學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁泰山科技學院

《機器學習與模式識別課程設(shè)計I》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20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、當在ROS中開發(fā)機器人應用時，需要對機器人的模型進行描述。假設(shè)一個輪式移動機器人，需要定義其幾何形狀、關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和運動學參數(shù)等。以下關(guān)于ROS中機器人模型描述的方式，哪一項是不正確的？（）A.使用URDF（UnifiedRobotDescriptionFormat）文件來描述機器人的結(jié)構(gòu)和參數(shù)B.可以在URDF文件中定義機器人的傳感器和執(zhí)行器C.一旦定義了機器人的URDF模型，就不能對其進行修改和擴展D.可以使用第三方工具將CAD模型轉(zhuǎn)換為ROS可識別的URDF格式2、在基于ROS的機器人救援應用中，需要快速響應緊急情況。以下哪種通信方式可以確保信息的實時傳遞？（）A.低延遲的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議B.優(yōu)先級消息隊列C.直接內(nèi)存訪問D.以上方式都可以考慮3、ROS中的感知功能對于機器人與環(huán)境的交互至關(guān)重要。假設(shè)機器人需要識別不同形狀和顏色的物體，以下哪種感知技術(shù)在ROS中可能被應用？（）A.語音識別B.機器視覺C.紅外感知D.超聲波感知4、機器人操作系統(tǒng)中的資源管理至關(guān)重要，特別是在處理多個并發(fā)任務(wù)和有限的計算資源時。假設(shè)一個機器人同時執(zhí)行視覺識別、路徑規(guī)劃和運動控制任務(wù)。以下哪種資源調(diào)度策略能夠確保關(guān)鍵任務(wù)及時獲得所需資源，同時提高系統(tǒng)的整體效率？（）A.先來先服務(wù)（FCFS）B.優(yōu)先級調(diào)度C.時間片輪轉(zhuǎn)D.最短作業(yè)優(yōu)先5、當在ROS中進行多機器人協(xié)作任務(wù)時，需要協(xié)調(diào)各個機器人的動作和任務(wù)分配。假設(shè)多個機器人需要共同完成一個復雜的物流搬運任務(wù)。以下哪種協(xié)作策略和算法在這種場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.隨機分配任務(wù)，各自執(zhí)行D.不進行協(xié)作，獨立工作6、ROS中的參數(shù)調(diào)優(yōu)對于系統(tǒng)性能至關(guān)重要。如果關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置過于保守，會導致什么結(jié)果？（）A.系統(tǒng)性能無法充分發(fā)揮B.系統(tǒng)穩(wěn)定性提高C.資源消耗降低D.系統(tǒng)適應性增強7、ROS支持多種機器人硬件平臺和傳感器。當為一個新的機器人平臺配置ROS時，以下關(guān)于硬件驅(qū)動和接口的描述，哪一項是錯誤的？（）A.需要為機器人的各種硬件設(shè)備（如電機、傳感器）編寫相應的驅(qū)動程序，使其能與ROS通信B.可以使用通用的硬件接口標準（如USB、Ethernet）來連接機器人硬件和主機C.所有的機器人硬件都有現(xiàn)成的ROS驅(qū)動可用，無需自行開發(fā)D.硬件驅(qū)動程序需要考慮實時性和穩(wěn)定性的要求8、在使用ROS進行機器人的視覺導航時，需要對圖像進行預處理。以下哪種預處理操作可以提高導航的準確性？（）A.圖像去噪B.圖像增強C.圖像分割D.以上操作都可能有幫助9、在ROS環(huán)境下，為了實現(xiàn)機器人的觸覺感知和交互，需要選擇合適的觸覺傳感器和處理算法。以下哪種觸覺傳感器和算法可能會被用于觸覺感知？（）A.電容式觸覺傳感器和觸覺信號處理B.電阻式觸覺傳感器和模式識別算法C.壓電式觸覺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)上運行。當從一個操作系統(tǒng)移植到另一個操作系統(tǒng)時，如果沒有考慮系統(tǒng)差異，會發(fā)生什么？（）A.程序可能無法正常運行B.運行效率提高C.功能自動適配新系統(tǒng)D.無需任何修改，正常工作11、機器人在執(zhí)行任務(wù)時，可能會遇到突發(fā)情況，如電源故障、網(wǎng)絡(luò)中斷等。假設(shè)一個機器人正在進行關(guān)鍵操作，突然遭遇電源故障。以下哪種應急處理機制能夠最大程度地減少損失，并確保機器人的安全？（）A.備用電源切換B.緊急停止和數(shù)據(jù)保存C.故障自診斷和恢復策略D.以上機制綜合運用12、在基于ROS的機器人項目中，需要對代碼進行版本控制和團隊協(xié)作開發(fā)。假設(shè)團隊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C.不使用版本控制，通過郵件交流代碼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)點之間的請求/響應通信。假設(shè)一個機器人需要執(zhí)行特定的復雜操作，如抓取物體，并且這個操作的參數(shù)和結(jié)果需要在節(jié)點之間準確傳遞。以下關(guān)于使用服務(wù)進行通信的描述，正確的是？（）A.服務(wù)通信是異步的，請求節(jié)點發(fā)送請求后可以立即進行其他操作，無需等待響應B.服務(wù)通信只能在同一臺計算機上的節(jié)點之間進行，無法跨計算機通信C.服務(wù)通信保證了請求的唯一性，即同一時間只能有一個請求在處理D.服務(wù)通信的響應速度通常比話題通信慢，因為涉及更多的協(xié)議開銷14、在基于ROS的機器人視覺導航中，當環(huán)境光照條件變化較大時，以下哪種圖像處理方法能夠提高導航的穩(wěn)定性？（）A.直方圖均衡化B.邊緣檢測C.圖像分割D.圖像壓縮請分別解釋每個圖像處理方法在應對光照變化時的效果和對導航穩(wěn)定性的影響15、在使用ROS進行機器人的路徑跟蹤控制時，如果傳感器噪聲較大，會對控制效果產(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)自動濾波降噪16、在使用ROS開發(fā)機器人應用時，需要對機器人的運動進行控制。假設(shè)要實現(xiàn)機器人沿著一條特定的路徑移動，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、當在ROS中開發(fā)一個具有人機交互功能的機器人時，需要選擇一種合適的用戶界面（UI）框架來實現(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UI框架是較好的選擇？（）A.QtB.TkinterC.GTK+D.wxWidgets18、ROS支持分布式計算，如果在分布式環(huán)境中節(jié)點之間的網(wǎng)絡(luò)帶寬有限，會對系統(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)自動擴展帶寬C.對系統(tǒng)沒有明顯影響D.計算速度加快19、機器人操作系統(tǒng)中的容錯機制對于系統(tǒng)的可靠性至關(guān)重要。假設(shè)機器人在關(guān)鍵任務(wù)中出現(xiàn)傳感器故障或執(zhí)行器異常。以下哪種容錯方法能夠使機器人在部分組件失效的情況下繼續(xù)完成任務(wù)，或者采取安全的應對措施？（）A.硬件冗余B.軟件冗余C.故障檢測與診斷D.以上方法綜合運用20、在ROS中，為了提高機器人系統(tǒng)的性能和實時性，通常會對節(jié)點進行優(yōu)化。假設(shè)一個節(jié)點處理大量數(shù)據(jù)導致性能瓶頸，以下哪種優(yōu)化方法可能最為有效？（）A.減少節(jié)點之間的通信次數(shù)B.使用更復雜的算法來處理數(shù)據(jù)C.增加節(jié)點的數(shù)量來分擔任務(wù)D.降低數(shù)據(jù)的采樣頻率二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）描述ROS在電子制造機器人中的應用。2、（本題5分）說明ROS中的水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料投放機器人中的投放量控制。3、（本題5分）簡述ROS中的考古發(fā)掘現(xiàn)場保護機器人中的保護措施執(zhí)行。4、（本題5分）解釋ROS中的林業(yè)撫育機器人中的修枝策略。5、（本題5分）解釋如何在ROS中實現(xiàn)機器人的自適應控制。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在ROS中為物流配送機器人設(shè)計一個包裹識別和投遞系統(tǒng)。2、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個機器人的自主路徑規(guī)劃和交通規(guī)則遵守系統(tǒng)。3、（本題5分）在ROS中設(shè)計一個機器人的觸覺感知和反饋系統(tǒng)。4、（本題5分）在ROS框架下，為隧道施工機器人設(shè)計一個隧道壁檢測和支護系統(tǒng)。5、（本題5分）在ROS框架下，為山體滑坡監(jiān)測機器人設(shè)計一個位移監(jiān)測和預警通知系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）對于具有復雜機械傳動系統(tǒng)的機器人，ROS在傳動誤差補償和運動平滑控制方面具有重要意義。請深入綜合分析ROS中的相關(guān)技術(shù)和實現(xiàn)方法，以及如何提高機器人的運動