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…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁瓊臺師范學院

《機器學習原理》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、在一個基于ROS的多機器人系統中，需要實現任務分配和資源協調，以確保每個機器人都能高效地完成其指定的工作。以下哪種策略和算法可能會被用于任務分配和資源管理？（）A.基于市場機制的分配算法B.集中式規劃和調度C.分布式協商和共識算法D.以上都有可能2、ROS中的Gazebo是一個常用的機器人仿真環境。假設需要在Gazebo中模擬一個具有復雜物理特性的機器人和環境，以下關于Gazebo仿真的描述，正確的是？（）A.Gazebo只能模擬簡單的機器人運動，無法處理復雜的物理交互B.在Gazebo中進行仿真時，不需要考慮機器人的動力學模型C.Gazebo可以與ROS節點進行集成，實現仿真與實際控制的交互D.Gazebo的仿真結果與實際機器人的行為完全一致，無需進一步驗證3、在ROS中，機器人的感知融合是將多種傳感器的數據進行綜合處理和分析。假設一個機器人同時使用激光雷達、攝像頭和超聲波傳感器來感知環境。以下關于ROS感知融合的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用卡爾曼濾波等算法來融合不同傳感器的數據B.感知融合可以提高環境感知的準確性和可靠性C.不同傳感器的數據在融合之前需要進行時間同步和空間校準D.感知融合只需要在軟件層面實現，不需要考慮傳感器的硬件特性4、當使用ROS開發一個水下機器人時，需要考慮水的阻力、壓力和通信限制等特殊因素。以下哪種技術和設計方法可能會被用于應對這些挑戰？（）A.防水密封設計和水聲通信B.流體動力學建模和推進器控制C.抗壓結構設計和傳感器校準D.以上都有可能5、當在ROS中進行機器人的路徑規劃時，如果環境動態變化頻繁，以下哪種策略較為合適？（）A.實時重新規劃路徑B.按照原規劃路徑繼續前進C.暫停運動，等待環境穩定D.隨機選擇新的路徑6、ROS中的動作（Action）通信機制適用于長時間的任務執行和反饋。假設一個機器人需要執行一個復雜的任務，如搜索并搬運一個物體，以下關于動作通信的描述，哪一項是錯誤的？（）A.動作客戶端發送目標請求給動作服務器，動作服務器執行任務并不斷反饋進度B.動作通信可以在任務執行過程中隨時取消或暫停C.動作通信只能用于一次性的任務，不能用于循環執行的任務D.可以通過動作通信獲取任務執行的結果和狀態信息7、在ROS中，對于機器人的任務調度和資源分配，需要考慮多個并發的任務和有限的計算資源。假設有多個不同優先級的任務同時請求資源，以下哪種調度策略能夠更好地平衡系統性能和任務的及時性？（）A.先到先服務調度B.優先級調度C.隨機調度D.平均分配資源調度8、當使用ROS控制一個具有多個自由度的機器人關節時，需要進行復雜的運動學和動力學解算。以下哪種方法和工具可能會被用于關節控制？（）A.正逆運動學求解器和動力學庫B.智能優化算法和模型預測控制C.自適應控制和反饋線性化D.以上都有可能9、在ROS系統中，對于機器人的運動平滑性控制，以下哪種方法能夠有效地減少抖動和沖擊？（）A.軌跡規劃中的平滑處理B.增加運動速度C.減少運動精度D.不進行任何處理請解釋每個選項對運動平滑性的影響以及為何某個選項能夠減少抖動和沖擊10、在ROS框架下，對于機器人的運動規劃算法評估，以下哪個指標通常被用來衡量規劃結果的優劣？（）A.路徑長度B.規劃時間C.碰撞次數D.以上都是。假設需要比較不同運動規劃算法在各種場景下的性能，上述哪些指標能夠全面地反映算法的效率和安全性，并說明如何根據這些指標進行算法的選擇和優化11、ROS中的TF（TransformFrame）庫用于管理機器人不同部件之間的坐標變換。當機器人的結構發生變化時，以下哪種方法可以快速更新TF樹？（）A.手動重新配置TF關系B.使用自動檢測和更新機制C.重新啟動整個ROS系統D.以上方法都不太可行12、在ROS環境下，為了實現機器人的故障診斷和容錯控制，需要監測機器人的狀態和建立故障模型。以下哪種方法和技術可能會被用于故障診斷和容錯？（）A.傳感器監測和故障樹分析B.模型參考自適應診斷和冗余設計C.基于數據驅動的故障檢測和恢復策略D.以上都有可能13、ROS中的坐標變換在機器人的運動控制和感知中起著關鍵作用。假設有一個移動機器人，其身上安裝了激光雷達和攝像頭，同時機器人在一個環境中移動。為了將激光雷達和攝像頭獲取的數據統一到機器人的坐標系下，需要進行坐標變換。以下關于坐標變換的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用TF（TransformFramework）庫來實現坐標變換B.坐標變換需要確定源坐標系和目標坐標系之間的旋轉和平移關系C.一旦完成坐標變換，在不同坐標系下獲取的數據可以直接進行融合和分析，無需進一步處理D.坐標變換可能會引入一定的誤差，需要進行誤差評估和補償14、機器人的傳感器校準對于獲取準確的測量數據至關重要。假設一個激光雷達傳感器的測量結果存在偏差，需要進行校準。以下哪種校準方法能夠有效地消除偏差，并提高測量精度？（）A.基于工廠參數的校準B.基于現場測量的自校準C.基于外部標準設備的校準D.以上方法結合使用15、假設在一個ROS驅動的服務機器人項目中，需要根據不同的場景和用戶需求動態配置機器人的行為參數。以下哪種方法能夠在運行時靈活地修改這些參數，而無需重新編譯代碼？（）A.將參數硬編碼在程序中B.使用配置文件，并在運行時讀取C.通過ROS的參數服務器（ParameterServer）D.不支持參數修改，每次重新編譯16、ROS中的可視化工具（rqt）對于開發和調試非常有用。假設在調試一個機器人的視覺感知模塊時，需要實時查看圖像數據和處理結果。以下哪種rqt插件最適合用于此目的？（）A.rqt_graphB.rqt_image_viewC.rqt_plotD.rqt_console17、ROS中的參數服務器（ParameterServer）使用哪種數據結構存儲參數？（）（）A.字典B.列表C.數組D.樹18、在基于ROS的機器人團隊開發中，需要制定統一的代碼規范和開發流程。假設團隊成員具有不同的開發習慣和經驗水平。以下哪種方式在確保代碼質量和開發效率方面最為有效？（）A.制定詳細的代碼規范文檔和培訓團隊成員B.允許團隊成員自由發揮，不做統一要求C.參考其他項目的代碼規范，不完全適應本項目D.不制定代碼規范，后期統一修改19、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20、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21、當使用ROS控制一個機器人在具有多個障礙物的復雜環境中移動時，需要實時規劃安全的路徑。以下哪種路徑規劃算法和碰撞檢測方法能夠滿足需求？（）A.快速擴展隨機樹算法和基于距離的碰撞檢測B.人工勢場法和幾何碰撞檢測C.蟻群算法和模型碰撞檢測D.以上都有可能22、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23、在一個使用ROS的多機器人系統中，如果機器人之間的通信協議選擇不當，可能會導致什么后果？（）A.通信延遲增加或通信失敗B.通信速度加快C.系統資源消耗降低D.機器人協作更順暢24、在ROS中，為了提高機器人系統的可靠性和容錯性，需要采取一些措施。假設一個關鍵的傳感器出現故障，系統需要能夠檢測到并采取相應的備份或替代策略。以下關于ROS容錯處理的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以通過監控節點的心跳信號來檢測節點是否正常運行B.當檢測到故障時，可以自動切換到備份的傳感器或執行器C.容錯處理只需要在軟件層面實現，硬件的可靠性不重要D.可以使用冗余設計來提高系統的容錯能力25、當使用ROS控制一個機械臂進行精確的抓取操作時，需要對機械臂進行運動學和動力學建模。為了實現高效和準確的控制，以下哪種建模方法和控制策略通常會被采用？（）A.正運動學建模和PID控制B.逆運動學建模和模糊控制C.動力學建模和自適應控制D.以上都有可能二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋ROS中的深度學習集成方法。2、（本題5分）ROS中的主題（Topic）有何特點和用途？3、（本題5分）解釋ROS中的日志記錄和分析方法。4、（本題5分）如何在ROS中實現機器人的高效任務切換？三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）基于ROS設計一個蟲草養殖場蟲草收集與分揀機器人的高效收集與分揀系統。2、（本題5分）使用ROS為農業灌溉機器人設計一個土壤濕度檢測和精準灌溉系統。3、（本題5分）在ROS環境下搭建一個室內裝修機器人的墻面打磨與噴漆系統。4、（本題5分）使用ROS為安防機器人設計一個入侵檢測和警報系統。5、（本題5分）在ROS中設計一個機器人的物體摩擦系數檢測系統。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）ROS在機器人的考古發掘應用中，如何實現精細操作和文物保護。請全面綜合分析ROS的控制精度、力