新疆工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁新疆工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

《機(jī)器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15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、在基于ROS的機(jī)器人項(xiàng)目中，需要對大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，包括傳感器數(shù)據(jù)、機(jī)器人狀態(tài)信息和實(shí)驗(yàn)結(jié)果等。假設(shè)數(shù)據(jù)量巨大，并且需要支持快速查詢和分析。以下哪種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理方案最適合這種需求？（）A.使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，如MySQLB.采用分布式文件系統(tǒng)，如HDFSC.利用NoSQL數(shù)據(jù)庫，如MongoDBD.將數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)在本地文件中2、在ROS環(huán)境下，為了開發(fā)一個(gè)能夠自主避障并規(guī)劃最優(yōu)路徑的移動(dòng)機(jī)器人，需要選擇合適的路徑規(guī)劃算法?？紤]到環(huán)境的復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)變化，以下哪種算法可能更適合？（）A.A*算法B.Dijkstra算法C.RRT算法D.蟻群算法3、在ROS環(huán)境下，為了提高機(jī)器人的自主性和適應(yīng)性，需要進(jìn)行環(huán)境建模和知識(shí)表示。以下哪種方法和技術(shù)可能會(huì)被用于環(huán)境建模和知識(shí)學(xué)習(xí)？（）A.語義地圖構(gòu)建和知識(shí)圖譜B.深度學(xué)習(xí)環(huán)境理解和強(qiáng)化學(xué)習(xí)C.概率模型和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)D.以上都有可能4、在ROS環(huán)境下，要對機(jī)器人的任務(wù)進(jìn)行優(yōu)先級調(diào)度和資源分配。假設(shè)同時(shí)有多個(gè)緊急和非緊急任務(wù)需要機(jī)器人執(zhí)行，以下哪種調(diào)度算法和資源管理方式能夠最有效地確保關(guān)鍵任務(wù)的及時(shí)執(zhí)行和資源的合理利用？（）A.基于優(yōu)先級的調(diào)度算法和動(dòng)態(tài)資源分配B.先來先服務(wù)調(diào)度算法和固定資源分配C.隨機(jī)調(diào)度算法和平均資源分配D.不進(jìn)行調(diào)度和資源管理，讓任務(wù)自行競爭資源5、假設(shè)在一個(gè)ROS控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中，傳感器出現(xiàn)故障，導(dǎo)致反饋數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。這可能會(huì)對機(jī)器人的控制產(chǎn)生什么影響？（）A.機(jī)器人的動(dòng)作失控或不準(zhǔn)確B.系統(tǒng)自動(dòng)切換到備用傳感器C.機(jī)器人繼續(xù)正常工作，不受影響D.控制精度提高6、ROS中的機(jī)器人操作系統(tǒng)性能評估需要綜合考慮多個(gè)指標(biāo)。以下哪個(gè)指標(biāo)對于衡量系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力是最關(guān)鍵的？（）A.任務(wù)完成時(shí)間B.系統(tǒng)吞吐量C.響應(yīng)延遲D.資源利用率7、在ROS框架下，對于機(jī)器人的動(dòng)態(tài)模型辨識(shí)，以下哪種方法能夠有效地估計(jì)模型參數(shù)？（）A.最小二乘法B.極大似然估計(jì)C.遞推最小二乘法D.粒子群優(yōu)化算法。假設(shè)需要根據(jù)機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)來辨識(shí)其動(dòng)態(tài)模型的參數(shù)，如質(zhì)量、慣性矩等，上述哪種方法在準(zhǔn)確性和計(jì)算效率上更有優(yōu)勢，并詳細(xì)介紹其在ROS中的應(yīng)用步驟8、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(huì)導(dǎo)致什么情況？（）A.某些任務(wù)長時(shí)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(dòng)優(yōu)化分配9、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10、在ROS中，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主導(dǎo)航功能，需要進(jìn)行地圖構(gòu)建。假設(shè)機(jī)器人工作在一個(gè)室內(nèi)環(huán)境中，以下哪種地圖表示方法較為合適？（）A.柵格地圖，簡單直觀但占用存儲(chǔ)空間較大B.拓?fù)涞貓D，能夠突出環(huán)境的結(jié)構(gòu)但細(xì)節(jié)不足C.特征地圖，對環(huán)境特征提取準(zhǔn)確但構(gòu)建復(fù)雜D.以上地圖表示方法都不合適，需要自定義地圖格式11、ROS中的節(jié)點(diǎn)可以在不同的編程語言中實(shí)現(xiàn)，并且能夠相互通信，這是因?yàn)椋ǎǎ〢.ROS提供了統(tǒng)一的通信接口B.編程語言的兼容性C.兩者皆有D.以上都不是12、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)行動(dòng)態(tài)重配置？（）（）A.參數(shù)服務(wù)器B.動(dòng)態(tài)加載庫C.動(dòng)態(tài)重配置服務(wù)器（DynamicReconfigureServer）D.以上都不是13、機(jī)器人的視覺系統(tǒng)在不同光照條件下可能會(huì)出現(xiàn)性能下降。假設(shè)機(jī)器人需要在戶外環(huán)境中工作，白天和夜晚的光照差異較大。以下哪種方法能夠提高視覺系統(tǒng)在不同光照條件下的穩(wěn)定性和適應(yīng)性？（）A.多光源照明B.自動(dòng)曝光和白平衡調(diào)整C.光照不變特征提取D.以上方法均可14、ROS中的軟件版本管理對于項(xiàng)目的可維護(hù)性很重要。如果不同模塊使用了不兼容的版本，會(huì)出現(xiàn)什么情況？（）A.部分功能異常或無法使用B.系統(tǒng)自動(dòng)升級到兼容版本C.性能優(yōu)化D.功能增強(qiáng)15、在一個(gè)ROS系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的能源管理和優(yōu)化，以延長機(jī)器人的工作時(shí)間。以下哪種方法和策略可能會(huì)被用于能源管理？（）A.動(dòng)態(tài)電源管理和能量回收B.低功耗組件選擇和任務(wù)調(diào)度C.電池狀態(tài)監(jiān)測和節(jié)能算法D.以上都有可能二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）如何在ROS中實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主導(dǎo)航？2、（本題5分）簡述在ROS中編寫啟動(dòng)文件的基本語法。3、（本題5分）說明ROS中的性能評估指標(biāo)和方法。4、（本題5分）ROS中的主題（Topic）有何特點(diǎn)和用途？三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）當(dāng)機(jī)器人應(yīng)用于垃圾處理和分類場景時(shí)，分析機(jī)器人操作系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)對不同類型垃圾的識(shí)別、分揀和處理，以及如何提高垃圾處理的效率和準(zhǔn)確性，減少環(huán)境污染。2、（本題5分）對于用于文物修復(fù)和保護(hù)的機(jī)器人，分析機(jī)器人操作系統(tǒng)如何在不損傷文物的前提下，進(jìn)行精細(xì)的修復(fù)操作、材料分析和工藝記錄，以及如何結(jié)合傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)和現(xiàn)代科技手段，提高文物修復(fù)的質(zhì)量和效率。3、（本題5分）ROS在機(jī)器人的文物修復(fù)應(yīng)用中，如何保證修復(fù)精度和最小干預(yù)原則。請全面綜合分析ROS的控制精度、材料處理和歷史數(shù)據(jù)參考方法。4、（本題5分）考慮一個(gè)基于ROS的玻璃幕墻清潔機(jī)器人系統(tǒng)，能夠在高層建筑外墻上工作。綜合分析ROS在高空安全保障、幕墻污垢識(shí)別、清潔工具控制以及復(fù)雜建筑外形適應(yīng)方面的要點(diǎn)和問題。5、（本題5分）在考古挖掘和文物保護(hù)領(lǐng)域，機(jī)器人操作系統(tǒng)可以減少對文物的損害并提高工作效率。請綜合分析其在精細(xì)操作、文物探測、現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測等方面的技術(shù)應(yīng)用，研究機(jī)器人在考古工作中的局限性和應(yīng)對方法，以及在文物保護(hù)中的操作規(guī)程和法律約束。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）的移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃算法，使其能夠在復(fù)雜環(huán)