武昌理工學(xué)院《機器學(xué)習(xí)與模式識別C》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁武昌理工學(xué)院《機器學(xué)習(xí)與模式識別C》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、ROS系統(tǒng)中的傳感器數(shù)據(jù)處理是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。當(dāng)處理來自激光雷達(dá)的大量點云數(shù)據(jù)時，為了提高數(shù)據(jù)處理效率和準(zhǔn)確性，以下哪種方法較為合適？（）A.直接對原始點云數(shù)據(jù)進行處理B.先對點云數(shù)據(jù)進行濾波和降采樣C.將點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖像進行處理D.忽略部分點云數(shù)據(jù)請解釋每個選項的可行性和可能帶來的影響2、當(dāng)使用ROS控制一個具有多個自由度的機器人關(guān)節(jié)時，需要進行復(fù)雜的運動學(xué)和動力學(xué)解算。以下哪種方法和工具可能會被用于關(guān)節(jié)控制？（）A.正逆運動學(xué)求解器和動力學(xué)庫B.智能優(yōu)化算法和模型預(yù)測控制C.自適應(yīng)控制和反饋線性化D.以上都有可能3、在一個使用ROS的移動機器人系統(tǒng)中，需要實現(xiàn)對障礙物的檢測和規(guī)避。以下哪種傳感器組合在這種情況下通常能提供較好的效果？（）A.激光雷達(dá)和超聲波傳感器B.攝像頭和慣性測量單元C.紅外傳感器和GPSD.以上組合都不太適合4、ROS中的機器人操作系統(tǒng)性能評估需要綜合考慮多個指標(biāo)。以下哪個指標(biāo)對于衡量系統(tǒng)的實時響應(yīng)能力是最關(guān)鍵的？（）A.任務(wù)完成時間B.系統(tǒng)吞吐量C.響應(yīng)延遲D.資源利用率5、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個需要進行遠(yuǎn)程操作的工業(yè)機器人時，以下哪種通信延遲處理策略能夠最大程度地減少對操作的影響？（）A.預(yù)測補償B.降低操作頻率C.增加緩沖區(qū)大小D.忽略延遲請分別闡述每個策略在處理通信延遲時的原理和可能帶來的效果6、假設(shè)在一個ROS驅(qū)動的倉儲機器人系統(tǒng)中，貨架布局發(fā)生變化但未及時更新到系統(tǒng)中，會對機器人的取貨操作產(chǎn)生什么影響？（）A.機器人可能無法準(zhǔn)確找到貨物B.取貨效率提高C.機器人自動適應(yīng)新布局D.系統(tǒng)性能優(yōu)化7、在一個ROS系統(tǒng)中，需要實現(xiàn)機器人對動態(tài)目標(biāo)的跟蹤和預(yù)測。以下哪種方法和算法可能會被用于目標(biāo)跟蹤和預(yù)測？（）A.卡爾曼濾波和粒子濾波B.深度學(xué)習(xí)目標(biāo)跟蹤和時間序列預(yù)測C.基于模型的預(yù)測和運動估計D.以上都有可能8、ROS中的服務(wù)請求（ServiceRequest）可以包含以下哪些數(shù)據(jù)類型？（）（）A.基本數(shù)據(jù)類型B.自定義消息類型C.兩者皆可D.以上都不是9、在ROS中，為了管理節(jié)點的啟動和關(guān)閉順序，以及處理異常情況，常常使用啟動文件（LaunchFile）。假設(shè)一個機器人系統(tǒng)有多個相關(guān)的節(jié)點需要同時啟動，以下關(guān)于啟動文件的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.啟動文件使用XML格式來描述節(jié)點的配置和啟動參數(shù)B.可以在啟動文件中設(shè)置節(jié)點的運行環(huán)境、重映射話題等C.啟動文件只能啟動本地節(jié)點，無法啟動遠(yuǎn)程節(jié)點D.通過修改啟動文件，可以方便地調(diào)整系統(tǒng)的啟動配置，而無需修改節(jié)點的代碼10、ROS支持多種編程語言來開發(fā)節(jié)點。假設(shè)在一個項目中，同時使用了C++和Python編寫節(jié)點，以下關(guān)于跨語言通信和集成的描述，哪一項是不正確的？（）A.ROS提供了統(tǒng)一的接口和機制，使得不同語言編寫的節(jié)點可以無障礙通信B.在跨語言通信中，數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換由ROS自動處理，無需開發(fā)者關(guān)心C.C++和Python節(jié)點可以共享相同的話題和服務(wù)，協(xié)同工作D.由于語言特性的差異，跨語言開發(fā)可能會導(dǎo)致性能下降和兼容性問題11、假設(shè)要在ROS中實現(xiàn)一個能夠在水下環(huán)境工作的機器人，以下哪種防水和密封設(shè)計以及材料選擇是關(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.不做特殊處理請詳細(xì)說明每個選項在水下環(huán)境中的防水性能和可靠性12、ROS中的感知模塊負(fù)責(zé)處理機器人獲取的各種傳感器數(shù)據(jù)，如激光雷達(dá)、攝像頭、IMU等。假設(shè)一個機器人使用激光雷達(dá)進行環(huán)境感知，以下關(guān)于激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理的描述，哪一項是錯誤的？（）A.可以使用點云庫（PCL）對激光雷達(dá)的點云數(shù)據(jù)進行濾波、分割等操作B.通過特征提取，可以從點云數(shù)據(jù)中識別出物體的形狀和輪廓C.激光雷達(dá)數(shù)據(jù)只能用于檢測靜態(tài)障礙物，無法檢測動態(tài)障礙物D.可以將激光雷達(dá)數(shù)據(jù)與其他傳感器數(shù)據(jù)進行融合，提高環(huán)境感知的準(zhǔn)確性13、ROS中的傳感器驅(qū)動開發(fā)是一個重要的環(huán)節(jié)。假設(shè)要開發(fā)一個新型傳感器的驅(qū)動程序，以下關(guān)于開發(fā)過程和注意事項的描述，正確的是：（）A.參考現(xiàn)有類似傳感器的驅(qū)動代碼，進行簡單修改B.深入了解傳感器的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，按照ROS規(guī)范開發(fā)驅(qū)動C.忽略傳感器的特性，開發(fā)通用的驅(qū)動框架D.傳感器驅(qū)動開發(fā)復(fù)雜且困難，建議使用現(xiàn)成的驅(qū)動14、在使用ROS開發(fā)移動機器人的導(dǎo)航功能時，需要考慮地圖構(gòu)建。如果地圖構(gòu)建不準(zhǔn)確，以下哪種情況最有可能發(fā)生？（）A.機器人無法導(dǎo)航，迷失方向B.機器人能夠正常導(dǎo)航，但路徑不是最優(yōu)C.機器人導(dǎo)航速度加快D.系統(tǒng)自動重新構(gòu)建準(zhǔn)確的地圖15、在ROS系統(tǒng)中，對于機器人的動態(tài)建模和仿真，以下哪種工具或軟件包可能是最常用的？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.OpenRAVE請分別介紹每個選項的特點和在機器人動態(tài)建模與仿真中的應(yīng)用廣泛性二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）解釋ROS中的實時路徑重規(guī)劃。2、（本題5分）簡述ROS中的溫室種植光照調(diào)節(jié)機器人中的光照強度控制。3、（本題5分）解釋ROS中的環(huán)境監(jiān)測機器人中的傳感器選擇。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）ROS在機器人的太陽能板安裝應(yīng)用中，如何保證安裝精度和適應(yīng)不同的安裝環(huán)境。請全面綜合分析ROS的定位技術(shù)、安裝策略和環(huán)境適應(yīng)能力。2、（本題5分）在一個大型養(yǎng)殖場，ROS驅(qū)動的機器人進行動物健康監(jiān)測和飼料投放。仔細(xì)分析ROS在動物行為識別、健康指標(biāo)檢測、飼料精準(zhǔn)投放以及衛(wèi)生防疫方面的挑戰(zhàn)和應(yīng)對策略。3、（本題5分）隨著機器人感知技術(shù)的不斷發(fā)展，如激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等的應(yīng)用，ROS在多傳感器融合方面面臨新的挑戰(zhàn)。請深入綜合分析ROS如何有效地融合多種傳感器數(shù)據(jù)，提高環(huán)境感知的精度和可靠性，以及在融合過程中可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)不一致和同步問題。4、（本題5分）對于具有多個關(guān)節(jié)和復(fù)雜運動控制需求的擬人機器人，ROS在運動規(guī)劃和協(xié)同控制方面起著關(guān)鍵作用。請詳細(xì)綜合分析ROS在這方面的算法實現(xiàn)、優(yōu)化策略，以及在實際應(yīng)用中可能遇到的精度和響應(yīng)速度的限制。5、（本題5分）在沙漠治理工作中，機器人用于植被種植、土壤監(jiān)測等任務(wù)。仔細(xì)分析機器人操作系統(tǒng)在沙漠環(huán)境適應(yīng)、水源尋找、植被種植策略和遠(yuǎn)程通信方面的技術(shù)難點，討