裝訂線(xiàn)裝訂線(xiàn)PAGE2第1頁(yè)，共2頁(yè)福州理工學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)導(dǎo)論》2024-2025學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、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、在ROS環(huán)境下，為了提高機(jī)器人系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能和響應(yīng)速度，需要對(duì)軟件進(jìn)行優(yōu)化和硬件進(jìn)行選型。以下哪種方法和硬件配置可能會(huì)有助于實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)？（）A.多核處理器和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)B.高速通信總線(xiàn)和專(zhuān)用運(yùn)動(dòng)控制卡C.優(yōu)化算法和內(nèi)存管理D.以上都有可能2、ROS中的Gazebo是一個(gè)常用的機(jī)器人仿真環(huán)境。假設(shè)需要在Gazebo中模擬一個(gè)具有復(fù)雜物理特性的機(jī)器人和環(huán)境，以下關(guān)于Gazebo仿真的描述，正確的是？（）A.Gazebo只能模擬簡(jiǎn)單的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，無(wú)法處理復(fù)雜的物理交互B.在Gazebo中進(jìn)行仿真時(shí)，不需要考慮機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型C.Gazebo可以與ROS節(jié)點(diǎn)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)仿真與實(shí)際控制的交互D.Gazebo的仿真結(jié)果與實(shí)際機(jī)器人的行為完全一致，無(wú)需進(jìn)一步驗(yàn)證3、在ROS中，動(dòng)作（Action）是一種更復(fù)雜的通信模式，結(jié)合了目標(biāo)設(shè)定、反饋和結(jié)果。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人的抓取任務(wù)使用動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)，在執(zhí)行過(guò)程中會(huì)不斷反饋?zhàn)ト〉倪M(jìn)度和狀態(tài)。以下關(guān)于ROS動(dòng)作通信的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.動(dòng)作客戶(hù)端可以在任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中隨時(shí)取消動(dòng)作B.動(dòng)作服務(wù)器在執(zhí)行動(dòng)作時(shí)，只能按照預(yù)定的步驟進(jìn)行，不能根據(jù)反饋進(jìn)行調(diào)整C.動(dòng)作的反饋信息可以幫助客戶(hù)端了解任務(wù)的執(zhí)行情況，并做出相應(yīng)的決策D.動(dòng)作通信可以用于需要長(zhǎng)時(shí)間執(zhí)行且具有中間狀態(tài)的復(fù)雜任務(wù)4、ROS中的參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）常用于存儲(chǔ)和共享系統(tǒng)的配置參數(shù)。在一個(gè)多機(jī)器人協(xié)作的系統(tǒng)中，不同的機(jī)器人可能需要訪(fǎng)問(wèn)相同的參數(shù)。當(dāng)多個(gè)機(jī)器人同時(shí)嘗試修改同一個(gè)參數(shù)時(shí)，以下哪種情況最有可能發(fā)生？（）A.最后修改的機(jī)器人的參數(shù)值生效B.系統(tǒng)會(huì)隨機(jī)選擇一個(gè)機(jī)器人的修改值生效C.系統(tǒng)會(huì)拒絕所有的修改請(qǐng)求，以防止沖突D.系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)合并多個(gè)機(jī)器人的修改值5、機(jī)器人的視覺(jué)系統(tǒng)在不同光照條件下可能會(huì)出現(xiàn)性能下降。假設(shè)機(jī)器人需要在戶(hù)外環(huán)境中工作，白天和夜晚的光照差異較大。以下哪種方法能夠提高視覺(jué)系統(tǒng)在不同光照條件下的穩(wěn)定性和適應(yīng)性？（）A.多光源照明B.自動(dòng)曝光和白平衡調(diào)整C.光照不變特征提取D.以上方法均可6、當(dāng)在ROS中開(kāi)發(fā)機(jī)器人的協(xié)作抓取任務(wù)時(shí)，以下哪種力控制策略能夠確保抓取的穩(wěn)定性和安全性？（）A.位置力混合控制B.阻抗控制C.力位控制D.以上都是。假設(shè)多個(gè)機(jī)器人需要協(xié)作抓取一個(gè)物體，需要精確控制抓取力和位置，避免物體滑落或損壞，上述哪種力控制策略能夠更好地實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和安全的抓取，并詳細(xì)說(shuō)明其在ROS中的應(yīng)用和參數(shù)調(diào)整7、ROS中的服務(wù)服務(wù)器（ServiceServer）需要實(shí)現(xiàn)以下哪些函數(shù)？（）（）A.處理請(qǐng)求的函數(shù)B.發(fā)送響應(yīng)的函數(shù)C.兩者皆有D.以上都不是8、在基于ROS的機(jī)器人學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，當(dāng)需要讓機(jī)器人通過(guò)與環(huán)境的交互來(lái)不斷改進(jìn)其行為時(shí)，以下哪種學(xué)習(xí)方法可能是最適合的？（）A.監(jiān)督學(xué)習(xí)B.強(qiáng)化學(xué)習(xí)C.無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)D.半監(jiān)督學(xué)習(xí)請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)明每個(gè)學(xué)習(xí)方法在機(jī)器人與環(huán)境交互學(xué)習(xí)中的特點(diǎn)和應(yīng)用可能性9、在使用ROS開(kāi)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.TF10、在ROS中，為了提高機(jī)器人系統(tǒng)的性能和實(shí)時(shí)性，常常需要進(jìn)行優(yōu)化。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人節(jié)點(diǎn)的計(jì)算量較大，導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)延遲，以下關(guān)于優(yōu)化的方法，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以對(duì)算法進(jìn)行優(yōu)化，減少計(jì)算復(fù)雜度B.使用多線(xiàn)程或多進(jìn)程技術(shù)并行處理任務(wù)，提高效率C.減少節(jié)點(diǎn)之間的通信數(shù)據(jù)量，避免不必要的消息傳遞D.優(yōu)化只需要關(guān)注軟件層面，硬件性能對(duì)系統(tǒng)性能沒(méi)有影響11、在機(jī)器人的軌跡跟蹤誤差補(bǔ)償中，需要對(duì)實(shí)際軌跡與期望軌跡之間的偏差進(jìn)行修正。假設(shè)機(jī)器人受到外部干擾導(dǎo)致軌跡跟蹤出現(xiàn)偏差。以下哪種誤差補(bǔ)償方法能夠快速響應(yīng)并有效地減小偏差？（）A.前饋補(bǔ)償B.反饋補(bǔ)償C.自適應(yīng)補(bǔ)償D.智能補(bǔ)償12、ROS中的消息（Message）用于節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳遞。假設(shè)需要傳遞一個(gè)包含大量復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的消息，以下關(guān)于消息定義和使用的描述，正確的是：（）A.盡量將復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)拆分成多個(gè)簡(jiǎn)單消息，減少消息的大小和復(fù)雜性B.直接使用一個(gè)大而復(fù)雜的消息，方便數(shù)據(jù)的整體傳遞C.避免使用自定義消息，只使用ROS提供的標(biāo)準(zhǔn)消息類(lèi)型D.消息的定義和使用方式對(duì)系統(tǒng)性能沒(méi)有影響13、ROS中的導(dǎo)航功能包集（NavigationStack）為機(jī)器人的自主導(dǎo)航提供了一系列的算法和工具。假設(shè)一個(gè)移動(dòng)機(jī)器人需要在室內(nèi)環(huán)境中自主導(dǎo)航到指定目標(biāo)點(diǎn)，以下關(guān)于導(dǎo)航功能包集的使用，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.可以使用全局規(guī)劃器生成從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的大致路徑B.局部規(guī)劃器根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，避開(kāi)障礙物C.導(dǎo)航功能包集可以自動(dòng)適應(yīng)不同類(lèi)型的機(jī)器人和環(huán)境，無(wú)需進(jìn)行任何參數(shù)調(diào)整D.可以通過(guò)設(shè)置代價(jià)地圖（Costmap）來(lái)表示環(huán)境中的障礙物和可通行區(qū)域14、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的軟件更新和維護(hù)是一個(gè)重要的問(wèn)題。假設(shè)一個(gè)運(yùn)行中的機(jī)器人系統(tǒng)需要進(jìn)行軟件升級(jí)，同時(shí)要確保升級(jí)過(guò)程不影響正在進(jìn)行的任務(wù)，并保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。以下哪種軟件更新策略能夠滿(mǎn)足這些要求？（）A.在線(xiàn)熱更新B.離線(xiàn)更新C.逐步更新D.以上策略結(jié)合使用15、ROS中的導(dǎo)航功能包集（NavigationStack）為機(jī)器人的自主導(dǎo)航提供了強(qiáng)大的支持。假設(shè)機(jī)器人需要在一個(gè)未知的環(huán)境中進(jìn)行自主探索和地圖構(gòu)建，以下關(guān)于導(dǎo)航功能包集的描述，正確的是？（）A.導(dǎo)航功能包集只能使用激光雷達(dá)作為主要的傳感器輸入B.它可以自動(dòng)處理各種動(dòng)態(tài)障礙物，無(wú)需額外的編程C.在地圖構(gòu)建過(guò)程中，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡是完全隨機(jī)的D.可以通過(guò)配置參數(shù)來(lái)調(diào)整導(dǎo)航行為，如安全距離和最大速度16、在ROS中，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主導(dǎo)航，需要構(gòu)建地圖。假設(shè)使用激光雷達(dá)進(jìn)行環(huán)境掃描來(lái)創(chuàng)建地圖，以下哪種地圖表示方法在ROS中較為常見(jiàn)？（）A.柵格地圖B.拓?fù)涞貓DC.矢量地圖D.圖像地圖17、在ROS控制的機(jī)器人視覺(jué)跟蹤任務(wù)中，如果目標(biāo)物體被短暫遮擋，以下哪種處理方式較為合理？（）A.依據(jù)之前的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行預(yù)測(cè)跟蹤B.停止跟蹤，等待目標(biāo)重新出現(xiàn)C.隨機(jī)選擇新的目標(biāo)進(jìn)行跟蹤D.切換到其他跟蹤算法18、ROS中的包（Package）是組織代碼和資源的基本單元。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人項(xiàng)目包含多個(gè)功能模塊，如導(dǎo)航、感知和控制，每個(gè)模塊都作為一個(gè)單獨(dú)的包進(jìn)行管理。在這種情況下，以下關(guān)于包的依賴(lài)關(guān)系管理的描述，正確的是？（）A.包之間的依賴(lài)關(guān)系是自動(dòng)處理的，開(kāi)發(fā)者無(wú)需關(guān)心B.開(kāi)發(fā)者需要在每個(gè)包的配置文件中明確聲明其依賴(lài)的其他包C.包的依賴(lài)關(guān)系只在編譯時(shí)檢查，運(yùn)行時(shí)不再進(jìn)行驗(yàn)證D.依賴(lài)關(guān)系錯(cuò)誤不會(huì)影響包的編譯，但會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤19、在ROS中，機(jī)器人的狀態(tài)估計(jì)是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。假設(shè)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到外界干擾，以下哪種狀態(tài)估計(jì)算法能夠較好地應(yīng)對(duì)這種情況？（）A.擴(kuò)展卡爾曼濾波（EKF），對(duì)非線(xiàn)性系統(tǒng)有一定的處理能力B.無(wú)跡卡爾曼濾波（UKF），精度較高但計(jì)算量較大C.粒子濾波，適用于高度非線(xiàn)性和非高斯系統(tǒng)D.以上算法都不能有效應(yīng)對(duì)干擾，需要新的算法20、ROS中的服務(wù)服務(wù)器（ServiceServer）需要實(shí)現(xiàn)以下哪些函數(shù)？（）（）A.處理請(qǐng)求的函數(shù)B.發(fā)送響應(yīng)的函數(shù)C.兩者皆有D.以上都不是二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）ROS中的強(qiáng)化學(xué)習(xí)應(yīng)用案例。2、（本題5分）描述ROS在林業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用。3、（本題5分）怎樣在ROS中發(fā)布和訂閱一個(gè)主題？4、（本題5分）描述ROS在3D打印機(jī)器人中的應(yīng)用。5、（本題5分）簡(jiǎn)述在ROS中編寫(xiě)啟動(dòng)文件的基本語(yǔ)法。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中設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人的物體顏色識(shí)別和匹配系統(tǒng)。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)使用ROS的菌菇種植場(chǎng)采摘機(jī)器人的成熟菌菇識(shí)別與采摘系統(tǒng)。3、（本題5分）在ROS中設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)，用于識(shí)別和跟蹤特定顏色的物體。4、（本題5分）創(chuàng)建一個(gè)在ROS中的發(fā)菜養(yǎng)殖場(chǎng)發(fā)菜保護(hù)與監(jiān)測(cè)機(jī)器人的生態(tài)保護(hù)與生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。5、（本題5分）利用ROS為核輻射檢測(cè)機(jī)器人開(kāi)發(fā)一個(gè)輻射劑量檢測(cè)和危險(xiǎn)區(qū)域標(biāo)記系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）ROS在機(jī)器人的娛樂(lè)表演應(yīng)用中，如何實(shí)現(xiàn)精彩的動(dòng)作編排和與觀(guān)眾的互動(dòng)。請(qǐng)全面綜合分析ROS的編程接口和控制策略，以及在創(chuàng)意實(shí)現(xiàn)