西昌學(xué)院《機器學(xué)習(xí)與模式識別課程設(shè)計I》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《機器學(xué)習(xí)與模式識別課程設(shè)計I》2023-2024學(xué)年第一學(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、在ROS開發(fā)中，為了確保代碼的質(zhì)量和可維護(hù)性，通常會采用一些代碼規(guī)范和測試方法。假設(shè)一個新開發(fā)的ROS節(jié)點需要進(jìn)行單元測試，以下哪種測試框架在ROS中常用？（）A.GoogleTestB.JUnitC.PyTestD.ROS自帶的測試框架2、ROS中的服務(wù)（Service）通信常用于請求-響應(yīng)模式。假設(shè)有一個機器人需要執(zhí)行一項復(fù)雜的任務(wù)，該任務(wù)需要多個步驟，并且每個步驟都需要確認(rèn)是否成功完成。以下哪種方式可以有效地實現(xiàn)這種任務(wù)的管理和控制？（）A.創(chuàng)建多個服務(wù)，每個服務(wù)對應(yīng)一個任務(wù)步驟B.使用一個服務(wù)，通過傳遞不同的參數(shù)來表示不同的任務(wù)步驟C.放棄服務(wù)通信，改用話題通信來實現(xiàn)任務(wù)管理D.將整個任務(wù)作為一個單獨的節(jié)點，不使用服務(wù)通信3、ROS支持與外部硬件設(shè)備的通信。假設(shè)有一個需要與特定型號的電機驅(qū)動器進(jìn)行通信的機器人關(guān)節(jié)。在這種情況下，以下哪種方式最適合實現(xiàn)通信？（）A.使用通用的串口通信協(xié)議B.通過網(wǎng)絡(luò)套接字（Socket）進(jìn)行通信C.利用ROS提供的特定硬件驅(qū)動接口D.直接通過內(nèi)存共享進(jìn)行高速通信4、ROS中的參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）用于存儲和共享全局參數(shù)。當(dāng)多個節(jié)點同時嘗試修改同一個參數(shù)時，以下哪種處理方式是正確的？（）A.最后修改的節(jié)點生效B.第一個修改的節(jié)點生效C.隨機選擇一個節(jié)點的修改生效D.所有修改都被拒絕，保持參數(shù)不變5、在ROS框架下，進(jìn)行機器人的感知與融合處理時，假設(shè)需要融合來自激光雷達(dá)、攝像頭和超聲波傳感器的數(shù)據(jù)。以下關(guān)于數(shù)據(jù)融合方法的選擇，正確的是：（）A.直接對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單加權(quán)平均，快速但精度較低B.采用卡爾曼濾波算法，能夠有效融合動態(tài)數(shù)據(jù)，但計算量較大C.基于深度學(xué)習(xí)的方法，精度高但需要大量訓(xùn)練數(shù)據(jù)和計算資源D.以上方法都不可行，需要尋找新的數(shù)據(jù)融合技術(shù)6、當(dāng)使用ROS控制一個具有多個自由度的機器人關(guān)節(jié)時，需要進(jìn)行復(fù)雜的運動學(xué)和動力學(xué)解算。以下哪種方法和工具可能會被用于關(guān)節(jié)控制？（）A.正逆運動學(xué)求解器和動力學(xué)庫B.智能優(yōu)化算法和模型預(yù)測控制C.自適應(yīng)控制和反饋線性化D.以上都有可能7、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)這些節(jié)點需要進(jìn)行通信時，通常會使用ROS提供的某種機制。以下關(guān)于ROS節(jié)點通信方式的描述，哪一項是正確的？（）A.節(jié)點之間通過共享內(nèi)存進(jìn)行直接的數(shù)據(jù)交換B.節(jié)點之間使用基于TCP/IP的套接字通信C.節(jié)點通過發(fā)布/訂閱（Publish/Subscribe）模式和服務(wù)（Service）模式進(jìn)行通信D.節(jié)點之間的通信必須通過中央服務(wù)器進(jìn)行中轉(zhuǎn)8、在ROS環(huán)境下，為了實現(xiàn)機器人的多模態(tài)感知融合，例如將視覺、聽覺和觸覺信息結(jié)合起來，需要選擇合適的融合算法和框架。以下哪種融合方法和框架可能會被應(yīng)用？（）A.基于卡爾曼濾波的多傳感器融合B.基于深度學(xué)習(xí)的特征融合C.基于模糊邏輯的信息融合D.以上都有可能9、機器人操作系統(tǒng)中的動作客戶端可以取消正在執(zhí)行的動作請求嗎？（）（）A.可以B.不可以C.取決于具體實現(xiàn)D.以上都不是10、在使用ROS開發(fā)機器人的避障功能時，如果避障算法過于敏感，可能會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？（）A.機器人頻繁改變運動方向，行動遲緩B.機器人能夠快速穿越障礙物C.機器人停止運動D.避障效果更好11、在ROS環(huán)境中，對于機器人的故障診斷和錯誤處理，需要一種有效的機制來檢測和報告異常情況。假設(shè)機器人在運行過程中出現(xiàn)硬件故障或軟件錯誤，以下哪種方法能夠及時發(fā)現(xiàn)并通知相關(guān)人員？（）A.定期人工檢查B.依靠機器人自動恢復(fù)，不進(jìn)行報告C.使用ROS的日志系統(tǒng)和監(jiān)控工具D.忽略故障，繼續(xù)運行12、在一個ROS驅(qū)動的機器人抓取任務(wù)中，需要精確控制機械手的抓取力度。以下哪種傳感器可以提供有關(guān)抓取力度的信息？（）A.壓力傳感器B.扭矩傳感器C.位置傳感器D.速度傳感器13、在使用ROS進(jìn)行機器人路徑規(guī)劃時，需要考慮環(huán)境中的動態(tài)障礙物。以下哪種方法可以有效地應(yīng)對動態(tài)障礙物？（）A.實時重新規(guī)劃路徑B.預(yù)測障礙物的運動軌跡C.結(jié)合傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行局部避障D.以上方法都需要14、在ROS中，為了提高機器人系統(tǒng)的性能和實時性，常常需要進(jìn)行優(yōu)化。假設(shè)一個機器人節(jié)點的計算量較大，導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)延遲，以下關(guān)于優(yōu)化的方法，哪一項是不正確的？（）A.可以對算法進(jìn)行優(yōu)化，減少計算復(fù)雜度B.使用多線程或多進(jìn)程技術(shù)并行處理任務(wù)，提高效率C.減少節(jié)點之間的通信數(shù)據(jù)量，避免不必要的消息傳遞D.優(yōu)化只需要關(guān)注軟件層面，硬件性能對系統(tǒng)性能沒有影響15、當(dāng)使用ROS開發(fā)一個用于教育的機器人時，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.腳本編程和虛擬實驗室C.基于Python的編程和案例庫D.以上都有可能16、在使用ROS進(jìn)行機器人開發(fā)時，常常需要對機器人的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和融合。假設(shè)有一個機器人配備了激光雷達(dá)、攝像頭和慣性測量單元（IMU）等多種傳感器，需要將這些傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合以獲得更準(zhǔn)確的環(huán)境感知。在這個過程中，以下哪種技術(shù)或方法可能不是必需的？（）A.卡爾曼濾波B.深度學(xué)習(xí)中的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)C.數(shù)據(jù)壓縮算法D.坐標(biāo)變換17、在ROS系統(tǒng)中，對于機器人的任務(wù)規(guī)劃和調(diào)度，以下哪種方法能夠更好地處理動態(tài)變化的環(huán)境和任務(wù)需求？（）A.基于規(guī)則的規(guī)劃B.基于模型預(yù)測控制的規(guī)劃C.隨機規(guī)劃D.不進(jìn)行規(guī)劃，根據(jù)實時情況響應(yīng)請分析每個選項在應(yīng)對動態(tài)環(huán)境和任務(wù)變化時的能力和適應(yīng)性18、在基于ROS的機器人應(yīng)用中，需要對機器人的行為進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，以適應(yīng)不同的工作場景和任務(wù)需求。假設(shè)環(huán)境條件發(fā)生變化，以下哪種方法能夠使機器人自動調(diào)整行為策略？（）A.基于規(guī)則的硬編碼調(diào)整B.機器學(xué)習(xí)算法的自適應(yīng)調(diào)整C.不進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，保持固定行為D.依靠人工干預(yù)進(jìn)行調(diào)整19、ROS中的節(jié)點可以在不同的計算機上運行，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)延遲較大時，可能會影響系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。以下哪種方法可以減輕網(wǎng)絡(luò)延遲的影響？（）A.減少節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸量B.使用更高效的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議C.在本地進(jìn)行更多的計算和處理，減少遠(yuǎn)程通信需求D.以上方法都可以20、在機器人操作系統(tǒng)中，用于啟動RViz可視化工具的命令是？（）（）A.rvizB.roslaunchrvizrviz.launchC.rosrunrvizrvizD.以上都不是21、在ROS中，要對機器人的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，以下哪種濾波器常用于去除噪聲和干擾？（）A.均值濾波器B.中值濾波器C.高斯濾波器D.卡爾曼濾波器。假設(shè)機器人的傳感器數(shù)據(jù)存在大量隨機噪聲，需要在保留有用信息的同時有效地去除噪聲，上述哪種濾波器能夠更好地實現(xiàn)這一目標(biāo)，并分析其濾波效果和在ROS中的實現(xiàn)方法22、機器人操作系統(tǒng)中的節(jié)點可以通過哪種方式獲取參數(shù)服務(wù)器中的參數(shù)？（）（）A.命令行參數(shù)B.環(huán)境變量C.ROS參數(shù)服務(wù)器APID.以上都不是23、ROS中的Gazebo可以模擬不同的環(huán)境條件。當(dāng)需要模擬惡劣天氣對機器人的影響時，以下哪個因素需要重點考慮？（）A.能見度B.地面摩擦力C.溫度D.以上因素都需要24、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25、在基于ROS的機器人應(yīng)用中，需要對機器人的行為進(jìn)行建模和狀態(tài)管理。假設(shè)機器人的狀態(tài)會根據(jù)環(huán)境變化和任務(wù)需求頻繁切換，以下哪種方法能夠更有效地管理和跟蹤機器人的狀態(tài)變化？（）A.使用簡單的變量來表示狀態(tài)B.基于有限狀態(tài)機（FSM）模型C.隨機設(shè)定機器人狀態(tài)，不進(jìn)行管理D.不考慮狀態(tài)變化，保持固定狀態(tài)二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）ROS中的故障診斷和預(yù)測模塊。2、（本題5分）解釋ROS中的運動規(guī)劃算法評估指標(biāo)。3、（本題5分）說明ROS中的水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料投放機器人中的投放量控制。4、（本題5分）解釋ROS中的化學(xué)試劑調(diào)配機器人中的精度控制技術(shù)。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在ROS中設(shè)計一個機器人的物體表面平整度檢測系統(tǒng)。2、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個地木耳養(yǎng)殖場地木耳收集與分揀機器人的高效收集與分揀系統(tǒng)。3、（本題5分）開發(fā)一個使用ROS的蝦苗養(yǎng)殖場蝦苗投喂與健康監(jiān)測機器人的精準(zhǔn)投喂與疾病預(yù)警系統(tǒng)。4、（本題5分）基于ROS搭建一個消防機器人的火源探測與滅火系統(tǒng)。5、（本題5分）在ROS中設(shè)計一個機器人的視覺導(dǎo)航和避障融合系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）假設(shè)開發(fā)一個ROS驅(qū)動的月球探測機器人，需要在月球表面執(zhí)行科學(xué)任務(wù)。全面分析ROS在月球重力環(huán)境適應(yīng)、月塵防護(hù)、能源管理以及與地球通信延遲方面的關(guān)鍵問題和解決方法。2、（本題10分）對于用于城市垃圾清理的機器人，分