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2頁(yè)塔里木大學(xué)《機(jī)器學(xué)習(xí)A》2024-2025學(xué)年第一學(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25個(gè)小題，每小題1分，共25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、假設(shè)在ROS中開發(fā)一個(gè)用于醫(yī)療康復(fù)的機(jī)器人，需要實(shí)現(xiàn)精確的力控制和柔順運(yùn)動(dòng)，以適應(yīng)患者的不同需求和身體狀況。以下哪種控制方法和傳感器可能會(huì)被用于力感知和控制？（）A.力傳感器和阻抗控制B.位置傳感器和力/位混合控制C.觸覺傳感器和自適應(yīng)控制D.以上都有可能2、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人開發(fā)時(shí)，需要對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行規(guī)劃。假設(shè)要讓機(jī)器人在一個(gè)復(fù)雜的環(huán)境中避開障礙物到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)，以下哪種運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法可能最為適用？（）A.A*算法，能夠快速找到最短路徑，但可能陷入局部最優(yōu)B.人工勢(shì)場(chǎng)法，計(jì)算簡(jiǎn)單但容易在狹窄通道中出現(xiàn)抖動(dòng)C.快速隨機(jī)樹（RRT）算法，適用于高維空間但路徑可能不夠平滑D.以上算法都不適用，需要開發(fā)新的算法3、ROS中的導(dǎo)航棧（NavigationStack）通常包括以下哪些部分？（）（）A.全局規(guī)劃器B.局部規(guī)劃器C.控制器D.以上都是4、ROS中的動(dòng)作目標(biāo)（ActionGoal）通常包含以下哪些信息？（）（）A.目標(biāo)狀態(tài)B.執(zhí)行時(shí)間C.兩者皆有D.以上都不是5、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)可以通過哪種方式進(jìn)行多線程編程？（）（）A.C++標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)多線程B.Python的threading模塊C.ROS的多線程機(jī)制D.以上都是6、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7、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人的視覺導(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8、在ROS系統(tǒng)中，對(duì)于機(jī)器人的自主決策能力提升，以下哪種方法能夠使機(jī)器人在復(fù)雜情況下做出更明智的選擇？（）A.增加決策規(guī)則B.基于案例的推理C.深度學(xué)習(xí)決策模型D.隨機(jī)決策請(qǐng)分別闡述每個(gè)選項(xiàng)在提升自主決策能力方面的作用和潛在問題9、在機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點(diǎn)之間通過話題（Topic）進(jìn)行通信。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)中有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，一個(gè)負(fù)責(zé)傳感器數(shù)據(jù)采集，另一個(gè)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分析。如果傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)發(fā)布的話題消息頻率過高，可能會(huì)導(dǎo)致什么問題？（）A.數(shù)據(jù)分析節(jié)點(diǎn)處理不過來，造成數(shù)據(jù)丟失B.系統(tǒng)性能提升，響應(yīng)速度加快C.通信鏈路堵塞，系統(tǒng)崩潰D.對(duì)系統(tǒng)沒有明顯影響10、當(dāng)使用ROS開發(fā)多機(jī)器人協(xié)作系統(tǒng)時(shí)，以下哪種通信模式能夠?qū)崿F(xiàn)高效的任務(wù)分配和協(xié)調(diào)？（）A.廣播模式B.組播模式C.發(fā)布/訂閱模式D.請(qǐng)求/響應(yīng)模式。假設(shè)多個(gè)機(jī)器人需要根據(jù)環(huán)境變化動(dòng)態(tài)地分配任務(wù)，快速共享信息和協(xié)同工作，上述哪種通信模式能夠提供更靈活和實(shí)時(shí)的協(xié)作支持，并分析其在多機(jī)器人系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)11、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于設(shè)置節(jié)點(diǎn)的日志級(jí)別可以使用哪個(gè)工具？（）（）A.rqt_logger_levelB.roslaunchC.rosserviceD.以上都不是12、在一個(gè)ROS系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的視覺伺服控制，即根據(jù)視覺反饋來調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。以下哪種視覺特征和控制算法可能會(huì)被用于視覺伺服？（）A.基于圖像的特征和比例積分微分控制B.基于深度信息的特征和模型預(yù)測(cè)控制C.基于目標(biāo)跟蹤的特征和自適應(yīng)控制D.以上都有可能13、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.wxWidgets14、ROS中的服務(wù)請(qǐng)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15、在基于ROS的機(jī)器人視覺SLAM（同時(shí)定位與地圖構(gòu)建）系統(tǒng)中，當(dāng)面臨快速運(yùn)動(dòng)和大場(chǎng)景時(shí)，以下哪種方法能夠提高系統(tǒng)的精度和魯棒性？（）A.多傳感器融合B.優(yōu)化特征提取C.增加地圖點(diǎn)數(shù)量D.降低計(jì)算復(fù)雜度請(qǐng)分別解釋每個(gè)選項(xiàng)在應(yīng)對(duì)快速運(yùn)動(dòng)和大場(chǎng)景時(shí)的效果和影響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)行規(guī)劃。假設(shè)機(jī)器人需要在一個(gè)復(fù)雜的環(huán)境中避開障礙物到達(dá)目標(biāo)位置。以下哪種算法常用于機(jī)器人的路徑規(guī)劃？（）A.A*算法B.冒泡排序算法C.快速排序算法D.貪心算法17、在基于ROS的機(jī)器人應(yīng)用中，需要對(duì)機(jī)器人的故障進(jìn)行診斷和容錯(cuò)處理。假設(shè)機(jī)器人在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了傳感器故障或通信中斷等問題，以下哪種故障診斷和容錯(cuò)方法能夠最大程度地減少對(duì)任務(wù)的影響并保證機(jī)器人的安全？（）A.基于模型的故障診斷和備份系統(tǒng)切換B.基于規(guī)則的故障診斷和手動(dòng)恢復(fù)C.不進(jìn)行故障診斷，等待故障自行恢復(fù)D.忽略故障，繼續(xù)運(yùn)行18、在一個(gè)ROS驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人抓取任務(wù)中，需要精確控制機(jī)械手的抓取力度。以下哪種傳感器可以提供有關(guān)抓取力度的信息？（）A.壓力傳感器B.扭矩傳感器C.位置傳感器D.速度傳感器19、在ROS中，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的高效編程和復(fù)用，常常使用功能包（Package）來組織代碼和資源。假設(shè)開發(fā)了一個(gè)用于機(jī)器人視覺識(shí)別的功能包，以下關(guān)于功能包的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.功能包通常包含源代碼、頭文件、配置文件、啟動(dòng)文件和數(shù)據(jù)文件等B.可以在功能包的CMakeLists.txt或package.xml文件中指定依賴關(guān)系和編譯選項(xiàng)C.功能包中的代碼必須遵循特定的編程規(guī)范和風(fēng)格，以保證兼容性D.一個(gè)功能包只能包含一個(gè)節(jié)點(diǎn)，不能包含多個(gè)相關(guān)的功能模塊20、在ROS中，用于發(fā)布機(jī)器人關(guān)節(jié)角度的話題名稱通常是（）（）A./joint_statesB./odomC./tfD./scan21、在ROS中，要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的分布式計(jì)算和控制，以下哪種技術(shù)能夠有效地管理節(jié)點(diǎn)之間的通信和資源分配？（）A.ROSMasterB.DockerC.KubernetesD.MPI。假設(shè)一個(gè)大規(guī)模的機(jī)器人系統(tǒng)由多個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)組成，需要高效地協(xié)調(diào)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的工作，合理分配計(jì)算資源，上述哪種技術(shù)能夠提供更強(qiáng)大的分布式支持，并說明其在ROS中的應(yīng)用和優(yōu)勢(shì)22、在機(jī)器人的通信網(wǎng)絡(luò)中，需要保證數(shù)據(jù)的安全性和完整性。假設(shè)機(jī)器人系統(tǒng)涉及敏感信息的傳輸。以下哪種加密和認(rèn)證技術(shù)能夠有效地保護(hù)通信內(nèi)容，防止數(shù)據(jù)泄露和篡改？（）A.RSA加密算法B.AES加密算法C.數(shù)字簽名技術(shù)D.以上技術(shù)均可23、當(dāng)在ROS中開發(fā)機(jī)器人的導(dǎo)航功能時(shí)，以下哪種地圖表示方法常用于描述環(huán)境信息？（）A.柵格地圖B.拓?fù)涞貓DC.特征地圖D.語義地圖。假設(shè)機(jī)器人需要在大型室內(nèi)環(huán)境中自主導(dǎo)航，地圖需要同時(shí)包含空間布局和語義信息，上述哪種地圖表示方法能夠提供更全面和有效的導(dǎo)航支持，并解釋其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和生成方法24、ROS中的參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）使用哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)參數(shù)？（）（）A.字典B.列表C.數(shù)組D.樹25、在一個(gè)ROS驅(qū)動(dòng)的農(nóng)業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中，需要根據(jù)不同的農(nóng)作物和地形進(jìn)行作業(yè)。以下哪種方法可以提高機(jī)器人的適應(yīng)性？（）A.使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行自適應(yīng)控制B.預(yù)定義多種作業(yè)模式供選擇C.在線調(diào)整機(jī)器人的參數(shù)D.以上方法都可以二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述ROS中的機(jī)器人描述格式（URDF）。2、（本題5分）ROS中的動(dòng)態(tài)障礙物處理方法。3、（本題5分）如何將外部算法集成到ROS系統(tǒng)中？4、（本題5分）簡(jiǎn)述ROS中的系統(tǒng)安全性評(píng)估和驗(yàn)證方法。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）基于ROS構(gòu)建一個(gè)醫(yī)療機(jī)器人的手術(shù)輔助系統(tǒng)，能夠精確控制器械的運(yùn)動(dòng)。2、（本題5分）基于ROS設(shè)計(jì)一個(gè)農(nóng)田灌溉機(jī)器人的精準(zhǔn)灌溉與水量控制系統(tǒng)。3、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個(gè)鯧魚養(yǎng)殖場(chǎng)鯧魚捕撈機(jī)器人的高效捕撈與保鮮系統(tǒng)。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于ROS的雪地救援機(jī)器人的雪地行走與定位系統(tǒng)。5、（本題5分）在ROS環(huán)境下搭建一個(gè)啤酒廠啤酒瓶清洗機(jī)器人的高效清洗與干燥系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）機(jī)器人操作系統(tǒng)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸興起，如機(jī)器人編程教育、輔助教學(xué)等。綜合分析其如何為學(xué)生提供直觀、易用的編程接口，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維和創(chuàng)新能力，以及