琼台师范学院《机器学习原理》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《机器学习原理》2023-2024学年第二学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在一个基于ROS的多机器人系统中，需要实现任务分配和资源协调，以确保每个机器人都能高效地完成其指定的工作。以下哪种策略和算法可能会被用于任务分配和资源管理？（）A.基于市场机制的分配算法B.集中式规划和调度C.分布式协商和共识算法D.以上都有可能2、ROS中的Gazebo是一个常用的机器人仿真环境。假设需要在Gazebo中模拟一个具有复杂物理特性的机器人和环境，以下关于Gazebo仿真的描述，正确的是？（）A.Gazebo只能模拟简单的机器人运动，无法处理复杂的物理交互B.在Gazebo中进行仿真时，不需要考虑机器人的动力学模型C.Gazebo可以与ROS节点进行集成，实现仿真与实际控制的交互D.Gazebo的仿真结果与实际机器人的行为完全一致，无需进一步验证3、在ROS中，机器人的感知融合是将多种传感器的数据进行综合处理和分析。假设一个机器人同时使用激光雷达、摄像头和超声波传感器来感知环境。以下关于ROS感知融合的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以使用卡尔曼滤波等算法来融合不同传感器的数据B.感知融合可以提高环境感知的准确性和可靠性C.不同传感器的数据在融合之前需要进行时间同步和空间校准D.感知融合只需要在软件层面实现，不需要考虑传感器的硬件特性4、当使用ROS开发一个水下机器人时，需要考虑水的阻力、压力和通信限制等特殊因素。以下哪种技术和设计方法可能会被用于应对这些挑战？（）A.防水密封设计和水声通信B.流体动力学建模和推进器控制C.抗压结构设计和传感器校准D.以上都有可能5、当在ROS中进行机器人的路径规划时，如果环境动态变化频繁，以下哪种策略较为合适？（）A.实时重新规划路径B.按照原规划路径继续前进C.暂停运动，等待环境稳定D.随机选择新的路径6、ROS中的动作（Action）通信机制适用于长时间的任务执行和反馈。假设一个机器人需要执行一个复杂的任务，如搜索并搬运一个物体，以下关于动作通信的描述，哪一项是错误的？（）A.动作客户端发送目标请求给动作服务器，动作服务器执行任务并不断反馈进度B.动作通信可以在任务执行过程中随时取消或暂停C.动作通信只能用于一次性的任务，不能用于循环执行的任务D.可以通过动作通信获取任务执行的结果和状态信息7、在ROS中，对于机器人的任务调度和资源分配，需要考虑多个并发的任务和有限的计算资源。假设有多个不同优先级的任务同时请求资源，以下哪种调度策略能够更好地平衡系统性能和任务的及时性？（）A.先到先服务调度B.优先级调度C.随机调度D.平均分配资源调度8、当使用ROS控制一个具有多个自由度的机器人关节时，需要进行复杂的运动学和动力学解算。以下哪种方法和工具可能会被用于关节控制？（）A.正逆运动学求解器和动力学库B.智能优化算法和模型预测控制C.自适应控制和反馈线性化D.以上都有可能9、在ROS系统中，对于机器人的运动平滑性控制，以下哪种方法能够有效地减少抖动和冲击？（）A.轨迹规划中的平滑处理B.增加运动速度C.减少运动精度D.不进行任何处理请解释每个选项对运动平滑性的影响以及为何某个选项能够减少抖动和冲击10、在ROS框架下，对于机器人的运动规划算法评估，以下哪个指标通常被用来衡量规划结果的优劣？（）A.路径长度B.规划时间C.碰撞次数D.以上都是。假设需要比较不同运动规划算法在各种场景下的性能，上述哪些指标能够全面地反映算法的效率和安全性，并说明如何根据这些指标进行算法的选择和优化11、ROS中的TF（TransformFrame）库用于管理机器人不同部件之间的坐标变换。当机器人的结构发生变化时，以下哪种方法可以快速更新TF树？（）A.手动重新配置TF关系B.使用自动检测和更新机制C.重新启动整个ROS系统D.以上方法都不太可行12、在ROS环境下，为了实现机器人的故障诊断和容错控制，需要监测机器人的状态和建立故障模型。以下哪种方法和技术可能会被用于故障诊断和容错？（）A.传感器监测和故障树分析B.模型参考自适应诊断和冗余设计C.基于数据驱动的故障检测和恢复策略D.以上都有可能13、ROS中的坐标变换在机器人的运动控制和感知中起着关键作用。假设有一个移动机器人，其身上安装了激光雷达和摄像头，同时机器人在一个环境中移动。为了将激光雷达和摄像头获取的数据统一到机器人的坐标系下，需要进行坐标变换。以下关于坐标变换的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以使用TF（TransformFramework）库来实现坐标变换B.坐标变换需要确定源坐标系和目标坐标系之间的旋转和平移关系C.一旦完成坐标变换，在不同坐标系下获取的数据可以直接进行融合和分析，无需进一步处理D.坐标变换可能会引入一定的误差，需要进行误差评估和补偿14、机器人的传感器校准对于获取准确的测量数据至关重要。假设一个激光雷达传感器的测量结果存在偏差，需要进行校准。以下哪种校准方法能够有效地消除偏差，并提高测量精度？（）A.基于工厂参数的校准B.基于现场测量的自校准C.基于外部标准设备的校准D.以上方法结合使用15、假设在一个ROS驱动的服务机器人项目中，需要根据不同的场景和用户需求动态配置机器人的行为参数。以下哪种方法能够在运行时灵活地修改这些参数，而无需重新编译代码？（）A.将参数硬编码在程序中B.使用配置文件，并在运行时读取C.通过ROS的参数服务器（ParameterServer）D.不支持参数修改，每次重新编译16、ROS中的可视化工具（rqt）对于开发和调试非常有用。假设在调试一个机器人的视觉感知模块时，需要实时查看图像数据和处理结果。以下哪种rqt插件最适合用于此目的？（）A.rqt_graphB.rqt_image_viewC.rqt_plotD.rqt_console17、ROS中的参数服务器（ParameterServer）使用哪种数据结构存储参数？（）（）A.字典B.列表C.数组D.树18、在基于ROS的机器人团队开发中，需要制定统一的代码规范和开发流程。假设团队成员具有不同的开发习惯和经验水平。以下哪种方式在确保代码质量和开发效率方面最为有效？（）A.制定详细的代码规范文档和培训团队成员B.允许团队成员自由发挥，不做统一要求C.参考其他项目的代码规范，不完全适应本项目D.不制定代码规范，后期统一修改19、当在ROS中进行机器人的路径规划时，需要考虑环境中的障碍物和机器人的运动约束。假设机器人需要在一个复杂的室内环境中找到一条最优路径到达目标点。以下哪种路径规划算法在处理这种复杂环境时表现最佳？（）A.A*算法B.蚁群算法C.随机漫步算法D.不进行路径规划，随机移动20、机器人的软件架构对于系统的可扩展性和维护性至关重要。假设一个复杂的机器人系统需要不断添加新的功能和模块。以下哪种软件架构风格能够更好地支持这种需求，同时保持系统的稳定性和可靠性？（）A.分层架构B.微服务架构C.事件驱动架构D.面向对象架构21、当使用ROS控制一个机器人在具有多个障碍物的复杂环境中移动时，需要实时规划安全的路径。以下哪种路径规划算法和碰撞检测方法能够满足需求？（）A.快速扩展随机树算法和基于距离的碰撞检测B.人工势场法和几何碰撞检测C.蚁群算法和模型碰撞检测D.以上都有可能22、在使用ROS进行机器人的视觉导航时，需要对图像进行预处理。以下哪种预处理操作可以提高导航的准确性？（）A.图像去噪B.图像增强C.图像分割D.以上操作都可能有帮助23、在一个使用ROS的多机器人系统中，如果机器人之间的通信协议选择不当，可能会导致什么后果？（）A.通信延迟增加或通信失败B.通信速度加快C.系统资源消耗降低D.机器人协作更顺畅24、在ROS中，为了提高机器人系统的可靠性和容错性，需要采取一些措施。假设一个关键的传感器出现故障，系统需要能够检测到并采取相应的备份或替代策略。以下关于ROS容错处理的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以通过监控节点的心跳信号来检测节点是否正常运行B.当检测到故障时，可以自动切换到备份的传感器或执行器C.容错处理只需要在软件层面实现，硬件的可靠性不重要D.可以使用冗余设计来提高系统的容错能力25、当使用ROS控制一个机械臂进行精确的抓取操作时，需要对机械臂进行运动学和动力学建模。为了实现高效和准确的控制，以下哪种建模方法和控制策略通常会被采用？（）A.正运动学建模和PID控制B.逆运动学建模和模糊控制C.动力学建模和自适应控制D.以上都有可能二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释ROS中的深度学习集成方法。2、（本题5分）ROS中的主题（Topic）有何特点和用途？3、（本题5分）解释ROS中的日志记录和分析方法。4、（本题5分）如何在ROS中实现机器人的高效任务切换？三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）基于ROS设计一个虫草养殖场虫草收集与分拣机器人的高效收集与分拣系统。2、（本题5分）使用ROS为农业灌溉机器人设计一个土壤湿度检测和精准灌溉系统。3、（本题5分）在ROS环境下搭建一个室内装修机器人的墙面打磨与喷漆系统。4、（本题5分）使用ROS为安防机器人设计一个入侵检测和警报系统。5、（本题5分）在ROS中设计一个机器人的物体摩擦系数检测系统。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）ROS在机器人的考古发掘应用中，如何实现精细操作和文物保护。请全面综合分析ROS的控制精度、力