徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)與應(yīng)用》2023-2024學(xué)年第一學(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頁徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)與應(yīng)用》

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20個(gè)小題，每小題2分，共40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、ROS支持多種編程語言進(jìn)行節(jié)點(diǎn)開發(fā)。如果在一個(gè)項(xiàng)目中同時(shí)使用了C++和Python編寫的節(jié)點(diǎn)，并且它們之間需要進(jìn)行通信，可能會遇到什么問題？（）A.語言兼容性問題，導(dǎo)致通信失敗B.通信正常，沒有任何問題C.通信速度變慢D.系統(tǒng)資源消耗增加2、ROS中的消息（Message）定義了節(jié)點(diǎn)之間通信的數(shù)據(jù)格式。當(dāng)需要在不同的ROS系統(tǒng)之間進(jìn)行通信，而兩個(gè)系統(tǒng)中使用的消息格式略有不同時(shí)，以下哪種方法可以解決這個(gè)問題？（）A.在發(fā)送端和接收端分別進(jìn)行消息格式的轉(zhuǎn)換B.重新定義一個(gè)統(tǒng)一的消息格式，并在兩個(gè)系統(tǒng)中使用C.使用中間件來進(jìn)行消息格式的適配D.以上方法都可以3、ROS中的消息（Message）定義了節(jié)點(diǎn)之間通信的數(shù)據(jù)格式。假設(shè)要在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳遞一個(gè)包含機(jī)器人位置、速度和姿態(tài)的消息，以下關(guān)于消息定義和使用的描述，哪一項(xiàng)是錯誤的？（）A.可以使用ROS提供的消息類型，如geometry_msgs/PoseStamped來表示機(jī)器人的位姿信息B.自定義消息時(shí)，需要在.msg文件中定義消息的字段和數(shù)據(jù)類型C.發(fā)送和接收消息的節(jié)點(diǎn)必須使用相同的消息類型和字段順序D.消息的內(nèi)容在傳輸過程中可以被修改，以適應(yīng)不同的節(jié)點(diǎn)需求4、在ROS系統(tǒng)中，要對機(jī)器人的軟件進(jìn)行優(yōu)化以提高運(yùn)行效率。假設(shè)機(jī)器人的計(jì)算資源有限，需要降低軟件的內(nèi)存占用和計(jì)算時(shí)間。以下哪種優(yōu)化方法和技術(shù)的組合最為有效？（）A.算法優(yōu)化和代碼并行化B.減少功能模塊和簡化算法C.不進(jìn)行優(yōu)化，使用默認(rèn)設(shè)置D.增加硬件資源，不進(jìn)行軟件優(yōu)化5、ROS支持多種編程語言進(jìn)行開發(fā)。假設(shè)一個(gè)團(tuán)隊(duì)中有成員熟悉C++，有成員熟悉Python。對于一個(gè)新的機(jī)器人項(xiàng)目，以下關(guān)于編程語言選擇的建議，正確的是：（）A.統(tǒng)一使用C++，因?yàn)槠溥\(yùn)行效率高B.統(tǒng)一使用Python，因?yàn)槠溟_發(fā)效率高C.根據(jù)具體功能模塊的需求，靈活選擇C++或PythonD.為了避免混亂，只允許使用一種語言6、ROS中的參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）用于存儲和共享全局參數(shù)。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的配置參數(shù)，如運(yùn)動速度限制和傳感器校準(zhǔn)值，存儲在參數(shù)服務(wù)器中。當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)嘗試修改同一個(gè)參數(shù)時(shí)，以下哪種機(jī)制會被觸發(fā)？（）A.最后修改的節(jié)點(diǎn)的值會被接受，其他修改被忽略B.系統(tǒng)會隨機(jī)選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)的修改值進(jìn)行應(yīng)用C.系統(tǒng)會阻止所有修改操作，直到?jīng)_突解決D.系統(tǒng)會將所有修改值進(jìn)行平均，得到最終的參數(shù)值7、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個(gè)具有復(fù)雜運(yùn)動模式的機(jī)器人時(shí)，需要進(jìn)行運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)建模。假設(shè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)較為特殊，以下關(guān)于建模方法的選擇，正確的是：（）A.使用傳統(tǒng)的解析方法進(jìn)行建模，精確但計(jì)算復(fù)雜B.采用數(shù)值方法進(jìn)行近似建模，簡單但精度可能受限C.結(jié)合解析和數(shù)值方法，根據(jù)具體情況選擇合適的部分D.不需要進(jìn)行精確建模，依靠經(jīng)驗(yàn)和試錯進(jìn)行控制8、在基于ROS的機(jī)器人項(xiàng)目中，需要對機(jī)器人的軟件進(jìn)行版本管理和代碼復(fù)用。以下哪種方式能夠更好地組織和管理ROS相關(guān)的代碼和功能包，方便團(tuán)隊(duì)協(xié)作和項(xiàng)目維護(hù)？（）A.使用單獨(dú)的代碼倉庫，不進(jìn)行分類和版本控制B.利用ROS的catkin工作空間，結(jié)合版本控制系統(tǒng)如GitC.將所有代碼放在一個(gè)文件夾中，手動管理D.不進(jìn)行代碼管理，每次重新編寫9、ROS中的動作目標(biāo)（ActionGoal）通常包含以下哪些信息？（）（）A.目標(biāo)狀態(tài)B.執(zhí)行時(shí)間C.兩者皆有D.以上都不是10、在ROS中，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主導(dǎo)航功能，需要使用多種算法和技術(shù)。假設(shè)一個(gè)室內(nèi)移動機(jī)器人需要在未知環(huán)境中進(jìn)行地圖構(gòu)建和路徑規(guī)劃。以下關(guān)于ROS中自主導(dǎo)航的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用SLAM（SimultaneousLocalizationandMapping）算法來構(gòu)建環(huán)境地圖B.路徑規(guī)劃算法可以根據(jù)地圖和目標(biāo)位置生成最優(yōu)的運(yùn)動路徑C.自主導(dǎo)航過程中，機(jī)器人不需要考慮障礙物的動態(tài)變化D.可以使用傳感器融合技術(shù)來提高導(dǎo)航的準(zhǔn)確性和魯棒性11、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于設(shè)置節(jié)點(diǎn)的日志級別可以使用哪個(gè)工具？（）（）A.rqt_logger_levelB.roslaunchC.rosserviceD.以上都不是12、當(dāng)在ROS中使用多個(gè)機(jī)器人進(jìn)行協(xié)作任務(wù)時(shí)，需要進(jìn)行分布式通信。如果網(wǎng)絡(luò)延遲較高，會對協(xié)作效果產(chǎn)生什么影響？（）A.機(jī)器人之間的協(xié)作失調(diào)，任務(wù)完成質(zhì)量下降B.機(jī)器人自主調(diào)整協(xié)作策略，不受影響C.協(xié)作效率提高，任務(wù)更快完成D.系統(tǒng)自動優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，降低延遲13、ROS中的包（Package）是組織代碼和資源的基本單元。當(dāng)一個(gè)ROS項(xiàng)目包含多個(gè)相關(guān)但功能不同的包時(shí)，如何有效地管理它們之間的依賴關(guān)系？（）A.在每個(gè)包的配置文件中明確聲明依賴B.使用ROS的依賴管理工具自動處理C.通過文檔說明依賴關(guān)系，由開發(fā)者手動管理D.以上方法都可以14、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.Quaternion15、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16、當(dāng)使用ROS開發(fā)多機(jī)器人協(xié)作系統(tǒng)時(shí)，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(gè)機(jī)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(shí)時(shí)的協(xié)作支持，并分析其在多機(jī)器人系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢17、ROS中的通信加密對于保障數(shù)據(jù)安全很重要。如果通信未加密，可能會面臨什么風(fēng)險(xiǎn)？（）A.數(shù)據(jù)被竊取或篡改B.通信速度加快C.系統(tǒng)資源消耗減少D.對安全沒有影響18、ROS中的服務(wù)服務(wù)器（ServiceServer）需要實(shí)現(xiàn)以下哪些函數(shù)？（）（）A.處理請求的函數(shù)B.發(fā)送響應(yīng)的函數(shù)C.兩者皆有D.以上都不是19、在ROS中，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主定位，通常會使用多種傳感器融合的方法。假設(shè)同時(shí)使用激光雷達(dá)和里程計(jì)數(shù)據(jù)，以下哪種融合算法在ROS中較為常用？（）A.擴(kuò)展卡爾曼濾波（EKF）B.粒子濾波C.蒙特卡羅方法D.蟻群算法20、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的任務(wù)分配是一個(gè)復(fù)雜的問題，特別是在多機(jī)器人系統(tǒng)中。假設(shè)一個(gè)由多個(gè)不同類型機(jī)器人組成的團(tuán)隊(duì)，需要完成一系列相互關(guān)聯(lián)的任務(wù)。以下哪種任務(wù)分配算法能夠考慮機(jī)器人的能力差異和任務(wù)的優(yōu)先級，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的分配方案？（）A.合同網(wǎng)協(xié)議B.匈牙利算法C.蟻群優(yōu)化算法D.粒子群優(yōu)化算法二、簡答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）說明ROS中的生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)細(xì)胞培養(yǎng)機(jī)器人中的培養(yǎng)條件控制。2、（本題5分）如何在ROS中優(yōu)化機(jī)器人的能耗效率？3、（本題5分）ROS中的智能跟隨功能。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）的移動機(jī)器人路徑規(guī)劃算法，使其能夠在復(fù)雜環(huán)境中避開障礙物并到達(dá)指定目標(biāo)點(diǎn)。2、（本題5分）基于ROS設(shè)計(jì)一個(gè)石花菜養(yǎng)殖場石花菜采摘機(jī)器人的精準(zhǔn)采摘與分類系統(tǒng)。3、（本題5分）在ROS中設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人的物體硬度和韌性綜合檢測系統(tǒng)。4、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個(gè)紫菜養(yǎng)殖場紫菜采摘與加工機(jī)器人的智能采摘與初步加工系統(tǒng)。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于ROS的制藥廠藥品分揀機(jī)器人的藥品識別與分揀系統(tǒng)。四、分析題（本大題共2個(gè)小題，共20分)1、（本題10分）在機(jī)器人參與的體育訓(xùn)練和比賽場景中，如輔助運(yùn)動員訓(xùn)練、裁判執(zhí)法等，