江蘇師范大學科文學院《機器學習理論與實踐》2023-2024學年第一學期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁江蘇師范大學科文學院

《機器學習理論與實踐》2023-2024學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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TF變換在多機器人協(xié)作中非常重要。當多個機器人之間的相對位置發(fā)生變化時，如何快速更新TF信息？（）A.通過傳感器實時測量并更新B.使用通信協(xié)議在機器人之間傳遞位置變化信息C.結合地圖和定位信息進行推算D.以上方法可以結合使用2、在ROS系統(tǒng)中，對于機器人的自主決策能力提升，以下哪種方法能夠使機器人在復雜情況下做出更明智的選擇？（）A.增加決策規(guī)則B.基于案例的推理C.深度學習決策模型D.隨機決策請分別闡述每個選項在提升自主決策能力方面的作用和潛在問題3、當在ROS中構建機器人的感知系統(tǒng)時，以下哪種深度學習框架常用于處理圖像和點云數(shù)據(jù)？（）A.TensorFlowB.PyTorchC.Caffe2D.MXNet。假設需要讓機器人從復雜的環(huán)境數(shù)據(jù)中學習和識別物體、場景等信息，對模型的訓練效率和推理速度有較高要求，上述哪個深度學習框架在與ROS的結合中能夠提供更出色的性能，并說明其特點和在機器人感知中的應用實例4、ROS支持多種編程語言來開發(fā)節(jié)點。假設一個團隊中有不同編程背景的開發(fā)者，需要選擇一種語言來統(tǒng)一開發(fā)ROS應用，以確保代碼的可讀性、可維護性和可擴展性。以下哪種編程語言在ROS開發(fā)中通常被認為具有這些優(yōu)勢？（）A.C++B.PythonC.JavaD.由開發(fā)者自行選擇喜歡的語言5、在一個基于ROS的機器人視覺系統(tǒng)中，需要對攝像頭采集到的圖像進行處理和分析。圖像數(shù)據(jù)通常以較大的量進行傳輸。為了提高圖像傳輸?shù)男屎蛯崟r性，以下哪種方法是可行的？（）A.對圖像進行壓縮后再傳輸B.降低攝像頭的分辨率以減少數(shù)據(jù)量C.使用更高帶寬的網(wǎng)絡設備D.以上方法都可以結合使用6、ROS中的服務（Service）通常用于實現(xiàn)節(jié)點之間的請求-響應通信模式?？紤]一個機器人導航系統(tǒng)，其中一個節(jié)點提供路徑規(guī)劃服務，另一個節(jié)點請求路徑規(guī)劃。如果服務響應時間過長，以下哪種情況最有可能發(fā)生？（）A.機器人停止運動，等待響應B.機器人自行選擇隨機路徑前進C.系統(tǒng)自動切換到備用的路徑規(guī)劃算法D.機器人按照之前的路徑繼續(xù)前進7、當在ROS中進行機器人的路徑規(guī)劃時，需要考慮環(huán)境中的障礙物和機器人的運動約束。假設機器人需要在一個復雜的室內環(huán)境中找到一條最優(yōu)路徑到達目標點。以下哪種路徑規(guī)劃算法在處理這種復雜環(huán)境時表現(xiàn)最佳？（）A.A*算法B.蟻群算法C.隨機漫步算法D.不進行路徑規(guī)劃，隨機移動8、假設在一個ROS控制的工業(yè)機器人系統(tǒng)中，需要對機器人的運動進行精確的時間同步和控制?？紤]到多個關節(jié)的協(xié)同運動和外部事件的觸發(fā)，以下哪種方法能夠提供最準確的時間同步和控制精度？（）A.使用操作系統(tǒng)的默認時鐘B.借助外部的硬件時鐘同步設備C.通過網(wǎng)絡時間協(xié)議（NTP）進行同步D.不進行時間同步，依靠估計值9、在一個ROS控制的服務機器人系統(tǒng)中，需要與用戶進行自然的交互。以下哪種技術可以用于實現(xiàn)語音交互的情感識別？（）A.語音語調分析B.詞匯和語法分析C.面部表情識別D.以上技術都可能有用10、當在ROS中開發(fā)一個需要進行遠程操作的工業(yè)機器人時，以下哪種通信延遲處理策略能夠最大程度地減少對操作的影響？（）A.預測補償B.降低操作頻率C.增加緩沖區(qū)大小D.忽略延遲請分別闡述每個策略在處理通信延遲時的原理和可能帶來的效果11、ROS支持多種機器人硬件平臺和傳感器。當為一個新的機器人平臺配置ROS時，以下關于硬件驅動和接口的描述，哪一項是錯誤的？（）A.需要為機器人的各種硬件設備（如電機、傳感器）編寫相應的驅動程序，使其能與ROS通信B.可以使用通用的硬件接口標準（如USB、Ethernet）來連接機器人硬件和主機C.所有的機器人硬件都有現(xiàn)成的ROS驅動可用，無需自行開發(fā)D.硬件驅動程序需要考慮實時性和穩(wěn)定性的要求12、ROS中的消息隊列在處理大量數(shù)據(jù)時可能會出現(xiàn)擁堵。為了避免這種情況，以下哪種方法可以采?。浚ǎ〢.增加消息隊列的容量B.優(yōu)化數(shù)據(jù)發(fā)送和處理的頻率C.采用分布式消息隊列D.以上方法都可以13、在ROS中，進行機器人的定位和建圖時，需要處理傳感器的噪聲和誤差。假設一個機器人使用輪式里程計和激光雷達進行定位和建圖。以下關于ROS定位建圖的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用粒子濾波等算法來處理里程計的累積誤差B.激光雷達的數(shù)據(jù)可以用于糾正里程計的偏差C.定位和建圖的結果不受傳感器噪聲和誤差的影響D.可以通過回環(huán)檢測來消除建圖過程中的累積誤差14、當在ROS中開發(fā)一個需要與人類進行交互的機器人時，例如服務機器人，需要考慮人機交互的自然性和友好性。以下哪種人機交互方式和界面設計在這種情況下最為有效？（）A.語音交互和觸摸屏界面B.鍵盤鼠標操作和復雜的菜單界面C.僅通過指示燈進行交互D.不考慮人機交互，機器人自主運行15、在使用ROS開發(fā)一個具有多個傳感器的移動機器人時，需要進行傳感器融合和校準。假設傳感器的測量值存在偏差和噪聲，以下關于校準和融合的策略，正確的是：（）A.先進行傳感器校準，然后再進行數(shù)據(jù)融合B.同時進行校準和融合，以提高效率C.只進行數(shù)據(jù)融合，忽略傳感器的偏差和噪聲D.不需要校準，直接使用原始傳感器數(shù)據(jù)進行融合二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）ROS中的自主避障策略評估。2、（本題5分）ROS中的任務優(yōu)先級處理。3、（本題5分）如何在ROS中組織和管理不同功能的包？4、（本題5分）解釋ROS中的水下探測機器人中的通信問題。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）假設開發(fā)一個ROS驅動的月球基地建設機器人，能夠在月球上進行基地建設工作。全面分析ROS在月球表面環(huán)境適應、建筑材料搬運、施工工藝控制以及與地球指揮中心的通信延遲方面的關鍵問題和解決方法。2、（本題5分）ROS在機器人的倉儲管理系統(tǒng)中，需要協(xié)調機器人的搬運任務和庫存管理。請全面綜合分析ROS在這一領域的應用，包括任務調度算法、庫存更新機制和與上位管理系統(tǒng)的集成方式。3、（本題5分）在一個鋼鐵廠，ROS被用于控制機器人進行鋼坯搬運和質量檢測。請詳細分析如何利用ROS實現(xiàn)高溫環(huán)境適應、鋼坯精準搬運、質量缺陷識別以及與煉鋼生產線的協(xié)同工作，同時應對可能的安全和精度挑戰(zhàn)。4、（本題5分）對于一個使用ROS的船舶除銹機器人系統(tǒng)，需要在船舶表面進行除銹作業(yè)。詳細分析ROS在水面作業(yè)穩(wěn)定性、銹跡識別、除銹工具控制以及防腐蝕措施方面的關注點和難題。5、（本題5分）對于在危險環(huán)境（如核輻射區(qū)域、火災現(xiàn)場）工作的救援機器人，探討機器人操作系統(tǒng)在遠程控制、自主決策、能源管理和故障容錯方面的重要性。分析操作系統(tǒng)如何保障機器人在極端條件下的可靠運行，并提出可能的改進方向和技術創(chuàng)新點。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）在ROS