重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)課程設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院

《機(jī)器學(xué)習(xí)課程設(shè)計(jì)》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中的服務(wù)（Service）通信常用于請(qǐng)求-響應(yīng)模式。假設(shè)有一個(gè)機(jī)器人需要執(zhí)行一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，該任務(wù)需要多個(gè)步驟，并且每個(gè)步驟都需要確認(rèn)是否成功完成。以下哪種方式可以有效地實(shí)現(xiàn)這種任務(wù)的管理和控制？（）A.創(chuàng)建多個(gè)服務(wù)，每個(gè)服務(wù)對(duì)應(yīng)一個(gè)任務(wù)步驟B.使用一個(gè)服務(wù)，通過(guò)傳遞不同的參數(shù)來(lái)表示不同的任務(wù)步驟C.放棄服務(wù)通信，改用話題通信來(lái)實(shí)現(xiàn)任務(wù)管理D.將整個(gè)任務(wù)作為一個(gè)單獨(dú)的節(jié)點(diǎn)，不使用服務(wù)通信2、ROS中的節(jié)點(diǎn)可以分布在不同的計(jì)算平臺(tái)上。當(dāng)節(jié)點(diǎn)之間的計(jì)算能力差異較大時(shí)，如何平衡系統(tǒng)的負(fù)載？（）A.將計(jì)算任務(wù)分配給能力較強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)B.對(duì)計(jì)算任務(wù)進(jìn)行分割，分配給不同的節(jié)點(diǎn)C.根據(jù)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載情況動(dòng)態(tài)調(diào)整任務(wù)分配D.以上方法都可以3、ROS中的感知功能對(duì)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(shí)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(yǔ)音識(shí)別B.機(jī)器視覺(jué)C.紅外感知D.超聲波感知4、在ROS中，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主導(dǎo)航功能，需要進(jìn)行地圖構(gòu)建。假設(shè)機(jī)器人工作在一個(gè)室內(nèi)環(huán)境中，以下哪種地圖表示方法較為合適？（）A.柵格地圖，簡(jiǎn)單直觀但占用存儲(chǔ)空間較大B.拓?fù)涞貓D，能夠突出環(huán)境的結(jié)構(gòu)但細(xì)節(jié)不足C.特征地圖，對(duì)環(huán)境特征提取準(zhǔn)確但構(gòu)建復(fù)雜D.以上地圖表示方法都不合適，需要自定義地圖格式5、ROS中的坐標(biāo)變換在機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制和感知中起著關(guān)鍵作用。假設(shè)有一個(gè)移動(dòng)機(jī)器人，其身上安裝了激光雷達(dá)和攝像頭，同時(shí)機(jī)器人在一個(gè)環(huán)境中移動(dòng)。為了將激光雷達(dá)和攝像頭獲取的數(shù)據(jù)統(tǒng)一到機(jī)器人的坐標(biāo)系下，需要進(jìn)行坐標(biāo)變換。以下關(guān)于坐標(biāo)變換的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用TF（TransformFramework）庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)變換B.坐標(biāo)變換需要確定源坐標(biāo)系和目標(biāo)坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)和平移關(guān)系C.一旦完成坐標(biāo)變換，在不同坐標(biāo)系下獲取的數(shù)據(jù)可以直接進(jìn)行融合和分析，無(wú)需進(jìn)一步處理D.坐標(biāo)變換可能會(huì)引入一定的誤差，需要進(jìn)行誤差評(píng)估和補(bǔ)償6、在ROS中，為了實(shí)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(gè)工廠中有多個(gè)機(jī)器人需要共同完成一項(xiàng)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(xiàng)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(gè)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(lái)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(jí)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(wú)關(guān)，只取決于任務(wù)的復(fù)雜性7、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的服務(wù)請(qǐng)求（ServiceRequest）通常包含哪些信息？（）（）A.輸入?yún)?shù)B.輸出參數(shù)C.任務(wù)描述D.以上都不是8、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.KartoSLAM9、在ROS系統(tǒng)中，對(duì)于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)平滑性控制，以下哪種方法能夠有效地減少抖動(dòng)和沖擊？（）A.軌跡規(guī)劃中的平滑處理B.增加運(yùn)動(dòng)速度C.減少運(yùn)動(dòng)精度D.不進(jìn)行任何處理請(qǐng)解釋每個(gè)選項(xiàng)對(duì)運(yùn)動(dòng)平滑性的影響以及為何某個(gè)選項(xiàng)能夠減少抖動(dòng)和沖擊10、在ROS中，為了提高代碼的可讀性和可維護(hù)性，常常使用命名空間（Namespace）。假設(shè)一個(gè)大型機(jī)器人系統(tǒng)中有多個(gè)相似的功能模塊，以下關(guān)于命名空間的作用，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.命名空間可以避免話題和服務(wù)名稱的沖突，提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性B.通過(guò)使用不同的命名空間，可以將相關(guān)的節(jié)點(diǎn)和資源組織在一起，便于管理C.命名空間對(duì)節(jié)點(diǎn)之間的通信沒(méi)有影響，節(jié)點(diǎn)可以跨越命名空間進(jìn)行通信D.命名空間可以增加代碼的復(fù)雜性，一般情況下應(yīng)盡量避免使用11、ROS支持機(jī)器人的深度學(xué)習(xí)應(yīng)用，例如圖像識(shí)別和語(yǔ)音處理。假設(shè)要在機(jī)器人上部署一個(gè)深度學(xué)習(xí)模型，需要考慮模型的大小、計(jì)算量和實(shí)時(shí)性要求。以下哪種深度學(xué)習(xí)框架和模型壓縮方法的選擇最為合適？（）A.TensorFlow結(jié)合模型量化B.PyTorch結(jié)合模型剪枝C.自行開發(fā)深度學(xué)習(xí)框架和不進(jìn)行模型壓縮D.選擇大型復(fù)雜的模型，不考慮資源限制12、在基于ROS的機(jī)器人應(yīng)用中，需要對(duì)機(jī)器人的行為進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，以適應(yīng)不同的工作場(chǎng)景和任務(wù)需求。假設(shè)環(huán)境條件發(fā)生變化，以下哪種方法能夠使機(jī)器人自動(dòng)調(diào)整行為策略？（）A.基于規(guī)則的硬編碼調(diào)整B.機(jī)器學(xué)習(xí)算法的自適應(yīng)調(diào)整C.不進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，保持固定行為D.依靠人工干預(yù)進(jìn)行調(diào)整13、ROS中的話題（Topic）是一種常見(jiàn)的通信機(jī)制。假設(shè)有一個(gè)機(jī)器人在移動(dòng)過(guò)程中不斷發(fā)布其位置信息作為一個(gè)話題。多個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)這個(gè)位置信息感興趣并進(jìn)行訂閱。在這種情況下，如果發(fā)布節(jié)點(diǎn)突然停止發(fā)布，以下哪種情況最有可能發(fā)生？（）A.訂閱節(jié)點(diǎn)會(huì)繼續(xù)使用最后收到的位置信息，直到新的發(fā)布信息到來(lái)B.訂閱節(jié)點(diǎn)會(huì)立即停止運(yùn)行，等待發(fā)布節(jié)點(diǎn)重新開始發(fā)布C.訂閱節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)切換到其他可用的類似話題進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取D.整個(gè)系統(tǒng)會(huì)崩潰，因?yàn)槭チ岁P(guān)鍵的位置信息源14、ROS支持機(jī)器人的分布式感知和協(xié)同決策。假設(shè)多個(gè)機(jī)器人需要共同感知一個(gè)大范圍的環(huán)境并做出統(tǒng)一的決策。以下哪種分布式感知和決策算法的結(jié)合能夠最有效地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)？（）A.基于共識(shí)的分布式感知和投票決策算法B.每個(gè)機(jī)器人獨(dú)立感知和決策，然后匯總C.隨機(jī)選擇一個(gè)機(jī)器人作為主導(dǎo)進(jìn)行感知和決策D.不進(jìn)行分布式感知和協(xié)同決策15、在ROS環(huán)境下，為了提高機(jī)器人的自主性和適應(yīng)性，需要進(jìn)行環(huán)境建模和知識(shí)表示。以下哪種方法和技術(shù)可能會(huì)被用于環(huán)境建模和知識(shí)學(xué)習(xí)？（）A.語(yǔ)義地圖構(gòu)建和知識(shí)圖譜B.深度學(xué)習(xí)環(huán)境理解和強(qiáng)化學(xué)習(xí)C.概率模型和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)D.以上都有可能16、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的可視化是非常重要的。假設(shè)需要實(shí)時(shí)顯示機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡、傳感器數(shù)據(jù)和模型等信息。以下關(guān)于ROS可視化工具的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.RViz（RobotVisualization）是一個(gè)常用的ROS可視化工具，可以顯示多種類型的數(shù)據(jù)B.Gazebo是一個(gè)用于機(jī)器人仿真的工具，可以與ROS集成進(jìn)行可視化和物理模擬C.在可視化過(guò)程中，可以通過(guò)插件擴(kuò)展RViz和Gazebo的功能D.一旦在RViz或Gazebo中設(shè)置了可視化布局，就不能再進(jìn)行更改和調(diào)整17、假設(shè)在ROS中開發(fā)一個(gè)用于醫(yī)療康復(fù)的機(jī)器人，需要實(shí)現(xiàn)精確的力控制和柔順運(yùn)動(dòng)，以適應(yīng)患者的不同需求和身體狀況。以下哪種控制方法和傳感器可能會(huì)被用于力感知和控制？（）A.力傳感器和阻抗控制B.位置傳感器和力/位混合控制C.觸覺(jué)傳感器和自適應(yīng)控制D.以上都有可能18、對(duì)于ROS中的機(jī)器人視覺(jué)目標(biāo)跟蹤，以下哪種算法能夠適應(yīng)目標(biāo)的外觀變化和遮擋情況？（）A.基于特征的跟蹤B.基于模型的跟蹤C(jī).基于深度學(xué)習(xí)的跟蹤D.以上都是。假設(shè)機(jī)器人需要在復(fù)雜場(chǎng)景中持續(xù)跟蹤移動(dòng)的目標(biāo)，目標(biāo)可能會(huì)發(fā)生形狀、顏色等外觀變化，并且可能會(huì)被其他物體遮擋，上述哪種目標(biāo)跟蹤算法能夠更好地應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，并解釋其在ROS中的實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化方法19、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(lái)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(jiǎn)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)20、ROS中的TF變換在多機(jī)器人協(xié)作中非常重要。當(dāng)多個(gè)機(jī)器人之間的相對(duì)位置發(fā)生變化時(shí)，如何快速更新TF信息？（）A.通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量并更新B.使用通信協(xié)議在機(jī)器人之間傳遞位置變化信息C.結(jié)合地圖和定位信息進(jìn)行推算D.以上方法可以結(jié)合使用21、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制時(shí)，需要考慮系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。假設(shè)系統(tǒng)對(duì)控制周期有嚴(yán)格的限制，以下關(guān)于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制的方法，正確的是：（）A.使用ROS的默認(rèn)配置，不進(jìn)行特殊優(yōu)化B.采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）與ROS結(jié)合，滿足實(shí)時(shí)性要求C.降低控制算法的復(fù)雜度，犧牲精度以保證實(shí)時(shí)性D.實(shí)時(shí)控制在ROS中無(wú)法實(shí)現(xiàn)，需要更換開發(fā)框架22、在ROS中，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主定位，通常會(huì)使用多種傳感器融合的方法。假設(shè)同時(shí)使用激光雷達(dá)和里程計(jì)數(shù)據(jù)，以下哪種融合算法在ROS中較為常用？（）A.擴(kuò)展卡爾曼濾波（EKF）B.粒子濾波C.蒙特卡羅方法D.蟻群算法23、在ROS中，用于控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度的消息類型通常是（）（）A.TwistB.PoseC.PointD.Quaternion24、在ROS中，機(jī)器人的通信協(xié)議選擇對(duì)系統(tǒng)性能有一定影響。假設(shè)一個(gè)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(xiàng)是不正確的？（）A.TCP協(xié)議適合于對(duì)數(shù)據(jù)可靠性要求高，但對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)景B.UDP協(xié)議適合于實(shí)時(shí)性要求高，但可以容忍一定數(shù)據(jù)丟失的場(chǎng)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25、ROS支持多種機(jī)器人傳感器的集成。假設(shè)有一個(gè)配備了激光雷達(dá)、攝像頭和慣性測(cè)量單元（IMU）的機(jī)器人。在處理這些傳感器的數(shù)據(jù)融合時(shí)，以下哪種方法通常被采用？（）A.簡(jiǎn)單平均法B.卡爾曼濾波C.冒泡排序D.選擇其中一個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)作為主要依據(jù)，忽略其他傳感器26、ROS中的消息（Message）定義了節(jié)點(diǎn)之間通信的數(shù)據(jù)格式。當(dāng)需要在不同的ROS系統(tǒng)之間進(jìn)行通信，而兩個(gè)系統(tǒng)中使用的消息格式略有不同時(shí)，以下哪種方法可以解決這個(gè)問(wèn)題？（）A.在發(fā)送端和接收端分別進(jìn)行消息格式的轉(zhuǎn)換B.重新定義一個(gè)統(tǒng)一的消息格式，并在兩個(gè)系統(tǒng)中使用C.使用中間件來(lái)進(jìn)行消息格式的適配D.以上方法都可以27、ROS中的插件機(jī)制使得系統(tǒng)具有很高的靈活性。假設(shè)需要為一個(gè)視覺(jué)處理節(jié)點(diǎn)添加新的功能，通過(guò)插件的方式實(shí)現(xiàn)，以下關(guān)于插件的描述，正確的是？（）A.插件需要在編譯時(shí)與主程序鏈接，不能在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)加載B.插件可以獨(dú)立開發(fā)和測(cè)試，與主程序的接口定義清晰C.一個(gè)插件只能被一個(gè)節(jié)點(diǎn)使用，不能被多個(gè)節(jié)點(diǎn)共享D.插件的更新會(huì)導(dǎo)致整個(gè)ROS系統(tǒng)重新編譯28、在基于ROS的機(jī)器人項(xiàng)目中，需要對(duì)機(jī)器人的軟件進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證，以確保其功能的正確性和穩(wěn)定性。以下哪種測(cè)試方法能夠全面地覆蓋各種可能的輸入和場(chǎng)景，提高測(cè)試的有效性？（）A.手動(dòng)隨機(jī)測(cè)試B.基于單元測(cè)試的方法C.結(jié)合模擬環(huán)境進(jìn)行集成測(cè)試D.不進(jìn)行測(cè)試，直接部署29、ROS中的機(jī)器人安全機(jī)制至關(guān)重要，特別是在與人類密切接觸或在危險(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.依靠人類操作人員的警惕性30、在一個(gè)基于ROS的多機(jī)器人系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)任務(wù)分配和資源協(xié)調(diào)，以確保每個(gè)機(jī)器人都能高效地完成其指定的工作。以下哪種策略和算法可能會(huì)被用于任務(wù)分配和資源管理？（）A.基于市場(chǎng)機(jī)制的分配算法B.集中式規(guī)劃和調(diào)度C.分布式協(xié)商和共識(shí)算法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）對(duì)于一個(gè)使用ROS的鐵路軌道檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)，負(fù)責(zé)檢查軌道的健康狀況。全面分析ROS在高速運(yùn)行環(huán)境適應(yīng)、軌道缺陷識(shí)別、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理以及與鐵路調(diào)度系統(tǒng)的整合方面的重點(diǎn)和難點(diǎn)。2、（本題5分）在一個(gè)鋼鐵廠，ROS被用于控制機(jī)器人進(jìn)行鋼坯搬運(yùn)和質(zhì)量檢測(cè)。請(qǐng)?jiān)敿?xì)分析如何利用ROS實(shí)現(xiàn)高溫環(huán)境適應(yīng)、鋼坯精準(zhǔn)搬運(yùn)、質(zhì)量缺陷識(shí)別以及與煉鋼生產(chǎn)線的協(xié)同工作，同時(shí)應(yīng)對(duì)可能的安全和精度挑戰(zhàn)。3、（本題5分）隨著機(jī)