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《機器學(xué)習(xí)與混合現(xiàn)實》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20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ROS中，當(dāng)需要處理大量的機器人數(shù)據(jù)時，以下哪種數(shù)據(jù)存儲方式可能最為適合？（）A.關(guān)系型數(shù)據(jù)庫B.NoSQL數(shù)據(jù)庫C.文件系統(tǒng)D.內(nèi)存數(shù)據(jù)庫2、在ROS中，當(dāng)需要對機器人的行為進行決策時，通常會使用有限狀態(tài)機（FiniteStateMachine）。假設(shè)機器人在巡邏任務(wù)中有巡邏、發(fā)現(xiàn)異常和返回基地等狀態(tài)，以下關(guān)于有限狀態(tài)機的描述，正確的是？（）A.狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換是隨機的，不受任何條件約束B.有限狀態(tài)機只能處理簡單的任務(wù)，不適合復(fù)雜的決策邏輯C.可以通過定義狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件和動作來實現(xiàn)機器人的行為決策D.有限狀態(tài)機的性能會隨著狀態(tài)數(shù)量的增加而顯著下降3、在ROS系統(tǒng)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(guī)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4、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個需要長時間持續(xù)運行的機器人應(yīng)用，以下哪種電源管理策略能夠確保電源的穩(wěn)定供應(yīng)和延長電池壽命？（）A.智能充電控制B.動態(tài)電源切換C.低功耗模式設(shè)置D.不進行電源管理請分別說明每個選項在電源管理方面的特點和效果5、當(dāng)使用ROS控制一個具有多個自由度的機器人關(guān)節(jié)時，需要進行復(fù)雜的運動學(xué)和動力學(xué)解算。以下哪種方法和工具可能會被用于關(guān)節(jié)控制？（）A.正逆運動學(xué)求解器和動力學(xué)庫B.智能優(yōu)化算法和模型預(yù)測控制C.自適應(yīng)控制和反饋線性化D.以上都有可能6、ROS支持機器人的分布式感知和協(xié)同決策。假設(shè)多個機器人需要共同感知一個大范圍的環(huán)境并做出統(tǒng)一的決策。以下哪種分布式感知和決策算法的結(jié)合能夠最有效地實現(xiàn)這一目標？（）A.基于共識的分布式感知和投票決策算法B.每個機器人獨立感知和決策，然后匯總C.隨機選擇一個機器人作為主導(dǎo)進行感知和決策D.不進行分布式感知和協(xié)同決策7、在一個基于ROS的機器人舞蹈表演項目中，如果音樂與機器人動作的同步機制出現(xiàn)問題，會導(dǎo)致什么結(jié)果？（）A.表演效果不佳，動作與音樂不協(xié)調(diào)B.表演更精彩C.系統(tǒng)自動調(diào)整同步D.對表演沒有影響8、ROS中的機器人模型描述文件（URDF）用于定義機器人的結(jié)構(gòu)和關(guān)節(jié)特性。假設(shè)要描述一個具有多個關(guān)節(jié)和連桿的機械臂，以下關(guān)于URDF文件的編寫，哪一項是不正確的？（）A.可以使用XML格式來描述機器人的連桿、關(guān)節(jié)、傳感器等元素B.通過設(shè)置關(guān)節(jié)的類型（如旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、滑動關(guān)節(jié)）和限制來定義機器人的運動范圍C.URDF文件只能描述機器人的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，無法表示動態(tài)特性D.可以在URDF文件中添加可視化元素，如顏色和形狀，以便在RViz中顯示9、在ROS中，配置文件（ConfigurationFile）起著重要的作用。假設(shè)一個機器人項目需要設(shè)置各種參數(shù)，如傳感器的采樣頻率、控制器的增益等。以下關(guān)于ROS配置文件的描述，哪一項是錯誤的？（）A.配置文件通常使用YAML格式進行編寫，易于閱讀和理解B.可以在運行時動態(tài)加載和修改配置文件，無需重新啟動系統(tǒng)C.配置文件中的參數(shù)可以被多個節(jié)點共享和使用D.配置文件只能存儲簡單的數(shù)值型參數(shù)，不能存儲復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)10、在ROS框架下，進行機器人的感知與融合處理時，假設(shè)需要融合來自激光雷達、攝像頭和超聲波傳感器的數(shù)據(jù)。以下關(guān)于數(shù)據(jù)融合方法的選擇，正確的是：（）A.直接對原始數(shù)據(jù)進行簡單加權(quán)平均，快速但精度較低B.采用卡爾曼濾波算法，能夠有效融合動態(tài)數(shù)據(jù)，但計算量較大C.基于深度學(xué)習(xí)的方法，精度高但需要大量訓(xùn)練數(shù)據(jù)和計算資源D.以上方法都不可行，需要尋找新的數(shù)據(jù)融合技術(shù)11、ROS中的參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）用于存儲和共享全局參數(shù)。當(dāng)多個節(jié)點同時嘗試修改同一個參數(shù)時，以下哪種處理方式是正確的？（）A.最后修改的節(jié)點生效B.第一個修改的節(jié)點生效C.隨機選擇一個節(jié)點的修改生效D.所有修改都被拒絕，保持參數(shù)不變12、在ROS環(huán)境下，為了實現(xiàn)機器人在復(fù)雜環(huán)境中的地圖構(gòu)建和定位，需要選擇合適的SLAM（同時定位與地圖構(gòu)建）算法。考慮到計算資源和精度要求，以下哪種SLAM算法可能更合適？（）A.ORB-SLAMB.CartographerC.GMappingD.以上都有可能13、ROS中的服務(wù)（Service）通常用于實現(xiàn)節(jié)點之間的請求-響應(yīng)通信模式。考慮一個機器人導(dǎo)航系統(tǒng)，其中一個節(jié)點提供路徑規(guī)劃服務(wù)，另一個節(jié)點請求路徑規(guī)劃。如果服務(wù)響應(yīng)時間過長，以下哪種情況最有可能發(fā)生？（）A.機器人停止運動，等待響應(yīng)B.機器人自行選擇隨機路徑前進C.系統(tǒng)自動切換到備用的路徑規(guī)劃算法D.機器人按照之前的路徑繼續(xù)前進14、在開發(fā)基于ROS的機器人視覺應(yīng)用時，需要對圖像進行處理和分析。假設(shè)要從攝像頭獲取的圖像中識別特定的物體，并計算其位置和姿態(tài)。以下哪種計算機視覺技術(shù)和ROS工具的組合最能有效地實現(xiàn)這一目標？（）A.使用傳統(tǒng)的圖像處理算法和OpenCV庫B.基于深度學(xué)習(xí)的目標檢測模型和相關(guān)的ROS接口C.依賴硬件加速的視覺處理模塊D.不使用任何專門的視覺技術(shù)，僅通過人工觀察圖像15、當(dāng)機器人在未知環(huán)境中探索時，需要同時構(gòu)建地圖和定位自身。以下哪種同時定位與地圖構(gòu)建（SLAM）算法在處理大規(guī)模環(huán)境和動態(tài)障礙物時具有較好的性能？（）A.ORB-SLAMB.LSD-SLAMC.RTAB-MapD.KartoSLAM16、以下哪個是機器人操作系統(tǒng)中用于記錄和回放機器人數(shù)據(jù)的工具？（）（）A.rosbagB.rqt_logger_levelC.rqt_plotD.以上都不是17、ROS中的日志（Logging）功能對于調(diào)試和故障診斷非常重要。假設(shè)在機器人運行過程中出現(xiàn)異常，以下關(guān)于日志使用的描述，正確的是：（）A.只記錄關(guān)鍵信息，避免日志文件過大B.詳細記錄所有信息，便于全面分析問題C.不使用日志功能，通過打印輸出進行調(diào)試D.日志的記錄級別和內(nèi)容對故障診斷沒有幫助18、以下哪個是機器人操作系統(tǒng)中用于處理機器人語音識別信息的消息類型？（）（）A.audio_msgs/AudioB.speech_msgs/RecognitionC.std_msgs/StringD.以上都不是19、在使用ROS開發(fā)機器人的避障功能時，如果避障算法過于敏感，可能會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？（）A.機器人頻繁改變運動方向，行動遲緩B.機器人能夠快速穿越障礙物C.機器人停止運動D.避障效果更好20、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個具有多個執(zhí)行器的機器人時，需要對執(zhí)行器的協(xié)同控制進行設(shè)計。假設(shè)執(zhí)行器之間存在復(fù)雜的運動關(guān)系，以下哪種控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)精確的協(xié)同動作？（）A.獨立控制每個執(zhí)行器，不考慮協(xié)同B.基于主從控制的策略C.分布式協(xié)同控制算法D.不進行協(xié)同控制，執(zhí)行器自由運動二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）說明ROS中的性能評估指標和方法。2、（本題5分）ROS在核工業(yè)機器人中的安全考量。3、（本題5分）解釋ROS中的節(jié)點（Node）是什么以及其主要功能。4、（本題5分）描述ROS在電子制造機器人中的應(yīng)用。5、（本題5分）簡述機器人操作系統(tǒng)（ROS）的定義和主要作用。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）基于ROS構(gòu)建一個機器人的自主定位和地圖融合系統(tǒng)，融合多源地圖信息。2、（本題5分）在ROS中設(shè)計一個機器人的氣味識別和源定位系統(tǒng)。3、（本題5分）在ROS框架下，為煤礦開采機器人設(shè)計一個瓦斯?jié)舛葯z測和預(yù)警系統(tǒng)。4、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個制糖廠甘蔗搬運機器人的防壓損搬運系統(tǒng)。5、（本題5分）基于ROS構(gòu)建一個機器人的自主環(huán)境風(fēng)速檢測和應(yīng)對系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）對于用于倉庫庫存管理的機器人，分析操作系統(tǒng)在貨物盤點、貨架定位、庫存更新和數(shù)據(jù)同步方面的關(guān)鍵功能。討論操作系統(tǒng)如何應(yīng)對倉庫布局的變化和庫存管理的復(fù)雜需求，以及如何提高庫存管理的準確