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)泰山科技學(xué)院

《機(jī)器學(xué)習(xí)與模式識(shí)別課程設(shè)計(jì)I》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20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、當(dāng)在ROS中開發(fā)機(jī)器人應(yīng)用時(shí)，需要對(duì)機(jī)器人的模型進(jìn)行描述。假設(shè)一個(gè)輪式移動(dòng)機(jī)器人，需要定義其幾何形狀、關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)等。以下關(guān)于ROS中機(jī)器人模型描述的方式，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.使用URDF（UnifiedRobotDescriptionFormat）文件來(lái)描述機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和參數(shù)B.可以在URDF文件中定義機(jī)器人的傳感器和執(zhí)行器C.一旦定義了機(jī)器人的URDF模型，就不能對(duì)其進(jìn)行修改和擴(kuò)展D.可以使用第三方工具將CAD模型轉(zhuǎn)換為ROS可識(shí)別的URDF格式2、在基于ROS的機(jī)器人救援應(yīng)用中，需要快速響應(yīng)緊急情況。以下哪種通信方式可以確保信息的實(shí)時(shí)傳遞？（）A.低延遲的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議B.優(yōu)先級(jí)消息隊(duì)列C.直接內(nèi)存訪問(wèn)D.以上方式都可以考慮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、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的資源管理至關(guān)重要，特別是在處理多個(gè)并發(fā)任務(wù)和有限的計(jì)算資源時(shí)。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人同時(shí)執(zhí)行視覺(jué)識(shí)別、路徑規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)。以下哪種資源調(diào)度策略能夠確保關(guān)鍵任務(wù)及時(shí)獲得所需資源，同時(shí)提高系統(tǒng)的整體效率？（）A.先來(lái)先服務(wù)（FCFS）B.優(yōu)先級(jí)調(diào)度C.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)D.最短作業(yè)優(yōu)先5、當(dāng)在ROS中進(jìn)行多機(jī)器人協(xié)作任務(wù)時(shí)，需要協(xié)調(diào)各個(gè)機(jī)器人的動(dòng)作和任務(wù)分配。假設(shè)多個(gè)機(jī)器人需要共同完成一個(gè)復(fù)雜的物流搬運(yùn)任務(wù)。以下哪種協(xié)作策略和算法在這種場(chǎng)景下能夠最有效地提高任務(wù)完成效率和避免沖突？（）A.集中式控制和任務(wù)分配算法B.分布式自主協(xié)商算法C.隨機(jī)分配任務(wù)，各自執(zhí)行D.不進(jìn)行協(xié)作，獨(dú)立工作6、ROS中的參數(shù)調(diào)優(yōu)對(duì)于系統(tǒng)性能至關(guān)重要。如果關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置過(guò)于保守，會(huì)導(dǎo)致什么結(jié)果？（）A.系統(tǒng)性能無(wú)法充分發(fā)揮B.系統(tǒng)穩(wěn)定性提高C.資源消耗降低D.系統(tǒng)適應(yīng)性增強(qiáng)7、ROS支持多種機(jī)器人硬件平臺(tái)和傳感器。當(dāng)為一個(gè)新的機(jī)器人平臺(tái)配置ROS時(shí)，以下關(guān)于硬件驅(qū)動(dòng)和接口的描述，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.需要為機(jī)器人的各種硬件設(shè)備（如電機(jī)、傳感器）編寫相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，使其能與ROS通信B.可以使用通用的硬件接口標(biāo)準(zhǔn)（如USB、Ethernet）來(lái)連接機(jī)器人硬件和主機(jī)C.所有的機(jī)器人硬件都有現(xiàn)成的ROS驅(qū)動(dòng)可用，無(wú)需自行開發(fā)D.硬件驅(qū)動(dòng)程序需要考慮實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性的要求8、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人的視覺(jué)導(dǎo)航時(shí)，需要對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理。以下哪種預(yù)處理操作可以提高導(dǎo)航的準(zhǔn)確性？（）A.圖像去噪B.圖像增強(qiáng)C.圖像分割D.以上操作都可能有幫助9、在ROS環(huán)境下，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的觸覺(jué)感知和交互，需要選擇合適的觸覺(jué)傳感器和處理算法。以下哪種觸覺(jué)傳感器和算法可能會(huì)被用于觸覺(jué)感知？（）A.電容式觸覺(jué)傳感器和觸覺(jué)信號(hào)處理B.電阻式觸覺(jué)傳感器和模式識(shí)別算法C.壓電式觸覺(jué)傳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統(tǒng)上運(yùn)行。當(dāng)從一個(gè)操作系統(tǒng)移植到另一個(gè)操作系統(tǒng)時(shí)，如果沒(méi)有考慮系統(tǒng)差異，會(huì)發(fā)生什么？（）A.程序可能無(wú)法正常運(yùn)行B.運(yùn)行效率提高C.功能自動(dòng)適配新系統(tǒng)D.無(wú)需任何修改，正常工作11、機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，可能會(huì)遇到突發(fā)情況，如電源故障、網(wǎng)絡(luò)中斷等。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人正在進(jìn)行關(guān)鍵操作，突然遭遇電源故障。以下哪種應(yīng)急處理機(jī)制能夠最大程度地減少損失，并確保機(jī)器人的安全？（）A.備用電源切換B.緊急停止和數(shù)據(jù)保存C.故障自診斷和恢復(fù)策略D.以上機(jī)制綜合運(yùn)用12、在基于ROS的機(jī)器人項(xiàng)目中，需要對(duì)代碼進(jìn)行版本控制和團(tuán)隊(duì)協(xié)作開發(fā)。假設(shè)團(tuán)隊(duì)成員分布在不同地區(qū)，需要頻繁地交流和合并代碼。以下哪種版本控制系統(tǒng)和協(xié)作方式最能提高開發(fā)效率和代碼質(zhì)量？（）A.Git結(jié)合代碼審查和分支管理B.SVN結(jié)合集中式的代碼存儲(chǔ)C.不使用版本控制，通過(guò)郵件交流代碼D.各自開發(fā)，最后統(tǒng)一整合13、在ROS中，服務(wù)（Service）用于節(jié)點(diǎn)之間的請(qǐng)求/響應(yīng)通信。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人需要執(zhí)行特定的復(fù)雜操作，如抓取物體，并且這個(gè)操作的參數(shù)和結(jié)果需要在節(jié)點(diǎn)之間準(zhǔn)確傳遞。以下關(guān)于使用服務(wù)進(jìn)行通信的描述，正確的是？（）A.服務(wù)通信是異步的，請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求后可以立即進(jìn)行其他操作，無(wú)需等待響應(yīng)B.服務(wù)通信只能在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行，無(wú)法跨計(jì)算機(jī)通信C.服務(wù)通信保證了請(qǐng)求的唯一性，即同一時(shí)間只能有一個(gè)請(qǐng)求在處理D.服務(wù)通信的響應(yīng)速度通常比話題通信慢，因?yàn)樯婕案嗟膮f(xié)議開銷14、在基于ROS的機(jī)器人視覺(jué)導(dǎo)航中，當(dāng)環(huán)境光照條件變化較大時(shí)，以下哪種圖像處理方法能夠提高導(dǎo)航的穩(wěn)定性？（）A.直方圖均衡化B.邊緣檢測(cè)C.圖像分割D.圖像壓縮請(qǐng)分別解釋每個(gè)圖像處理方法在應(yīng)對(duì)光照變化時(shí)的效果和對(duì)導(dǎo)航穩(wěn)定性的影響15、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人的路徑跟蹤控制時(shí)，如果傳感器噪聲較大，會(huì)對(duì)控制效果產(chǎn)生怎樣的影響？（）A.路徑跟蹤精度下降B.路徑跟蹤速度加快C.控制效果不受影響D.系統(tǒng)自動(dòng)濾波降噪16、在使用ROS開發(fā)機(jī)器人應(yīng)用時(shí)，需要對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。假設(shè)要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人沿著一條特定的路徑移動(dòng)，需要精確控制其速度和位置。以下哪種ROS功能包或工具最適合用于此任務(wù)？（）A.MoveIt!B.GazeboC.RVizD.TF17、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個(gè)具有人機(jī)交互功能的機(jī)器人時(shí)，需要選擇一種合適的用戶界面（UI）框架來(lái)實(shí)現(xiàn)與用戶的通信和控制指令輸入。假設(shè)要考慮界面的美觀性、易用性和與ROS系統(tǒng)的集成性，以下哪個(gè)UI框架是較好的選擇？（）A.QtB.TkinterC.GTK+D.wxWidgets18、ROS支持分布式計(jì)算，如果在分布式環(huán)境中節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)帶寬有限，會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生什么影響？（）A.數(shù)據(jù)傳輸延遲，影響系統(tǒng)性能B.系統(tǒng)自動(dòng)擴(kuò)展帶寬C.對(duì)系統(tǒng)沒(méi)有明顯影響D.計(jì)算速度加快19、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的容錯(cuò)機(jī)制對(duì)于系統(tǒng)的可靠性至關(guān)重要。假設(shè)機(jī)器人在關(guān)鍵任務(wù)中出現(xiàn)傳感器故障或執(zhí)行器異常。以下哪種容錯(cuò)方法能夠使機(jī)器人在部分組件失效的情況下繼續(xù)完成任務(wù)，或者采取安全的應(yīng)對(duì)措施？（）A.硬件冗余B.軟件冗余C.故障檢測(cè)與診斷D.以上方法綜合運(yùn)用20、在ROS中，為了提高機(jī)器人系統(tǒng)的性能和實(shí)時(shí)性，通常會(huì)對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。假設(shè)一個(gè)節(jié)點(diǎn)處理大量數(shù)據(jù)導(dǎo)致性能瓶頸，以下哪種優(yōu)化方法可能最為有效？（）A.減少節(jié)點(diǎn)之間的通信次數(shù)B.使用更復(fù)雜的算法來(lái)處理數(shù)據(jù)C.增加節(jié)點(diǎn)的數(shù)量來(lái)分擔(dān)任務(wù)D.降低數(shù)據(jù)的采樣頻率二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）描述ROS在電子制造機(jī)器人中的應(yīng)用。2、（本題5分）說(shuō)明ROS中的水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料投放機(jī)器人中的投放量控制。3、（本題5分）簡(jiǎn)述ROS中的考古發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)機(jī)器人中的保護(hù)措施執(zhí)行。4、（本題5分）解釋ROS中的林業(yè)撫育機(jī)器人中的修枝策略。5、（本題5分）解釋如何在ROS中實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自適應(yīng)控制。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在ROS中為物流配送機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)包裹識(shí)別和投遞系統(tǒng)。2、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個(gè)機(jī)器人的自主路徑規(guī)劃和交通規(guī)則遵守系統(tǒng)。3、（本題5分）在ROS中設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人的觸覺(jué)感知和反饋系統(tǒng)。4、（本題5分）在ROS框架下，為隧道施工機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)隧道壁檢測(cè)和支護(hù)系統(tǒng)。5、（本題5分）在ROS框架下，為山體滑坡監(jiān)測(cè)機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)位移監(jiān)測(cè)和預(yù)警通知系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）對(duì)于具有復(fù)雜機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)器人，ROS在傳動(dòng)誤差補(bǔ)償和運(yùn)動(dòng)平滑控制方面具有重要意義。請(qǐng)深入綜合分析ROS中的相關(guān)技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方法，以及如何提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)