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《機器學習理論與實踐》2023-2024學年第二學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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、在機器人的控制系統中，反饋環節對于系統的穩定性和性能起著關鍵作用。假設一個機器人系統存在外部干擾和模型不確定性。以下哪種反饋方式能夠更好地應對這些情況，提高系統的魯棒性？（）A.位置反饋B.速度反饋C.加速度反饋D.力反饋2、ROS中的服務請求（ServiceRequest）可以包含以下哪些數據類型？（）（）A.基本數據類型B.自定義消息類型C.兩者皆可D.以上都不是3、在機器人操作系統中，用于控制機器人速度的消息類型通常是？（）（）A.geometry_msgs/TwistB.sensor_msgs/ImageC.std_msgs/StringD.以上都不是4、在ROS開發中，為了確保代碼的質量和可維護性，通常會采用一些代碼規范和測試方法。假設一個新開發的ROS節點需要進行單元測試，以下哪種測試框架在ROS中常用？（）A.GoogleTestB.JUnitC.PyTestD.ROS自帶的測試框架5、在機器人操作系統（ROS）中，節點之間的通信是通過話題（Topic）、服務（Service）和動作（Action）等方式實現的。假設一個機器人需要實時獲取傳感器數據并進行處理，以下關于通信方式選擇的描述，正確的是：（）A.由于需要實時性，應選擇服務進行通信，以確保數據的及時傳遞B.話題通信更適合這種場景，因為它能夠支持一對多的發布/訂閱模式C.動作通信最適合，因為它可以提供反饋和中間結果D.以上三種通信方式效果相同，可以任意選擇6、在使用ROS進行機器人的路徑規劃時，需要考慮機器人的運動學約束。假設機器人是一個輪式移動機器人，以下哪種路徑規劃算法更適合？（）A.A*算法B.Dijkstra算法C.快速擴展隨機樹（RRT）算法D.以上算法都需要根據具體情況進行選擇7、當使用ROS控制一個農業灌溉機器人時，需要根據土壤濕度、作物需求和天氣情況進行智能灌溉決策。以下哪種傳感器和決策算法可能會被用于農業灌溉？（）A.濕度傳感器和優化灌溉算法B.氣象傳感器和預測模型C.作物生長監測和智能控制策略D.以上都有可能8、在基于ROS的機器人應用中，需要對機器人的行為進行建模和狀態管理。假設機器人的狀態會根據環境變化和任務需求頻繁切換，以下哪種方法能夠更有效地管理和跟蹤機器人的狀態變化？（）A.使用簡單的變量來表示狀態B.基于有限狀態機（FSM）模型C.隨機設定機器人狀態，不進行管理D.不考慮狀態變化，保持固定狀態9、當在ROS中進行機器人的路徑規劃時，需要考慮環境中的障礙物和機器人的運動約束。假設機器人需要在一個復雜的室內環境中找到一條最優路徑到達目標點。以下哪種路徑規劃算法在處理這種復雜環境時表現最佳？（）A.A*算法B.蟻群算法C.隨機漫步算法D.不進行路徑規劃，隨機移動10、在使用ROS進行機器人路徑跟蹤控制時，假設機器人需要根據預設路徑實時調整速度和方向。以下哪種控制器可能最為適用？（）A.比例控制器B.積分控制器C.模糊控制器D.模型預測控制器11、在使用ROS開發機器人應用時，需要對機器人的運動進行控制。假設要實現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？（）A.MoveIt!B.GazeboC.RVizD.TF12、當使用ROS控制一個輪式機器人在不平坦的地面上穩定行駛時，需要考慮機器人的懸掛系統和動態平衡控制。以下哪種控制算法和傳感器融合技術可能會被用于解決這個問題？（）A.基于模型預測控制和多傳感器融合B.反饋線性化控制和慣性導航C.自適應魯棒控制和視覺里程計D.以上都有可能13、ROS支持多種機器人平臺。假設有一個輪式移動機器人和一個足式機器人，它們在使用ROS進行控制時，以下關于平臺差異的描述，正確的是？（）A.控制算法可以完全相同，無需針對不同平臺進行修改B.輪式機器人的運動模型比足式機器人簡單，因此控制更容易C.足式機器人在ROS中的配置和參數調整與輪式機器人完全不同D.不同平臺的機器人在使用相同的傳感器時，數據處理方式相同14、ROS中的動作反饋（ActionFeedback）通常包含以下哪些信息？（）（）A.任務進度B.中間狀態C.兩者皆有D.以上都不是15、ROS支持多種機器人硬件平臺。假設要將一個在模擬環境中開發的ROS程序移植到實際的機器人硬件上，以下關于移植過程中可能遇到的問題和解決方法的描述，正確的是：（）A.硬件驅動的差異可能導致通信問題，需要重新編寫驅動程序B.計算資源的限制可能影響程序性能，需要進行優化和裁剪C.傳感器數據的格式和精度可能不同，需要進行數據適配和校準D.以上問題都可能出現，需要全面評估和針對性解決二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）描述ROS在3D打印機器人中的應用。2、（本題5分）解釋如何在ROS中處理激光雷達數據。3、（本題5分）描述ROS在物流分揀機器人中的應用。4、（本題5分）解釋ROS中的林業撫育機器人中的修枝策略。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）ROS在機器人的海洋科學研究應用中，如何支持樣本采集、數據記錄和設備維護。請綜合分析相關的技術方案、通信保障和能源管理策略。2、（本題5分）對于具有多個自由度的機械臂機器人，分析機器人操作系統在運動學和動力學建模、軌跡生成和力控制方面的技術實現，以及如何優化控制精度和響應速度。3、（本題5分）在農業灌溉中，機器人用于精準灌溉控制。全面分析機器人操作系統在土壤濕度監測、灌溉區域規劃、噴頭控制和水資源節約方面的技術要求，探討操作系統如何適應不同農田的灌溉需求和水資源管理政策。4、（本題5分）ROS在機器人的模擬仿真環境中為開發者提供了便利，有助于提前驗證算法和系統設計。請綜合分析ROS中常用的仿真工具和插件，以及如何通過仿真優化實際機器人系統的性能和可靠性。5、（本題5分）在建筑施工領域，機器人操作系統可用于砌磚、焊接、粉刷等工作。請綜合分析其在提高施工質量、效率和安全性方面的優勢，研究機器人在復雜建筑環境中的定位與導航、工具切換和協同作業等技術，以及在實際應用中面臨的建筑規范和標準適應問題。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）在ROS框架下，為水