探索的機器人，需要實現(xiàn)環(huán)境感知、地圖構(gòu)建和路徑規(guī)劃的集成。以下哪種技術(shù)和方法的組合能夠最有效地實現(xiàn)這一目標(biāo)？（）A.使用激光雷達進行環(huán)境感知，基于柵格地圖進行路徑規(guī)劃B.依靠視覺傳感器感知環(huán)境，利用拓?fù)涞貓D規(guī)劃路徑C.隨機感知環(huán)境，不構(gòu)建地圖，直接規(guī)劃路徑D.不進行自主探索，按照預(yù)設(shè)路線移動3、在機器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點（Node）是基本的計算單元。假設(shè)一個機器人系統(tǒng)中有多個節(jié)點負(fù)責(zé)不同的任務(wù)，如傳感器數(shù)據(jù)采集、運動控制和路徑規(guī)劃等。當(dāng)一個新的節(jié)點需要與已存在的節(jié)點進行通信時，通常會使用以下哪種方式？（）A.共享內(nèi)存B.消息隊列C.發(fā)布/訂閱（Publish/Subscribe）模式D.遠程過程調(diào)用（RPC）4、ROS中的動作反饋（ActionFeedback）通常包含以下哪些信息？（）（）A.任務(wù)進度B.中間狀態(tài)C.兩者皆有D.以上都不是5、ROS中的機器人模型可以通過URDF（統(tǒng)一機器人描述格式）來定義。假設(shè)要精確描述一個具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和關(guān)節(jié)的機器人，包括其幾何形狀、慣性參數(shù)和關(guān)節(jié)限制等。以下哪種方法在創(chuàng)建準(zhǔn)確和完整的URDF文件時最為有效？（）A.手動編寫URDF文件，根據(jù)測量和計算填寫參數(shù)B.使用圖形化的建模工具自動生成URDF文件C.參考其他類似機器人的URDF文件進行修改D.不使用URDF，采用其他模型描述方式6、在基于ROS的機器人項目中，需要對機器人的軟件進行測試和驗證，以確保其功能的正確性和穩(wěn)定性。以下哪種測試方法能夠全面地覆蓋各種可能的輸入和場景，提高測試的有效性？（）A.手動隨機測試B.基于單元測試的方法C.結(jié)合模擬環(huán)境進行集成測試D.不進行測試，直接部署7、ROS中的參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）使用哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲參數(shù)？（）（）A.字典B.列表C.數(shù)組D.樹8、在機器人操作系統(tǒng)中，用于控制機器人速度的消息類型通常是？（）（）A.geometry_msgs/TwistB.sensor_msgs/ImageC.std_msgs/StringD.以上都不是9、當(dāng)在ROS中進行機器人路徑規(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到目標(biāo)點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，并闡述其特點和適用場景10、ROS中的機器人操作系統(tǒng)性能評估需要綜合考慮多個指標(biāo)。以下哪個指標(biāo)對于衡量系統(tǒng)的實時響應(yīng)能力是最關(guān)鍵的？（）A.任務(wù)完成時間B.系統(tǒng)吞吐量C.響應(yīng)延遲D.資源利用率11、ROS中的TF（TransformFrame）庫用于管理機器人不同部件之間的坐標(biāo)變換。當(dāng)機器人的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，以下哪種方法可以快速更新TF樹？（）A.手動重新配置TF關(guān)系B.使用自動檢測和更新機制C.重新啟動整個ROS系統(tǒng)D.以上方法都不太可行12、在ROS中，對于機器人的任務(wù)調(diào)度和資源分配，需要考慮多個并發(fā)的任務(wù)和有限的計算資源。假設(shè)有多個不同優(yōu)先級的任務(wù)同時請求資源，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)的及時性？（）A.先到先服務(wù)調(diào)度B.優(yōu)先級調(diào)度C.隨機調(diào)度D.平均分配資源調(diào)度13、假設(shè)在一個基于ROS的機器人項目中，需要對機器人的傳感器數(shù)據(jù)進行實時處理和融合，比如激光雷達、攝像頭和慣性測量單元的數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)精確的環(huán)境感知和導(dǎo)航。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)處理技術(shù)和算法框架可能會被廣泛應(yīng)用？（）A.卡爾曼濾波B.粒子濾波C.深度學(xué)習(xí)框架D.以上都有可能14、當(dāng)使用ROS控制一個無人機進行自主飛行時，需要考慮空氣動力學(xué)、姿態(tài)控制和避障等多個方面。以下哪種控制算法和傳感器組合能夠提供穩(wěn)定和安全的飛行？（）A.PID控制器結(jié)合GPS和慣性傳感器B.模型預(yù)測控制器結(jié)合激光雷達和視覺傳感器C.自適應(yīng)控制器結(jié)合超聲波傳感器和氣壓計D.以上都有可能15、在ROS中，為了提高機器人系統(tǒng)的性能和實時性，通常會對節(jié)點進行優(yōu)化。假設(shè)一個節(jié)點處理大量數(shù)據(jù)導(dǎo)致性能瓶頸，以下哪種優(yōu)化方法可能最為有效？（）A.減少節(jié)點之間的通信次數(shù)B.使用更復(fù)雜的算法來處理數(shù)據(jù)C.增加節(jié)點的數(shù)量來分擔(dān)任務(wù)D.降低數(shù)據(jù)的采樣頻率16、ROS支持多種傳感器的集成和數(shù)據(jù)處理。假設(shè)一個移動機器人需要同時使用激光雷達、攝像頭和慣性測量單元（IMU）來感知環(huán)境。在融合這些傳感器的數(shù)據(jù)以獲得更全面和準(zhǔn)確的環(huán)境信息時，以下哪種數(shù)據(jù)融合算法和框架最適合？（）A.簡單的加權(quán)平均法B.卡爾曼濾波C.粒子濾波D.不進行數(shù)據(jù)融合，分別處理各個傳感器數(shù)據(jù)17、ROS支持多機器人協(xié)作的應(yīng)用開發(fā)。假設(shè)要實現(xiàn)多個機器人之間的任務(wù)分配和協(xié)調(diào)工作，以下關(guān)于協(xié)作策略和通信機制的選擇，正確的是：（）A.采用集中式控制策略，由一個中心節(jié)點進行任務(wù)分配和協(xié)調(diào)B.采用分布式控制策略，每個機器人自主決策并通過通信協(xié)商C.混合使用集中式和分布式策略，根據(jù)任務(wù)特點靈活選擇D.多機器人協(xié)作無法實現(xiàn)有效的任務(wù)分配和協(xié)調(diào)18、當(dāng)在ROS中開發(fā)機器人的導(dǎo)航功能時，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19、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個需要與人類進行密切交互的服務(wù)機器人時，以下哪種人機交互界面設(shè)計原則是最為重要的？（）A.簡潔直觀B.功能豐富C.色彩鮮艷D.動畫效果多請解釋每個選項在人機交互中的作用和重要性，并說明為何某個選項最為關(guān)鍵20、ROS支持多種機器人平臺。假設(shè)有一個輪式移動機器人和一個足式機器人，它們在使用ROS進行控制時，以下關(guān)于平臺差異的描述，正確的是？（）A.控制算法可以完全相同，無需針對不同平臺進行修改B.輪式機器人的運動模型比足式機器人簡單，因此控制更容易C.足式機器人在ROS中的配置和參數(shù)調(diào)整與輪式機器人完全不同D.不同平臺的機器人在使用相同的傳感器時，數(shù)據(jù)處理方式相同二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）ROS中的觸覺反饋處理。2、（本題5分）ROS在木材加工機器人中的實現(xiàn)。3、（本題5分）ROS中的虛擬環(huán)境訓(xùn)練方法。4、（本題5分）描述ROS在電子制造機器人中的應(yīng)用。5、（本題5分）說明ROS中的化學(xué)試劑精確調(diào)配機器人中的調(diào)配誤差降低。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在ROS中構(gòu)建一個鋼鐵廠鋼坯搬運機器人的高溫防護與搬運系統(tǒng)。2、（本題5分）設(shè)計一個使用ROS的海帶養(yǎng)殖場海帶收割與晾曬機器人的自動收割與晾曬系統(tǒng)。3、（本題5分）基于ROS構(gòu)建一個螃蟹種苗養(yǎng)殖場種苗喂養(yǎng)與疾病防控機器人的科學(xué)喂養(yǎng)與疾病預(yù)防系統(tǒng)。4、（本題5分）開發(fā)一個使用ROS的牡蠣養(yǎng)殖場牡蠣采集機器人的高效采集與分揀系統(tǒng)。5、（本題5分）使用ROS為建筑施工機器人設(shè)計一個材料搬運和精準(zhǔn)放置系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）ROS在機器人的物流配送應(yīng)用中，如何優(yōu)化路徑規(guī)劃和應(yīng)對交通擁堵等動態(tài)因素。請綜合分析相關(guān)的算法和策略，以及ROS在提高配送效率和降低成本方面的作用。2、（本題