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《機器學習B》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25個小題，每小題1分，共25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中的消息（Message）用于節點之間的數據傳遞。假設需要傳遞一個包含大量復雜數據結構的消息，以下關于消息定義和使用的描述，正確的是：（）A.盡量將復雜數據結構拆分成多個簡單消息，減少消息的大小和復雜性B.直接使用一個大而復雜的消息，方便數據的整體傳遞C.避免使用自定義消息，只使用ROS提供的標準消息類型D.消息的定義和使用方式對系統性能沒有影響2、在ROS中開發機器人的遠程控制功能時，如果網絡延遲不穩定，以下哪種策略可以提高控制的可靠性？（）A.增加本地緩存和預測機制B.降低控制指令的發送頻率C.完全依賴遠程控制，不進行本地處理D.忽略網絡延遲，照常發送指令3、機器人的軟件架構對于系統的可擴展性和維護性至關重要。假設一個復雜的機器人系統需要不斷添加新的功能和模塊。以下哪種軟件架構風格能夠更好地支持這種需求，同時保持系統的穩定性和可靠性？（）A.分層架構B.微服務架構C.事件驅動架構D.面向對象架構4、ROS中的機器人安全機制是至關重要的。當機器人在人類環境中工作時，以下哪種安全措施是首先應該考慮的？（）A.碰撞檢測和避障B.數據加密C.訪問權限控制D.外觀設計請解釋每個選項在機器人工作環境安全中的重要性以及為何某個選項應優先考慮5、在ROS中，要對機器人的操作空間進行建模和分析，以下哪種方法常用于描述機器人的工作范圍和可達性？（）A.雅可比矩陣B.蒙特卡羅方法C.工作空間分析D.以上都是。假設需要確定機器人在執行特定任務時的有效工作空間和可能的運動限制，上述哪種方法能夠提供更全面和準確的建模和分析結果，并說明其在ROS中的應用和意義6、假設在ROS中開發一個用于物流分揀的機器人，需要快速準確地識別和抓取不同形狀和大小的物品。以下哪種視覺識別和抓取策略可能會被用于物流分揀？（）A.深度學習物體識別和自適應抓取規劃B.傳統圖像處理和機械抓取設計C.3D視覺重建和力控抓取D.以上都有可能7、在ROS中，當需要同時處理多個具有不同頻率的傳感器數據時，以下哪種技術可以用于同步這些數據？（）A.硬件同步B.軟件定時器C.消息過濾器D.數據緩存8、ROS中的機器人描述文件（URDF）可以包含以下哪些信息？（）（）A.連桿信息B.關節信息C.傳感器信息D.以上都是9、在ROS框架下，對于機器人的軌跡跟蹤控制，以下哪種控制器能夠處理模型不確定性和外部干擾？（）A.自適應控制器B.滑模控制器C.魯棒控制器D.以上都是。假設機器人的模型存在參數變化和未知的外部干擾，需要一種控制器能夠保證軌跡跟蹤的精度和穩定性，上述哪種控制器能夠更好地應對這些挑戰，并詳細說明其控制原理和在ROS中的實現方式10、ROS中的啟動文件（LaunchFile）用于方便地啟動多個節點和配置參數。假設一個機器人系統有多個相互依賴的節點需要啟動，以下關于啟動文件編寫的原則，正確的是：（）A.將所有節點的啟動命令都寫在一個啟動文件中，便于管理B.按照功能模塊將相關節點的啟動命令分組寫在不同的啟動文件中C.啟動文件越簡單越好，只啟動關鍵節點D.啟動文件的編寫方式對系統啟動沒有影響11、ROS支持機器人的深度學習應用，例如圖像識別和語音處理。假設要在機器人上部署一個深度學習模型，需要考慮模型的大小、計算量和實時性要求。以下哪種深度學習框架和模型壓縮方法的選擇最為合適？（）A.TensorFlow結合模型量化B.PyTorch結合模型剪枝C.自行開發深度學習框架和不進行模型壓縮D.選擇大型復雜的模型，不考慮資源限制12、在使用ROS進行機器人的群體協作開發時，假設多個團隊同時對不同的功能模塊進行開發。以下關于代碼集成和版本管理的描述，正確的是：（）A.每個團隊獨立開發和管理代碼，最后進行合并B.使用版本控制系統，定期進行代碼集成和測試C.不進行版本管理，依靠人工溝通協調代碼修改D.版本管理會增加開發的復雜性，應盡量避免13、在一個基于ROS的機器人團隊協作項目中，如果團隊成員對ROS的理解和使用水平參差不齊，可能會導致什么問題？（）A.開發進度受阻，協作困難B.項目快速完成C.代碼質量提高D.系統性能優化14、對于ROS中的機器人軟件架構設計，以下哪種設計模式常用于提高代碼的可維護性和可擴展性？（）A.分層架構B.微服務架構C.插件架構D.事件驅動架構。假設機器人的功能不斷增加和更新，需要一種靈活的架構來方便地添加新的模塊和功能，同時不影響現有系統的穩定性，上述哪種設計模式能夠更好地滿足這一需求，并闡述其在ROS中的應用和優點15、假設要在ROS中實現機器人與外部設備（如機械臂）的無縫集成和協同工作，以下哪個步驟是至關重要的？（）A.統一通信協議B.確保硬件兼容性C.優化軟件算法D.忽略設備差異請詳細說明每個選項對于實現無縫集成和協同工作的重要性以及可能帶來的影響16、ROS中的節點可以在不同的編程語言中實現，并且能夠相互通信，這是因為（）（）A.ROS提供了統一的通信接口B.編程語言的兼容性C.兩者皆有D.以上都不是17、當在ROS中進行機器人路徑規劃時，以下哪種算法常用于在復雜環境中找到最優路徑？（）A.A*算法B.Dijkstra算法C.RRT算法D.蟻群算法。假設機器人需要在充滿障礙物的室內環境中快速找到一條從起始點到目標點的最短且無碰撞路徑，同時考慮環境的動態變化，上述哪種算法更適合，并闡述其特點和適用場景18、在機器人操作系統（ROS）中，當需要實現多個機器人之間的通信和協作時，以下哪種通信機制通常被廣泛應用？（）A.基于消息隊列的通信B.共享內存通信C.網絡套接字通信D.藍牙通信請詳細說明每個選項在多機器人通信場景中的優缺點和適用情況19、機器人操作系統中的容錯機制對于系統的可靠性至關重要。假設機器人在關鍵任務中出現傳感器故障或執行器異常。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完成任務，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，要實現機器人的分布式計算和控制，以下哪種技術能夠有效地管理節點之間的通信和資源分配？（）A.ROSMasterB.DockerC.KubernetesD.MPI。假設一個大規模的機器人系統由多個計算節點組成，需要高效地協調各個節點的工作，合理分配計算資源，上述哪種技術能夠提供更強大的分布式支持，并說明其在ROS中的應用和優勢21、在機器人的視覺檢測任務中，需要對物體的特征進行提取和識別。假設要檢測一批具有相似外觀但細微差異的零件。以下哪種特征提取方法能夠有效地捕捉這些差異，并實現準確的識別？（）A.形狀特征B.紋理特征C.顏色特征D.深度特征22、當在ROS中開發一個復雜的機器人應用時，需要對多個節點進行管理和調度。假設這個應用包含了感知、決策和執行等多個功能模塊，每個模塊由不同的節點實現。為了確保各個節點能夠高效協同工作，并且在出現故障時能夠進行有效的錯誤處理和恢復，以下哪種方法是最合適的？（）A.手動編寫大量的控制邏輯來協調節點B.使用ROS的內置工具和機制，如參數服務器和消息隊列C.依賴第三方的調度框架D.不進行特別的管理，讓節點自行運行23、ROS中的插件機制使得系統具有很高的靈活性。假設需要為一個視覺處理節點添加新的功能，通過插件的方式實現，以下關于插件的描述，正確的是？（）A.插件需要在編譯時與主程序鏈接，不能在運行時動態加載B.插件可以獨立開發和測試，與主程序的接口定義清晰C.一個插件只能被一個節點使用，不能被多個節點共享D.插件的更新會導致整個ROS系統重新編譯24、ROS中的動作目標（ActionGoal）通常包含以下哪些信息？（）（）A.目標狀態B.執行時間C.兩者皆有D.以上都不是25、在開發基于ROS的機器人視覺應用時，需要從攝像頭獲取圖像數據并進行處理，以實現目標檢測和跟蹤等功能。對于圖像數據的傳輸和處理，以下哪種方式在ROS中是最有效的？同時要考慮數據的實時性、帶寬占用和處理效率。A.直接在節點中處理原始圖像數據B.將圖像數據壓縮后傳輸和處理C.使用ROS的圖像消息（ImageMessage）機制D.把圖像數據存儲到本地文件再進行處理二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）簡述ROS中的軍事機器人中的應用前景。2、（本題5分）簡述ROS與硬件設備進行通信的方法。3、（本題5分）解釋ROS中的系統部署和發布流程。4、（本題5分）簡述ROS中的水產養殖智能控制機器人中的控制智能化實現。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）利用ROS開發一個水泥廠物料搬運機器人的粉塵防護與搬運系統。2、（本題5分）基于ROS構建一個機器人的自主目標跟蹤和角度調整系統。3、（本題5分）在ROS框架下，為煤礦開采機器人設計一個瓦斯濃度檢測和預警系統。4、（本題5分）在ROS中設計一個機器人的環境聲音識別和響應系統。5、（本題5分）基于ROS構建一個機器人的自主環境濕度檢測和應對系統。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）ROS在機器人的食品加工應