梧州醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)?！稒C(jī)器學(xué)習(xí)（雙語(yǔ)）》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)梧州醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校《機(jī)器學(xué)習(xí)（雙語(yǔ)）》

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15個(gè)小題，每小題2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中的消息（Message）定義了節(jié)點(diǎn)之間通信的數(shù)據(jù)格式。假設(shè)要在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳遞一個(gè)包含機(jī)器人位置、速度和姿態(tài)的消息，以下關(guān)于消息定義和使用的描述，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.可以使用ROS提供的消息類型，如geometry_msgs/PoseStamped來(lái)表示機(jī)器人的位姿信息B.自定義消息時(shí)，需要在.msg文件中定義消息的字段和數(shù)據(jù)類型C.發(fā)送和接收消息的節(jié)點(diǎn)必須使用相同的消息類型和字段順序D.消息的內(nèi)容在傳輸過(guò)程中可以被修改，以適應(yīng)不同的節(jié)點(diǎn)需求2、假設(shè)要在ROS中開發(fā)一個(gè)能夠自主導(dǎo)航的移動(dòng)機(jī)器人，需要實(shí)現(xiàn)地圖構(gòu)建、路徑規(guī)劃和實(shí)時(shí)定位等功能。以下哪種技術(shù)組合在ROS中能夠最有效地實(shí)現(xiàn)這些功能？（）A.使用A*算法進(jìn)行路徑規(guī)劃，基于激光雷達(dá)構(gòu)建地圖，通過(guò)GPS進(jìn)行定位B.采用RRT算法規(guī)劃路徑，利用視覺(jué)SLAM構(gòu)建地圖，借助慣性導(dǎo)航定位C.運(yùn)用Dijkstra算法找路徑，用深度相機(jī)建圖，使用藍(lán)牙定位D.隨機(jī)選擇路徑規(guī)劃和定位方法，不考慮地圖構(gòu)建3、ROS中的動(dòng)作（Action）通信常用于長(zhǎng)時(shí)間的任務(wù)執(zhí)行和反饋。當(dāng)一個(gè)動(dòng)作在執(zhí)行過(guò)程中被中斷，以下哪種處理方式是合理的？（）A.立即停止動(dòng)作，不做任何后續(xù)處理B.嘗試恢復(fù)動(dòng)作的執(zhí)行C.回滾到動(dòng)作的初始狀態(tài)，重新開始D.根據(jù)具體情況采取不同的處理策略4、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，假設(shè)要考慮系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。以下關(guān)于架構(gòu)設(shè)計(jì)原則的描述，正確的是：（）A.采用緊耦合的架構(gòu)，提高系統(tǒng)的性能B.設(shè)計(jì)分層架構(gòu)，將不同功能模塊清晰分離C.優(yōu)先考慮功能實(shí)現(xiàn)，架構(gòu)設(shè)計(jì)不重要D.軟件架構(gòu)對(duì)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性沒(méi)有影響5、當(dāng)在ROS中集成第三方庫(kù)時(shí)，如果庫(kù)的許可證不兼容，會(huì)產(chǎn)生什么法律風(fēng)險(xiǎn)？（）A.可能面臨侵權(quán)訴訟B.性能提升C.沒(méi)有風(fēng)險(xiǎn)D.系統(tǒng)更安全6、機(jī)器人的軟件架構(gòu)對(duì)于系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和維護(hù)性至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)復(fù)雜的機(jī)器人系統(tǒng)需要不斷添加新的功能和模塊。以下哪種軟件架構(gòu)風(fēng)格能夠更好地支持這種需求，同時(shí)保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性？（）A.分層架構(gòu)B.微服務(wù)架構(gòu)C.事件驅(qū)動(dòng)架構(gòu)D.面向?qū)ο蠹軜?gòu)7、ROS中的TF（TransformFrame）庫(kù)用于管理機(jī)器人不同部件之間的坐標(biāo)變換。當(dāng)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，以下哪種方法可以快速更新TF樹？（）A.手動(dòng)重新配置TF關(guān)系B.使用自動(dòng)檢測(cè)和更新機(jī)制C.重新啟動(dòng)整個(gè)ROS系統(tǒng)D.以上方法都不太可行8、ROS中的動(dòng)作（Action）是一種用于長(zhǎng)時(shí)間任務(wù)的通信機(jī)制。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人需要執(zhí)行一個(gè)復(fù)雜的搜索任務(wù)，其狀態(tài)包括正在搜索、找到目標(biāo)和任務(wù)完成。以下關(guān)于動(dòng)作通信的描述，正確的是？（）A.動(dòng)作通信只能單向傳遞信息，從客戶端到服務(wù)器B.客戶端可以在任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中隨時(shí)取消任務(wù)C.服務(wù)器無(wú)法向客戶端反饋任務(wù)的中間狀態(tài)D.動(dòng)作通信不支持任務(wù)的超時(shí)處理9、假設(shè)在一個(gè)ROS控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中，需要對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行精確的時(shí)間同步和控制?？紤]到多個(gè)關(guān)節(jié)的協(xié)同運(yùn)動(dòng)和外部事件的觸發(fā)，以下哪種方法能夠提供最準(zhǔn)確的時(shí)間同步和控制精度？（）A.使用操作系統(tǒng)的默認(rèn)時(shí)鐘B.借助外部的硬件時(shí)鐘同步設(shè)備C.通過(guò)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（NTP）進(jìn)行同步D.不進(jìn)行時(shí)間同步，依靠估計(jì)值10、ROS中的機(jī)器人操作系統(tǒng)內(nèi)核優(yōu)化對(duì)于系統(tǒng)性能至關(guān)重要。以下哪種優(yōu)化策略可能對(duì)實(shí)時(shí)性和響應(yīng)速度產(chǎn)生最大的影響？（）A.內(nèi)存管理優(yōu)化B.進(jìn)程調(diào)度優(yōu)化C.中斷處理優(yōu)化D.文件系統(tǒng)優(yōu)化請(qǐng)分別闡述每個(gè)優(yōu)化策略在提高操作系統(tǒng)性能方面的作用和重要性11、ROS中的動(dòng)態(tài)重新配置（DynamicReconfigure）功能允許在運(yùn)行時(shí)修改節(jié)點(diǎn)的參數(shù)。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度參數(shù)需要根據(jù)環(huán)境實(shí)時(shí)調(diào)整，以下關(guān)于動(dòng)態(tài)重新配置的描述，正確的是？（）A.動(dòng)態(tài)重新配置只能在節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)前進(jìn)行設(shè)置，運(yùn)行時(shí)無(wú)法修改B.可以通過(guò)圖形界面或命令行工具進(jìn)行參數(shù)的動(dòng)態(tài)修改C.動(dòng)態(tài)重新配置會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)重新初始化，影響系統(tǒng)性能D.不是所有的參數(shù)都支持動(dòng)態(tài)重新配置，需要在代碼中特別指定12、ROS中的參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）用于存儲(chǔ)和管理全局參數(shù)。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)有多個(gè)節(jié)點(diǎn)需要訪問(wèn)相同的配置參數(shù)，以下關(guān)于參數(shù)服務(wù)器使用的描述，正確的是：（）A.每個(gè)節(jié)點(diǎn)都應(yīng)該獨(dú)立存儲(chǔ)參數(shù)，避免依賴參數(shù)服務(wù)器，以提高可靠性B.參數(shù)服務(wù)器能夠方便地實(shí)現(xiàn)參數(shù)的共享和動(dòng)態(tài)修改，適合這種多節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)的情況C.參數(shù)服務(wù)器會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，應(yīng)盡量減少使用，通過(guò)消息傳遞參數(shù)D.參數(shù)服務(wù)器只適用于存儲(chǔ)少量關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)于大量參數(shù)不適用13、假設(shè)要在ROS中實(shí)現(xiàn)一個(gè)能夠在水下環(huán)境工作的機(jī)器人，以下哪種防水和密封設(shè)計(jì)以及材料選擇是關(guān)鍵的？（）A.橡膠密封圈與不銹鋼外殼B.塑料外殼與膠水密封C.玻璃纖維外殼與硅膠密封D.不做特殊處理請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)明每個(gè)選項(xiàng)在水下環(huán)境中的防水性能和可靠性14、在機(jī)器人的路徑規(guī)劃中，需要考慮機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)特性，如慣性和摩擦力。假設(shè)一個(gè)具有較大慣性的機(jī)器人需要在狹窄空間內(nèi)快速移動(dòng)。以下哪種路徑規(guī)劃方法能夠充分考慮這些動(dòng)力學(xué)因素，生成可行的路徑？（）A.基于物理模型的路徑規(guī)劃B.基于啟發(fā)式搜索的路徑規(guī)劃C.基于隨機(jī)采樣的路徑規(guī)劃D.基于人工勢(shì)場(chǎng)的路徑規(guī)劃15、ROS中的節(jié)點(diǎn)可以在不同的編程語(yǔ)言中實(shí)現(xiàn)，并且能夠相互通信，這是因?yàn)椋ǎǎ〢.ROS提供了統(tǒng)一的通信接口B.編程語(yǔ)言的兼容性C.兩者皆有D.以上都不是二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述ROS中的消息（Message）類型及如何定義。2、（本題5分）解釋ROS中的軟件包管理機(jī)制。3、（本題5分）ROS中的任務(wù)規(guī)劃模塊的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）假設(shè)開發(fā)一個(gè)ROS驅(qū)動(dòng)的家用清潔機(jī)器人，能夠自動(dòng)清掃房間、避開家具并自主充電。詳細(xì)分析在ROS框架下，如何實(shí)現(xiàn)環(huán)境建模、路徑規(guī)劃、電源管理以及與智能家居系統(tǒng)的交互。2、（本題5分）ROS在航空航天領(lǐng)域的機(jī)器人應(yīng)用中，如衛(wèi)星維修、空間站建設(shè)等，面臨著高可靠性和高精度的要求。請(qǐng)?jiān)敿?xì)綜合分析ROS在這種特殊環(huán)境下的適應(yīng)性和性能表現(xiàn)，以及如何保障機(jī)器人在太空環(huán)境中的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。3、（本題5分）在倉(cāng)儲(chǔ)物流領(lǐng)域，機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS可以實(shí)現(xiàn)貨物搬運(yùn)、分揀等自動(dòng)化操作。請(qǐng)綜合分析ROS在該場(chǎng)景下如何實(shí)現(xiàn)機(jī)器人之間的協(xié)作與調(diào)度，以及如何應(yīng)對(duì)多變的倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境和不同的貨物類型。4、（本題5分）在家庭服務(wù)場(chǎng)景中，如清潔機(jī)器人、陪伴機(jī)器人等，機(jī)器人操作系統(tǒng)需要滿足用戶的個(gè)性化需求和復(fù)雜的家居環(huán)境。請(qǐng)?jiān)敿?xì)綜合分析其在智能感知家居環(huán)境、執(zhí)行多樣化任務(wù)、與其他智能設(shè)備互聯(lián)互通等方面的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，研究家庭服務(wù)機(jī)器人的市場(chǎng)需求和發(fā)展?jié)摿Γ约霸陔[私保護(hù)和用戶信任方面的挑戰(zhàn)。5、（本題5分）對(duì)于用于太空垃圾清理的機(jī)器人，分析機(jī)器人操作系統(tǒng)如何在太空環(huán)境中進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別、捕獲和處理，以及如何解決太空垃圾的高速運(yùn)動(dòng)、