呂梁職業(yè)技術(shù)學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)理論與實(shí)踐》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級(jí)專(zhuān)業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專(zhuān)業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫(xiě)、漏寫(xiě)或字跡不清者，成績(jī)按零分記?！堋狻€…………第1頁(yè)，共1頁(yè)呂梁職業(yè)技術(shù)學(xué)院

《機(jī)器學(xué)習(xí)理論與實(shí)踐》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、ROS中的機(jī)器人安全機(jī)制至關(guān)重要，特別是在與人類(lèi)密切接觸或在危險(xiǎn)環(huán)境中工作的機(jī)器人。假設(shè)機(jī)器人需要避免對(duì)人類(lèi)造成傷害或?qū)Νh(huán)境造成破壞。以下哪種安全策略和防護(hù)措施的實(shí)施最為重要？（）A.速度和力量限制、碰撞檢測(cè)和緊急停止功能B.安裝防護(hù)欄和警示標(biāo)志C.不考慮安全問(wèn)題，只關(guān)注功能實(shí)現(xiàn)D.依靠人類(lèi)操作人員的警惕性2、在機(jī)器人的控制系統(tǒng)中，反饋環(huán)節(jié)對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能起著關(guān)鍵作用。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)存在外部干擾和模型不確定性。以下哪種反饋方式能夠更好地應(yīng)對(duì)這些情況，提高系統(tǒng)的魯棒性？（）A.位置反饋B.速度反饋C.加速度反饋D.力反饋3、在ROS中，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的軌跡跟蹤控制，常常使用反饋控制算法。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人需要跟蹤一條給定的軌跡，以下關(guān)于軌跡跟蹤控制的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.可以使用PID控制器根據(jù)機(jī)器人的當(dāng)前位置和目標(biāo)軌跡的偏差來(lái)生成控制指令B.模型預(yù)測(cè)控制（ModelPredictiveControl）可以考慮系統(tǒng)的約束和未來(lái)的預(yù)測(cè)信息，提高控制性能C.自適應(yīng)控制可以根據(jù)機(jī)器人系統(tǒng)的參數(shù)變化自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)D.軌跡跟蹤控制只需要考慮位置誤差，速度和加速度誤差可以忽略4、當(dāng)在ROS中開(kāi)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(wèn)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(cè)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)機(jī)器人在未知環(huán)境中探索時(shí)，需要同時(shí)構(gòu)建地圖和定位自身。以下哪種同時(shí)定位與地圖構(gòu)建（SLAM）算法在處理大規(guī)模環(huán)境和動(dòng)態(tài)障礙物時(shí)具有較好的性能？（）A.ORB-SLAMB.LSD-SLAMC.RTAB-MapD.KartoSLAM6、在開(kāi)發(fā)基于ROS的機(jī)器人視覺(jué)應(yīng)用時(shí)，需要從攝像頭獲取圖像數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)檢測(cè)和跟蹤等功能。對(duì)于圖像數(shù)據(jù)的傳輸和處理，以下哪種方式在ROS中是最有效的？同時(shí)要考慮數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、帶寬占用和處理效率。A.直接在節(jié)點(diǎn)中處理原始圖像數(shù)據(jù)B.將圖像數(shù)據(jù)壓縮后傳輸和處理C.使用ROS的圖像消息（ImageMessage）機(jī)制D.把圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到本地文件再進(jìn)行處理7、在基于ROS的機(jī)器人協(xié)作搬運(yùn)任務(wù)中，如果機(jī)器人之間的負(fù)載分配不均勻，可能會(huì)導(dǎo)致什么問(wèn)題？（）A.部分機(jī)器人過(guò)載，任務(wù)失敗B.搬運(yùn)效率提高C.機(jī)器人自動(dòng)調(diào)整負(fù)載D.系統(tǒng)穩(wěn)定性增強(qiáng)8、在ROS中，為了提高系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性，常常使用分布式架構(gòu)。假設(shè)有一個(gè)由多個(gè)機(jī)器人組成的系統(tǒng)，它們需要協(xié)同工作完成任務(wù)。以下關(guān)于分布式ROS系統(tǒng)的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以通過(guò)ROS主題和服務(wù)在不同的機(jī)器人之間進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)共享B.分布式系統(tǒng)中的每個(gè)機(jī)器人都可以作為一個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)運(yùn)行，具有自己的計(jì)算資源C.網(wǎng)絡(luò)延遲和帶寬限制對(duì)分布式ROS系統(tǒng)的性能沒(méi)有影響D.可以使用主從式架構(gòu)或?qū)Φ燃軜?gòu)來(lái)構(gòu)建分布式ROS系統(tǒng)9、在基于ROS的機(jī)器人項(xiàng)目中，需要對(duì)代碼進(jìn)行版本控制和團(tuán)隊(duì)協(xié)作開(kāi)發(fā)。假設(shè)團(tuán)隊(duì)成員分布在不同地區(qū)，需要頻繁地交流和合并代碼。以下哪種版本控制系統(tǒng)和協(xié)作方式最能提高開(kāi)發(fā)效率和代碼質(zhì)量？（）A.Git結(jié)合代碼審查和分支管理B.SVN結(jié)合集中式的代碼存儲(chǔ)C.不使用版本控制，通過(guò)郵件交流代碼D.各自開(kāi)發(fā)，最后統(tǒng)一整合10、在ROS框架下，進(jìn)行機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模時(shí)，以下哪種方法常用于處理串聯(lián)機(jī)器人的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解？（）A.Denavit-Hartenberg方法B.Jacobian矩陣法C.數(shù)值迭代法D.解析法。假設(shè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，關(guān)節(jié)數(shù)量較多，需要快速準(zhǔn)確地計(jì)算其在不同位姿下的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，上述哪種方法能夠更有效地解決這一問(wèn)題，并詳細(xì)闡述其原理和計(jì)算過(guò)程11、在一個(gè)基于ROS的醫(yī)療機(jī)器人項(xiàng)目中，需要確保機(jī)器人操作的安全性和精度，同時(shí)符合醫(yī)療法規(guī)要求。以下哪種安全機(jī)制和認(rèn)證方法可能會(huì)被用于醫(yī)療機(jī)器人？（）A.安全監(jiān)控系統(tǒng)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估B.精度校準(zhǔn)和驗(yàn)證測(cè)試C.醫(yī)療設(shè)備認(rèn)證和法規(guī)遵循D.以上都有可能12、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用開(kāi)發(fā)時(shí)，假設(shè)要使用深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行物體識(shí)別。以下關(guān)于數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和模型訓(xùn)練的描述，正確的是：（）A.隨機(jī)收集數(shù)據(jù)，不進(jìn)行預(yù)處理，直接用于模型訓(xùn)練B.對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、標(biāo)注和增強(qiáng)，然后進(jìn)行模型訓(xùn)練C.使用現(xiàn)有的預(yù)訓(xùn)練模型，不進(jìn)行進(jìn)一步的訓(xùn)練和優(yōu)化D.數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和模型訓(xùn)練對(duì)識(shí)別效果影響不大13、ROS中的節(jié)點(diǎn)通信可以使用加密技術(shù)來(lái)保障數(shù)據(jù)安全。以下哪種加密方式在ROS中較為常用？（）A.對(duì)稱(chēng)加密B.非對(duì)稱(chēng)加密C.哈希加密D.以上加密方式都可以根據(jù)需求選擇14、ROS中的機(jī)器人模型描述文件（URDF）用于定義機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和關(guān)節(jié)特性。假設(shè)要描述一個(gè)具有多個(gè)關(guān)節(jié)和連桿的機(jī)械臂，以下關(guān)于URDF文件的編寫(xiě)，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用XML格式來(lái)描述機(jī)器人的連桿、關(guān)節(jié)、傳感器等元素B.通過(guò)設(shè)置關(guān)節(jié)的類(lèi)型（如旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、滑動(dòng)關(guān)節(jié)）和限制來(lái)定義機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)范圍C.URDF文件只能描述機(jī)器人的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，無(wú)法表示動(dòng)態(tài)特性D.可以在URDF文件中添加可視化元素，如顏色和形狀，以便在RViz中顯示15、ROS中的RViz可視化工具可以用于展示機(jī)器人的狀態(tài)和數(shù)據(jù)。當(dāng)需要同時(shí)展示多個(gè)不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)，并且要求能夠交互地調(diào)整顯示效果時(shí)，以下哪種方式是最有效的？（）A.使用多個(gè)不同的RViz窗口分別顯示不同的數(shù)據(jù)B.在一個(gè)RViz窗口中創(chuàng)建多個(gè)面板來(lái)顯示不同的數(shù)據(jù)C.使用自定義的插件來(lái)擴(kuò)展RViz的顯示功能D.以上方法都可以二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述ROS中的地圖構(gòu)建算法和常用的地圖表示形式。2、（本題5分）解釋ROS中的林業(yè)機(jī)器人中的作業(yè)特點(diǎn)。3、（本題5分）說(shuō)明ROS中的分布式計(jì)算架構(gòu)。4、（本題5分）說(shuō)明ROS中的空間機(jī)器人中的應(yīng)用限制。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）假設(shè)開(kāi)發(fā)一個(gè)ROS驅(qū)動(dòng)的深海采礦機(jī)器人，能夠在深海進(jìn)行礦產(chǎn)開(kāi)采。全面分析ROS在深海高壓環(huán)境適應(yīng)、采礦工具操作、礦石運(yùn)輸以及能源供應(yīng)方面的關(guān)鍵問(wèn)題和解決方法。2、（本題5分）對(duì)于用于海上石油平臺(tái)的機(jī)器人，分析操作系統(tǒng)在海洋環(huán)境適應(yīng)、設(shè)備維護(hù)、油氣泄漏檢測(cè)和人員安全保障方面的關(guān)鍵功能。討論操作系統(tǒng)如何應(yīng)對(duì)海上復(fù)雜多變的工作條件和高風(fēng)險(xiǎn)的作業(yè)要求。3、（本題5分）考慮一個(gè)基于ROS的水下機(jī)器人項(xiàng)目，用于海洋資源探測(cè)。全面分析ROS在水壓適應(yīng)、水下通信、動(dòng)力控制以及數(shù)據(jù)采集與處理方面的關(guān)鍵問(wèn)題，以及相應(yīng)的解決思路。4、（本題5分）在危險(xiǎn)環(huán)境作業(yè)，如核輻射區(qū)域、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)等，機(jī)器人操作系統(tǒng)的可靠性和遠(yuǎn)程控制至關(guān)重要。請(qǐng)深入綜合分析其在保障機(jī)器人穩(wěn)定運(yùn)行、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸、精確操作等方面的技術(shù)手段，研究危險(xiǎn)環(huán)境對(duì)機(jī)器人硬件和軟件的特殊要求，以及如何應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的通信中斷和故障情況。5、（本題5分）當(dāng)機(jī)器人應(yīng)用于森林資源監(jiān)測(cè)和保護(hù)時(shí)，分析機(jī)器人操作系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)對(duì)森林環(huán)境的多參數(shù)監(jiān)測(cè)、火災(zāi)預(yù)警和生物多樣性評(píng)估，以及如何適應(yīng)復(fù)雜的森林地形和氣候條件。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、