閩江師范高等?？茖W(xué)?！稒C(jī)器學(xué)習(xí)算法》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁閩江師范高等?？茖W(xué)?！稒C(jī)器學(xué)習(xí)算法》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30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中的坐標(biāo)變換在機(jī)器人控制中非常重要。假設(shè)機(jī)器人的傳感器坐標(biāo)系和機(jī)械臂坐標(biāo)系不同，需要進(jìn)行坐標(biāo)變換。以下哪種工具在ROS中常用于坐標(biāo)變換的計(jì)算？（）A.tfB.cv_bridgeC.rospyD.message_filters2、在機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點(diǎn)之間的通信是通過話題（Topic）、服務(wù)（Service）和動(dòng)作（Action）等方式實(shí)現(xiàn)的。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人需要實(shí)時(shí)獲取傳感器數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，以下關(guān)于通信方式選擇的描述，正確的是：（）A.由于需要實(shí)時(shí)性，應(yīng)選擇服務(wù)進(jìn)行通信，以確保數(shù)據(jù)的及時(shí)傳遞B.話題通信更適合這種場景，因?yàn)樗軌蛑С忠粚?duì)多的發(fā)布/訂閱模式C.動(dòng)作通信最適合，因?yàn)樗梢蕴峁┓答伜椭虚g結(jié)果D.以上三種通信方式效果相同，可以任意選擇3、當(dāng)使用ROS開發(fā)一個(gè)用于考古挖掘的機(jī)器人時(shí)，需要考慮對(duì)文物的保護(hù)和精細(xì)操作。以下哪種控制方式和工具可能會(huì)被用于考古挖掘？（）A.力控操作和精細(xì)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃B.視覺引導(dǎo)和觸覺反饋C.無損檢測技術(shù)和文物保護(hù)算法D.以上都有可能4、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個(gè)具有機(jī)械臂的機(jī)器人時(shí)，需要對(duì)機(jī)械臂的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解進(jìn)行優(yōu)化，以提高控制精度和速度。以下哪種方法能夠更有效地解決逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問題？（）A.數(shù)值求解方法，如迭代法B.解析求解方法，基于數(shù)學(xué)模型C.隨機(jī)猜測關(guān)節(jié)角度D.不進(jìn)行逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解，直接控制關(guān)節(jié)5、當(dāng)使用ROS實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主避障功能時(shí)，以下哪種傳感器數(shù)據(jù)融合方法能夠提高障礙物檢測的準(zhǔn)確性和可靠性？（）A.加權(quán)平均法B.卡爾曼濾波C.粒子濾波D.擴(kuò)展卡爾曼濾波。假設(shè)機(jī)器人配備了多種不同類型的傳感器（如激光雷達(dá)、超聲波傳感器、攝像頭），需要將它們的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合以獲得更全面和精確的障礙物信息，上述哪種數(shù)據(jù)融合方法在這種情況下表現(xiàn)更為出色，并說明其優(yōu)勢和應(yīng)用步驟6、在ROS中，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人系統(tǒng)的魯棒性和容錯(cuò)性，常常采用一些策略。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人的傳感器出現(xiàn)故障，以下關(guān)于系統(tǒng)的應(yīng)對(duì)措施，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用冗余傳感器來提高系統(tǒng)的可靠性，當(dāng)一個(gè)傳感器故障時(shí)，切換到備用傳感器B.通過故障檢測和診斷算法及時(shí)發(fā)現(xiàn)傳感器的故障，并采取相應(yīng)的補(bǔ)償措施C.一旦傳感器故障，系統(tǒng)就無法正常工作，必須停止運(yùn)行D.可以設(shè)計(jì)容錯(cuò)控制算法，使機(jī)器人在部分傳感器故障的情況下仍能完成基本任務(wù)7、ROS中的可視化工具rviz可以顯示以下哪些內(nèi)容？（）（）A.機(jī)器人模型B.傳感器數(shù)據(jù)C.規(guī)劃路徑D.以上都是8、當(dāng)開發(fā)機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)時(shí)，地圖構(gòu)建是重要的基礎(chǔ)。假設(shè)機(jī)器人需要在一個(gè)大型室內(nèi)環(huán)境中自主導(dǎo)航，該環(huán)境包含多個(gè)房間和走廊。以下哪種地圖表示方法能夠有效地存儲(chǔ)環(huán)境信息，同時(shí)支持快速的路徑規(guī)劃和更新？（）A.柵格地圖B.拓?fù)涞貓DC.特征地圖D.占用網(wǎng)格地圖9、在一個(gè)基于ROS的機(jī)器人集群中，需要實(shí)現(xiàn)高效的編隊(duì)控制和協(xié)同運(yùn)動(dòng)。以下哪種控制策略和通信協(xié)議可能會(huì)被用于編隊(duì)控制？（）A.基于領(lǐng)航者-跟隨者的控制策略B.分布式一致性控制C.虛擬結(jié)構(gòu)法D.以上都有可能10、ROS中的服務(wù)（Service）通常用于實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間的請(qǐng)求-響應(yīng)通信模式。考慮一個(gè)機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)，其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)提供路徑規(guī)劃服務(wù)，另一個(gè)節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求路徑規(guī)劃。如果服務(wù)響應(yīng)時(shí)間過長，以下哪種情況最有可能發(fā)生？（）A.機(jī)器人停止運(yùn)動(dòng)，等待響應(yīng)B.機(jī)器人自行選擇隨機(jī)路徑前進(jìn)C.系統(tǒng)自動(dòng)切換到備用的路徑規(guī)劃算法D.機(jī)器人按照之前的路徑繼續(xù)前進(jìn)11、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)需要傳輸一個(gè)包含機(jī)器人關(guān)節(jié)角度、速度和扭矩的復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以下關(guān)于消息定義的描述，正確的是？（）A.消息定義只能使用基本數(shù)據(jù)類型，如整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)B.可以自定義消息類型，包含多個(gè)字段和復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)C.消息定義一旦確定，就不能修改，否則會(huì)導(dǎo)致通信錯(cuò)誤D.不同的節(jié)點(diǎn)必須使用相同的消息類型進(jìn)行通信，不能自定義12、在ROS框架下，進(jìn)行機(jī)器人的感知與融合處理時(shí)，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(duì)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(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，但計(jì)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(jì)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)13、ROS中的包（Package）是組織代碼和資源的基本單元。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人項(xiàng)目包含多個(gè)功能模塊，如導(dǎo)航、感知和控制，每個(gè)模塊都作為一個(gè)單獨(dú)的包進(jìn)行管理。在這種情況下，以下關(guān)于包的依賴關(guān)系管理的描述，正確的是？（）A.包之間的依賴關(guān)系是自動(dòng)處理的，開發(fā)者無需關(guān)心B.開發(fā)者需要在每個(gè)包的配置文件中明確聲明其依賴的其他包C.包的依賴關(guān)系只在編譯時(shí)檢查，運(yùn)行時(shí)不再進(jìn)行驗(yàn)證D.依賴關(guān)系錯(cuò)誤不會(huì)影響包的編譯，但會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤14、ROS中的動(dòng)作服務(wù)器（ActionServer）需要實(shí)現(xiàn)以下哪些回調(diào)函數(shù)？（）（）A.goal回調(diào)函數(shù)B.cancel回調(diào)函數(shù)C.feedback回調(diào)函數(shù)D.以上都是15、在機(jī)器人的協(xié)作控制中，多個(gè)機(jī)器人需要協(xié)同完成一個(gè)復(fù)雜任務(wù)。假設(shè)一組機(jī)器人需要共同搬運(yùn)一個(gè)大型物體，并且要保持物體的平衡和穩(wěn)定。以下哪種協(xié)作控制策略能夠有效地協(xié)調(diào)各個(gè)機(jī)器人的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)？（）A.集中式控制B.分布式控制C.主從式控制D.混合式控制16、在基于ROS的機(jī)器人系統(tǒng)中，當(dāng)需要對(duì)多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合以獲得更準(zhǔn)確和全面的環(huán)境感知時(shí)，以下哪種數(shù)據(jù)融合方法通常是首選？（）A.加權(quán)平均法B.卡爾曼濾波C.貝葉斯估計(jì)D.簡單拼接請(qǐng)分別闡述每個(gè)選項(xiàng)在多傳感器數(shù)據(jù)融合中的原理和適用場景17、在一個(gè)使用ROS的水下機(jī)器人項(xiàng)目中，如果水的阻力模型不準(zhǔn)確，會(huì)對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)生什么影響？（）A.運(yùn)動(dòng)軌跡偏差，能耗增加B.運(yùn)動(dòng)更高效C.阻力自動(dòng)補(bǔ)償D.對(duì)運(yùn)動(dòng)沒有影響18、在ROS中，為了提高機(jī)器人系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性，通常會(huì)采用模塊化的設(shè)計(jì)。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人項(xiàng)目包含多個(gè)功能模塊，如視覺感知、運(yùn)動(dòng)控制和路徑規(guī)劃，以下關(guān)于模塊化設(shè)計(jì)的描述，正確的是？（）A.模塊之間應(yīng)該盡量減少依賴，以提高獨(dú)立性和可替換性B.為了提高性能，模塊之間可以直接共享內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交換C.所有模塊都應(yīng)該放在同一個(gè)代碼庫中，方便管理和維護(hù)D.模塊的接口應(yīng)該盡量復(fù)雜，以包含更多的功能和參數(shù)19、假設(shè)要在ROS中開發(fā)一個(gè)能夠適應(yīng)不同地形和環(huán)境的移動(dòng)機(jī)器人，需要對(duì)機(jī)器人的底盤控制進(jìn)行優(yōu)化。以下哪種控制算法能夠更好地處理地形變化和不確定性，提高機(jī)器人的通過性和穩(wěn)定性？（）A.PID控制算法B.模糊控制算法C.開環(huán)控制算法D.不進(jìn)行控制算法優(yōu)化，使用默認(rèn)設(shè)置20、在基于ROS的機(jī)器人團(tuán)隊(duì)開發(fā)中，需要制定統(tǒng)一的代碼規(guī)范和開發(fā)流程。假設(shè)團(tuán)隊(duì)成員具有不同的開發(fā)習(xí)慣和經(jīng)驗(yàn)水平。以下哪種方式在確保代碼質(zhì)量和開發(fā)效率方面最為有效？（）A.制定詳細(xì)的代碼規(guī)范文檔和培訓(xùn)團(tuán)隊(duì)成員B.允許團(tuán)隊(duì)成員自由發(fā)揮，不做統(tǒng)一要求C.參考其他項(xiàng)目的代碼規(guī)范，不完全適應(yīng)本項(xiàng)目D.不制定代碼規(guī)范，后期統(tǒng)一修改21、機(jī)器人的自主學(xué)習(xí)能力對(duì)于適應(yīng)新環(huán)境和任務(wù)非常重要。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人需要在不同的房間內(nèi)自主探索并學(xué)習(xí)環(huán)境的布局。以下哪種學(xué)習(xí)方法能夠幫助機(jī)器人快速建立環(huán)境模型，并不斷優(yōu)化？（）A.監(jiān)督學(xué)習(xí)B.無監(jiān)督學(xué)習(xí)C.強(qiáng)化學(xué)習(xí)D.遷移學(xué)習(xí)22、在ROS環(huán)境下，要對(duì)機(jī)器人的任務(wù)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)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(jí)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23、在使用ROS開發(fā)自主移動(dòng)機(jī)器人時(shí)，需要考慮電池續(xù)航問題。以下哪種策略可以有效地延長機(jī)器人的工作時(shí)間？（）A.優(yōu)化運(yùn)動(dòng)控制算法，降低能耗B.采用智能電源管理系統(tǒng)C.選擇高容量電池D.以上策略綜合考慮24、ROS中的節(jié)點(diǎn)可以在不同的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)延遲較大時(shí)，可能會(huì)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(diǎn)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(jì)算和處理，減少遠(yuǎn)程通信需求D.以上方法都可以25、在一個(gè)ROS系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的視覺伺服控制，即根據(jù)視覺反饋來調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。以下哪種視覺特征和控制算法可能會(huì)被用于視覺伺服？（）A.基于圖像的特征和比例積分微分控制B.基于深度信息的特征和模型預(yù)測控制C.基于目標(biāo)跟蹤的特征和自適應(yīng)控制D.以上都有可能26、在ROS環(huán)境中，對(duì)于機(jī)器人的軟件更新和部署，需要一種高效且可靠的方法。假設(shè)機(jī)器人分布在不同的位置，以下哪種方式能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程的軟件更新和部署？（）A.人工到現(xiàn)場進(jìn)行更新B.通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程推送更新C.不支持軟件更新，使用初始版本D.要求機(jī)器人返回基地進(jìn)行更新27、機(jī)器人的傳感器校準(zhǔn)對(duì)于獲取準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)激光雷達(dá)傳感器的測量結(jié)果存在偏差，需要進(jìn)行校準(zhǔn)。以下哪種校準(zhǔn)方法能夠有效地消除偏差，并提高測量精度？（）A.基于工廠參數(shù)的校準(zhǔn)B.基于現(xiàn)場測量的自校準(zhǔn)C.基于外部標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的校準(zhǔn)D.以上方法結(jié)合使用28、在基于ROS的機(jī)器人倉儲(chǔ)應(yīng)用中，需要實(shí)現(xiàn)貨物的準(zhǔn)確抓取和放置。以下哪種傳感器可以幫助確定貨物的位置和姿態(tài)？（）A.深度相機(jī)B.激光測距儀C.超聲波傳感器D.視覺標(biāo)簽29、在機(jī)器人的控制系統(tǒng)中，模型不確定性是一個(gè)常見的問題。假設(shè)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型存在一定的誤差。以下哪種控制方法能夠?qū)δＰ筒淮_定性具有較強(qiáng)的魯棒性，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能？（）A.滑?？刂艬.自適應(yīng)控制C.魯棒控制D.以上方法均可30、在一個(gè)ROS系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主充電和能源補(bǔ)充策略。以下哪種方法和技術(shù)可能會(huì)被用于自主充電？（）A.無線充電技術(shù)和充電站點(diǎn)定位B.電池管理系統(tǒng)和剩余電量估算C.自主導(dǎo)航到充電位置和對(duì)接控制D.以上都有可能二、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在機(jī)器人的智能養(yǎng)殖系統(tǒng)中，探討機(jī)器人操作系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)對(duì)牲畜的健康監(jiān)測、飼料投喂和環(huán)境控制，以及如何提高養(yǎng)殖效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低勞動(dòng)力成本和環(huán)境污染。2、（本題5分）ROS在機(jī)器人的太陽能板安裝應(yīng)用中，如何保證安裝精度和適應(yīng)不同的安裝環(huán)境。請(qǐng)全面綜合分析ROS的定位技術(shù)、安裝策略和環(huán)境適應(yīng)能力。3、（本題5分）在玻璃制造工廠，機(jī)器人參與玻璃搬運(yùn)、切割和質(zhì)量檢測工作。仔細(xì)分析機(jī)器人操作系統(tǒng)在玻璃易碎性處理、切割精度控制、質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行和生產(chǎn)流程協(xié)調(diào)方面的挑戰(zhàn)，討論如何通過操作系統(tǒng)提高玻璃制造的成品率和生產(chǎn)效率。4、（本題5分）隨著機(jī)器人感知技術(shù)的不斷發(fā)展，如激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等的應(yīng)用，ROS在多傳感器融合方面面臨新的挑戰(zhàn)。請(qǐng)深入綜合分析ROS如何有效地融合多種傳感器數(shù)據(jù)，提高環(huán)境感知的精度和可靠性，以及在融合過程中可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)不一致和同步問題。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(duì)文物的損害并提高工作效率。請(qǐng)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(duì)方法，以及在文物保護(hù)中的操作