泰山科技学院《机器学习与模式识别课程设计I》2023-2024学年第二学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页泰山科技学院

《机器学习与模式识别课程设计I》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20个小题，每小题1分，共20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、当在ROS中开发机器人应用时，需要对机器人的模型进行描述。假设一个轮式移动机器人，需要定义其几何形状、关节结构和运动学参数等。以下关于ROS中机器人模型描述的方式，哪一项是不正确的？（）A.使用URDF（UnifiedRobotDescriptionFormat）文件来描述机器人的结构和参数B.可以在URDF文件中定义机器人的传感器和执行器C.一旦定义了机器人的URDF模型，就不能对其进行修改和扩展D.可以使用第三方工具将CAD模型转换为ROS可识别的URDF格式2、在基于ROS的机器人救援应用中，需要快速响应紧急情况。以下哪种通信方式可以确保信息的实时传递？（）A.低延迟的网络协议B.优先级消息队列C.直接内存访问D.以上方式都可以考虑3、ROS中的感知功能对于机器人与环境的交互至关重要。假设机器人需要识别不同形状和颜色的物体，以下哪种感知技术在ROS中可能被应用？（）A.语音识别B.机器视觉C.红外感知D.超声波感知4、机器人操作系统中的资源管理至关重要，特别是在处理多个并发任务和有限的计算资源时。假设一个机器人同时执行视觉识别、路径规划和运动控制任务。以下哪种资源调度策略能够确保关键任务及时获得所需资源，同时提高系统的整体效率？（）A.先来先服务（FCFS）B.优先级调度C.时间片轮转D.最短作业优先5、当在ROS中进行多机器人协作任务时，需要协调各个机器人的动作和任务分配。假设多个机器人需要共同完成一个复杂的物流搬运任务。以下哪种协作策略和算法在这种场景下能够最有效地提高任务完成效率和避免冲突？（）A.集中式控制和任务分配算法B.分布式自主协商算法C.随机分配任务，各自执行D.不进行协作，独立工作6、ROS中的参数调优对于系统性能至关重要。如果关键参数设置过于保守，会导致什么结果？（）A.系统性能无法充分发挥B.系统稳定性提高C.资源消耗降低D.系统适应性增强7、ROS支持多种机器人硬件平台和传感器。当为一个新的机器人平台配置ROS时，以下关于硬件驱动和接口的描述，哪一项是错误的？（）A.需要为机器人的各种硬件设备（如电机、传感器）编写相应的驱动程序，使其能与ROS通信B.可以使用通用的硬件接口标准（如USB、Ethernet）来连接机器人硬件和主机C.所有的机器人硬件都有现成的ROS驱动可用，无需自行开发D.硬件驱动程序需要考虑实时性和稳定性的要求8、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9、在ROS环境下，为了实现机器人的触觉感知和交互，需要选择合适的触觉传感器和处理算法。以下哪种触觉传感器和算法可能会被用于触觉感知？（）A.电容式触觉传感器和触觉信号处理B.电阻式触觉传感器和模式识别算法C.压电式触觉传感器和特征提取算法D.以上都有可能10、ROS支持在不同的操作系统上运行。当从一个操作系统移植到另一个操作系统时，如果没有考虑系统差异，会发生什么？（）A.程序可能无法正常运行B.运行效率提高C.功能自动适配新系统D.无需任何修改，正常工作11、机器人在执行任务时，可能会遇到突发情况，如电源故障、网络中断等。假设一个机器人正在进行关键操作，突然遭遇电源故障。以下哪种应急处理机制能够最大程度地减少损失，并确保机器人的安全？（）A.备用电源切换B.紧急停止和数据保存C.故障自诊断和恢复策略D.以上机制综合运用12、在基于ROS的机器人项目中，需要对代码进行版本控制和团队协作开发。假设团队成员分布在不同地区，需要频繁地交流和合并代码。以下哪种版本控制系统和协作方式最能提高开发效率和代码质量？（）A.Git结合代码审查和分支管理B.SVN结合集中式的代码存储C.不使用版本控制，通过邮件交流代码D.各自开发，最后统一整合13、在ROS中，服务（Service）用于节点之间的请求/响应通信。假设一个机器人需要执行特定的复杂操作，如抓取物体，并且这个操作的参数和结果需要在节点之间准确传递。以下关于使用服务进行通信的描述，正确的是？（）A.服务通信是异步的，请求节点发送请求后可以立即进行其他操作，无需等待响应B.服务通信只能在同一台计算机上的节点之间进行，无法跨计算机通信C.服务通信保证了请求的唯一性，即同一时间只能有一个请求在处理D.服务通信的响应速度通常比话题通信慢，因为涉及更多的协议开销14、在基于ROS的机器人视觉导航中，当环境光照条件变化较大时，以下哪种图像处理方法能够提高导航的稳定性？（）A.直方图均衡化B.边缘检测C.图像分割D.图像压缩请分别解释每个图像处理方法在应对光照变化时的效果和对导航稳定性的影响15、在使用ROS进行机器人的路径跟踪控制时，如果传感器噪声较大，会对控制效果产生怎样的影响？（）A.路径跟踪精度下降B.路径跟踪速度加快C.控制效果不受影响D.系统自动滤波降噪16、在使用ROS开发机器人应用时，需要对机器人的运动进行控制。假设要实现机器人沿着一条特定的路径移动，需要精确控制其速度和位置。以下哪种ROS功能包或工具最适合用于此任务？（）A.MoveIt!B.GazeboC.RVizD.TF17、当在ROS中开发一个具有人机交互功能的机器人时，需要选择一种合适的用户界面（UI）框架来实现与用户的通信和控制指令输入。假设要考虑界面的美观性、易用性和与ROS系统的集成性，以下哪个UI框架是较好的选择？（）A.QtB.TkinterC.GTK+D.wxWidgets18、ROS支持分布式计算，如果在分布式环境中节点之间的网络带宽有限，会对系统产生什么影响？（）A.数据传输延迟，影响系统性能B.系统自动扩展带宽C.对系统没有明显影响D.计算速度加快19、机器人操作系统中的容错机制对于系统的可靠性至关重要。假设机器人在关键任务中出现传感器故障或执行器异常。以下哪种容错方法能够使机器人在部分组件失效的情况下继续完成任务，或者采取安全的应对措施？（）A.硬件冗余B.软件冗余C.故障检测与诊断D.以上方法综合运用20、在ROS中，为了提高机器人系统的性能和实时性，通常会对节点进行优化。假设一个节点处理大量数据导致性能瓶颈，以下哪种优化方法可能最为有效？（）A.减少节点之间的通信次数B.使用更复杂的算法来处理数据C.增加节点的数量来分担任务D.降低数据的采样频率二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）描述ROS在电子制造机器人中的应用。2、（本题5分）说明ROS中的水产养殖饲料投放机器人中的投放量控制。3、（本题5分）简述ROS中的考古发掘现场保护机器人中的保护措施执行。4、（本题5分）解释ROS中的林业抚育机器人中的修枝策略。5、（本题5分）解释如何在ROS中实现机器人的自适应控制。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在ROS中为物流配送机器人设计一个包裹识别和投递系统。2、（本题5分）利用ROS开发一个机器人的自主路径规划和交通规则遵守系统。3、（本题5分）在ROS中设计一个机器人的触觉感知和反馈系统。4、（本题5分）在ROS框架下，为隧道施工机器人设计一个隧道壁检测和支护系统。5、（本题5分）在ROS框架下，为山体滑坡监测机器人设计一个位移监测和预警通知系统。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）对于具有复杂机械传动系统的机器人，ROS在传动误差补偿和运动平滑控制方面具有重要意义。请深入综合分析ROS中的相关技术和实现方法，以及如何提高机器人的运动