湖南體育職業(yè)學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)與模式識別》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《機(jī)器學(xué)習(xí)與模式識別》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一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40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中，機(jī)器人的通信協(xié)議選擇對系統(tǒng)性能有一定影響。假設(shè)一個機(jī)器人系統(tǒng)需要在高帶寬和低延遲的要求下進(jìn)行通信。以下關(guān)于ROS通信協(xié)議的描述，哪一項是不正確的？（）A.TCP協(xié)議適合于對數(shù)據(jù)可靠性要求高，但對實時性要求不高的場景B.UDP協(xié)議適合于實時性要求高，但可以容忍一定數(shù)據(jù)丟失的場景C.在ROS中只能使用TCP或UDP協(xié)議，不能使用其他自定義協(xié)議D.可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的通信協(xié)議或結(jié)合使用2、在機(jī)器人的協(xié)作工作中，需要解決任務(wù)分配和資源共享的問題。假設(shè)多個機(jī)器人共同完成一個大型項目，每個機(jī)器人具有不同的能力和資源。以下哪種方法能夠有效地協(xié)調(diào)資源分配，提高工作效率？（）A.基于合同的資源分配B.基于市場機(jī)制的資源分配C.基于中央控制的資源分配D.基于分布式協(xié)商的資源分配3、在ROS框架下，對于機(jī)器人的傳感器融合算法，以下哪種方法能夠處理不同傳感器的采樣頻率差異？（）A.時間戳對齊B.卡爾曼濾波C.數(shù)據(jù)插值D.以上都是。假設(shè)機(jī)器人配備了多種采樣頻率不同的傳感器，如激光雷達(dá)、攝像頭和慣性測量單元，需要將它們的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確融合，上述哪種方法能夠有效地解決采樣頻率不一致的問題，并詳細(xì)說明其原理和在ROS中的實現(xiàn)4、當(dāng)在ROS中進(jìn)行機(jī)器人的力控制時，以下哪種傳感器常用于測量接觸力和力矩？（）A.六維力傳感器B.壓力傳感器C.扭矩傳感器D.應(yīng)變片傳感器。假設(shè)機(jī)器人需要在與環(huán)境或物體的交互中精確控制施加的力和力矩，上述哪種傳感器能夠提供更準(zhǔn)確和實時的力反饋信息，并說明其工作原理和在ROS中的接口實現(xiàn)5、當(dāng)使用ROS開發(fā)一個用于教育的機(jī)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(jī)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6、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人軟件開發(fā)時，需要進(jìn)行代碼的編譯和部署。假設(shè)對一個ROS包進(jìn)行了修改，以下關(guān)于編譯和部署的步驟，哪一項是不正確的？（）A.使用catkin_make或colcon等工具進(jìn)行代碼的編譯B.編譯成功后，生成的可執(zhí)行文件會自動部署到機(jī)器人的控制系統(tǒng)中C.可以通過設(shè)置環(huán)境變量來指定ROS包的搜索路徑和依賴關(guān)系D.在部署到實際機(jī)器人之前，可以在仿真環(huán)境中進(jìn)行測試和驗證7、在使用ROS開發(fā)移動機(jī)器人的導(dǎo)航功能時，需要考慮地圖構(gòu)建。如果地圖構(gòu)建不準(zhǔn)確，以下哪種情況最有可能發(fā)生？（）A.機(jī)器人無法導(dǎo)航，迷失方向B.機(jī)器人能夠正常導(dǎo)航，但路徑不是最優(yōu)C.機(jī)器人導(dǎo)航速度加快D.系統(tǒng)自動重新構(gòu)建準(zhǔn)確的地圖8、在ROS中，為了實現(xiàn)多機(jī)器人系統(tǒng)的協(xié)作和協(xié)調(diào)，常常需要進(jìn)行任務(wù)分配和資源管理。假設(shè)一個工廠中有多個機(jī)器人需要共同完成一項生產(chǎn)任務(wù)，以下關(guān)于任務(wù)分配和資源管理的方法，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.可以使用集中式的任務(wù)分配算法，由一個中央控制器統(tǒng)一分配任務(wù)B.分布式的任務(wù)分配算法可以讓機(jī)器人根據(jù)本地信息和通信協(xié)商來自主分配任務(wù)C.資源管理可以考慮機(jī)器人的能力、負(fù)載和任務(wù)優(yōu)先級等因素D.任務(wù)分配和資源管理與機(jī)器人的通信延遲和帶寬無關(guān)，只取決于任務(wù)的復(fù)雜性9、ROS中的消息（Message）定義了節(jié)點之間通信的數(shù)據(jù)格式。假設(shè)在一個機(jī)器人的通信系統(tǒng)中，消息格式定義錯誤，會導(dǎo)致什么后果？（）A.節(jié)點之間無法通信或通信數(shù)據(jù)錯誤B.系統(tǒng)自動修正消息格式，通信正常C.僅影響部分節(jié)點通信，其他節(jié)點不受影響D.系統(tǒng)性能提升，通信速度加快10、在使用ROS開發(fā)機(jī)器人應(yīng)用時，需要對機(jī)器人的運動進(jìn)行控制。假設(shè)要實現(xiàn)機(jī)器人沿著一條特定的路徑移動，需要精確控制其速度和位置。以下哪種ROS功能包或工具最適合用于此任務(wù)？（）A.MoveIt!B.GazeboC.RVizD.TF11、在使用ROS進(jìn)行機(jī)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12、在ROS中，動作（Action）常用于需要長時間執(zhí)行且需要反饋的任務(wù)。假設(shè)一個機(jī)器人執(zhí)行抓取物體的動作，如果在執(zhí)行過程中遇到意外阻礙，應(yīng)該如何處理？（）A.停止動作并報告錯誤B.嘗試強(qiáng)行完成動作C.忽略阻礙，繼續(xù)執(zhí)行D.自動切換到備用動作13、在ROS中，機(jī)器人的人機(jī)交互界面設(shè)計對于用戶操作和監(jiān)控機(jī)器人非常重要。假設(shè)需要為一個工業(yè)機(jī)器人設(shè)計一個直觀易用的人機(jī)交互界面。以下關(guān)于ROS人機(jī)交互界面的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用Qt等圖形庫來開發(fā)人機(jī)交互界面B.人機(jī)交互界面應(yīng)該能夠?qū)崟r顯示機(jī)器人的狀態(tài)和數(shù)據(jù)C.用戶的操作指令可以通過人機(jī)交互界面直接發(fā)送給ROS節(jié)點D.人機(jī)交互界面的設(shè)計不需要考慮用戶的使用習(xí)慣和工作流程14、ROS中的感知功能對于機(jī)器人與環(huán)境的交互至關(guān)重要。假設(shè)機(jī)器人需要識別不同形狀和顏色的物體，以下哪種感知技術(shù)在ROS中可能被應(yīng)用？（）A.語音識別B.機(jī)器視覺C.紅外感知D.超聲波感知15、ROS中的動作客戶端（ActionClient）需要實現(xiàn)以下哪些回調(diào)函數(shù)？（）（）A.active回調(diào)函數(shù)B.done回調(diào)函數(shù)C.feedback回調(diào)函數(shù)D.以上都是16、以下哪個是機(jī)器人操作系統(tǒng)中用于管理機(jī)器人硬件資源的工具？（）（）A.roslaunchB.rosparamC.rosserviceD.以上都不是17、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）主要用于存儲什么類型的數(shù)據(jù)？（）（）A.常量B.變量C.配置參數(shù)D.以上都不是18、假設(shè)在ROS中開發(fā)一個用于物流分揀的機(jī)器人，需要快速準(zhǔn)確地識別和抓取不同形狀和大小的物品。以下哪種視覺識別和抓取策略可能會被用于物流分揀？（）A.深度學(xué)習(xí)物體識別和自適應(yīng)抓取規(guī)劃B.傳統(tǒng)圖像處理和機(jī)械抓取設(shè)計C.3D視覺重建和力控抓取D.以上都有可能19、當(dāng)使用ROS控制一個人形機(jī)器人進(jìn)行行走和動作模仿時，需要考慮復(fù)雜的動力學(xué)和平衡控制。以下哪種方法和技術(shù)可能會被用于人形機(jī)器人的控制？（）A.零力矩點控制B.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制C.全身運動規(guī)劃和協(xié)同控制D.以上都有可能20、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的路徑規(guī)劃和避障算法的性能評估時，假設(shè)要比較不同算法在不同場景下的效果。以下關(guān)于評估指標(biāo)和實驗設(shè)計的描述，正確的是：（）A.只考慮路徑長度作為評估指標(biāo)，簡單直觀B.綜合考慮路徑長度、時間消耗、安全性等多個指標(biāo)，并設(shè)計多樣化的實驗場景C.隨機(jī)選擇評估指標(biāo)和實驗場景，不進(jìn)行系統(tǒng)性的比較D.評估指標(biāo)和實驗設(shè)計對算法比較沒有影響二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）簡述ROS與其他機(jī)器人框架的比較優(yōu)勢。2、（本題5分）ROS中的智能感知融合策略。3、（本題5分）簡述在ROS中編寫啟動文件的基本語法。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個紫菜養(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)。2、（本題5分）基于ROS構(gòu)建一個機(jī)器人的自主充電位置選擇系統(tǒng)，選擇最優(yōu)充電位置。3、（本題5分）在ROS環(huán)境下搭建一個室內(nèi)裝修機(jī)器人的墻面打磨與噴漆系統(tǒng)。4、（本題5分）設(shè)計一個基于ROS的鰻魚養(yǎng)殖場鰻魚捕撈機(jī)器人的靈活捕撈與裝桶系統(tǒng)。5、（本題5分）基于ROS設(shè)計一個機(jī)器人的協(xié)作控制模塊，實現(xiàn)多個機(jī)器人的協(xié)同工作。四、分析題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）在一個紡織工廠，ROS控制的機(jī)器人進(jìn)行布料搬運和質(zhì)量檢測。請深入探討ROS在布料柔軟材質(zhì)處理、