四川電子機(jī)械職業(yè)技術(shù)學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)與模式識別課程設(shè)計(jì)I》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學(xué)號：凡年級專業(yè)、姓名、學(xué)號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁四川電子機(jī)械職業(yè)技術(shù)學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)與模式識別課程設(shè)計(jì)I》

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(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、ROS中的服務(wù)請求（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2、當(dāng)機(jī)器人與其他設(shè)備進(jìn)行通信時，需要遵循特定的通信協(xié)議。假設(shè)機(jī)器人需要與一個工業(yè)控制器進(jìn)行高速、實(shí)時的數(shù)據(jù)交換。以下哪種通信協(xié)議最適合這種應(yīng)用場景？（）A.CAN總線B.ModbusC.Ethernet/IPD.Profibus3、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的動作服務(wù)器可以同時處理多個動作請求嗎？（）（）A.可以B.不可以C.取決于具體實(shí)現(xiàn)D.以上都不是4、ROS中的任務(wù)調(diào)度策略對于系統(tǒng)資源的利用效率有很大影響。如果調(diào)度策略不合理，可能會導(dǎo)致什么情況？（）A.某些任務(wù)長時間等待，資源浪費(fèi)B.系統(tǒng)性能提升C.任務(wù)執(zhí)行更公平D.資源自動優(yōu)化分配5、在ROS中，機(jī)器人的通信協(xié)議選擇對系統(tǒng)性能有一定影響。假設(shè)一個機(jī)器人系統(tǒng)需要在高帶寬和低延遲的要求下進(jìn)行通信。以下關(guān)于ROS通信協(xié)議的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.TCP協(xié)議適合于對數(shù)據(jù)可靠性要求高，但對實(shí)時性要求不高的場景B.UDP協(xié)議適合于實(shí)時性要求高，但可以容忍一定數(shù)據(jù)丟失的場景C.在ROS中只能使用TCP或UDP協(xié)議，不能使用其他自定義協(xié)議D.可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的通信協(xié)議或結(jié)合使用6、ROS支持多種機(jī)器人硬件平臺的驅(qū)動和接口。假設(shè)要將一個新的機(jī)器人硬件平臺集成到ROS系統(tǒng)中，需要編寫相應(yīng)的驅(qū)動程序。以下哪種方法在開發(fā)驅(qū)動程序時能夠最大程度地提高效率和兼容性？（）A.參考現(xiàn)有的類似硬件驅(qū)動進(jìn)行修改B.從底層開始完全重新開發(fā)驅(qū)動C.使用硬件廠商提供的驅(qū)動并進(jìn)行適配D.不開發(fā)驅(qū)動，嘗試使用通用驅(qū)動7、在ROS中，當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與外部設(shè)備（如其他計(jì)算機(jī)、移動設(shè)備）的遠(yuǎn)程通信和控制時，以下哪種技術(shù)或協(xié)議能夠提供可靠和高效的解決方案？同時要考慮安全性和跨平臺的需求。A.HTTP協(xié)議B.SSH協(xié)議C.MQTT協(xié)議D.FTP協(xié)議8、機(jī)器人的傳感器校準(zhǔn)對于獲取準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)至關(guān)重要。假設(shè)一個激光雷達(dá)傳感器的測量結(jié)果存在偏差，需要進(jìn)行校準(zhǔn)。以下哪種校準(zhǔn)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(shù)的校準(zhǔn)B.基于現(xiàn)場測量的自校準(zhǔn)C.基于外部標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的校準(zhǔn)D.以上方法結(jié)合使用9、在ROS環(huán)境下，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的多模態(tài)感知融合，例如將視覺、聽覺和觸覺信息結(jié)合起來，需要選擇合適的融合算法和框架。以下哪種融合方法和框架可能會被應(yīng)用？（）A.基于卡爾曼濾波的多傳感器融合B.基于深度學(xué)習(xí)的特征融合C.基于模糊邏輯的信息融合D.以上都有可能10、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11、當(dāng)使用ROS實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的人機(jī)交互界面（HMI）時，以下哪種技術(shù)能夠提供直觀和友好的用戶操作體驗(yàn)？（）A.QtB.HTML/CSS/JavaScriptC.OpenGLD.以上都是。假設(shè)需要為用戶提供一個能夠?qū)崟r顯示機(jī)器人狀態(tài)、控制機(jī)器人動作以及進(jìn)行參數(shù)設(shè)置的界面，上述哪種技術(shù)能夠構(gòu)建功能豐富、界面美觀且交互性強(qiáng)的HMI，并說明其在ROS中的集成和開發(fā)方法12、在ROS中，要對機(jī)器人的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，以下哪種濾波器常用于去除噪聲和干擾？（）A.均值濾波器B.中值濾波器C.高斯濾波器D.卡爾曼濾波器。假設(shè)機(jī)器人的傳感器數(shù)據(jù)存在大量隨機(jī)噪聲，需要在保留有用信息的同時有效地去除噪聲，上述哪種濾波器能夠更好地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，并分析其濾波效果和在ROS中的實(shí)現(xiàn)方法13、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人的視覺導(dǎo)航時，需要對圖像進(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14、ROS中的機(jī)器人操作系統(tǒng)更新和版本管理是重要的維護(hù)工作。以下哪種方式能夠確保更新過程的順利和穩(wěn)定？（）A.自動在線更新B.手動下載安裝C.忽略更新，使用舊版本D.定期備份后更新請分析每個選項(xiàng)在操作系統(tǒng)更新中的風(fēng)險(xiǎn)和優(yōu)勢15、當(dāng)在ROS中實(shí)現(xiàn)一個具有多個關(guān)節(jié)的機(jī)械臂控制時，以下哪種運(yùn)動學(xué)求解方法能夠更高效地計(jì)算關(guān)節(jié)角度？（）A.正向運(yùn)動學(xué)B.逆向運(yùn)動學(xué)C.微分運(yùn)動學(xué)D.隨機(jī)運(yùn)動學(xué)請?jiān)敿?xì)說明每個運(yùn)動學(xué)求解方法的原理和在機(jī)械臂控制中的效率16、假設(shè)要在ROS中開發(fā)一個能夠在復(fù)雜環(huán)境中自主探索的機(jī)器人，需要實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知、地圖構(gòu)建和路徑規(guī)劃的集成。以下哪種技術(shù)和方法的組合能夠最有效地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)？（）A.使用激光雷達(dá)進(jìn)行環(huán)境感知，基于柵格地圖進(jìn)行路徑規(guī)劃B.依靠視覺傳感器感知環(huán)境，利用拓?fù)涞貓D規(guī)劃路徑C.隨機(jī)感知環(huán)境，不構(gòu)建地圖，直接規(guī)劃路徑D.不進(jìn)行自主探索，按照預(yù)設(shè)路線移動17、對于ROS中的機(jī)器人狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，以下哪種技術(shù)或工具能夠提供實(shí)時的可視化監(jiān)控界面？（）A.RVizB.GazeboC.MatplotlibD.Plotly。假設(shè)需要實(shí)時監(jiān)測機(jī)器人的關(guān)節(jié)角度、速度、力矩等多個狀態(tài)參數(shù)，并在出現(xiàn)異常時及時報(bào)警，上述哪個選項(xiàng)能夠以直觀和交互的方式展示監(jiān)測數(shù)據(jù)，并說明如何進(jìn)行配置和使用18、ROS支持多種編程語言來開發(fā)節(jié)點(diǎn)。假設(shè)在一個項(xiàng)目中，同時使用了C++和Python編寫節(jié)點(diǎn)，以下關(guān)于跨語言通信和集成的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.ROS提供了統(tǒng)一的接口和機(jī)制，使得不同語言編寫的節(jié)點(diǎn)可以無障礙通信B.在跨語言通信中，數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換由ROS自動處理，無需開發(fā)者關(guān)心C.C++和Python節(jié)點(diǎn)可以共享相同的話題和服務(wù)，協(xié)同工作D.由于語言特性的差異，跨語言開發(fā)可能會導(dǎo)致性能下降和兼容性問題19、ROS中的消息（Message）定義了節(jié)點(diǎn)之間通信的數(shù)據(jù)格式。假設(shè)要在兩個節(jié)點(diǎn)之間傳遞一個包含機(jī)器人位置、速度和姿態(tài)的消息，以下關(guān)于消息定義和使用的描述，哪一項(xiàng)是錯誤的？（）A.可以使用ROS提供的消息類型，如geometry_msgs/PoseStamped來表示機(jī)器人的位姿信息B.自定義消息時，需要在.msg文件中定義消息的字段和數(shù)據(jù)類型C.發(fā)送和接收消息的節(jié)點(diǎn)必須使用相同的消息類型和字段順序D.消息的內(nèi)容在傳輸過程中可以被修改，以適應(yīng)不同的節(jié)點(diǎn)需求20、ROS中的插件系統(tǒng)允許第三方開發(fā)者擴(kuò)展功能。當(dāng)開發(fā)一個插件時，如何確保其在不同版本的ROS中都能正常工作？（）A.遵循ROS的版本兼容性規(guī)范B.進(jìn)行廣泛的跨版本測試C.及時關(guān)注ROS的版本更新并做出相應(yīng)調(diào)整D.以上方法都需要二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）說明ROS中的系統(tǒng)版本控制和兼容性處理。2、（本題5分）ROS在皮革加工機(jī)器人中的作用。3、（本題5分）ROS中的目標(biāo)搜索策略。4、（本題5分）ROS中的主題（Topic）有何特點(diǎn)和用途？5、（本題5分）怎樣在ROS中發(fā)布和訂閱一個主題？三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）使用ROS構(gòu)建一個機(jī)器人的自主充電系統(tǒng)，當(dāng)電量低時能夠自動尋找充電座。2、（本題5分）在ROS框架下，為沙漠資源勘探機(jī)器人設(shè)計(jì)一個礦產(chǎn)資源定位和評估系統(tǒng)。3、（本題5分）開發(fā)一個使用ROS的隧道施工機(jī)器人的鉆孔與支護(hù)系統(tǒng)。4、（本題5分）基于ROS構(gòu)建一個機(jī)器人的自主目標(biāo)識別和顏色匹配系統(tǒng)。5、（本題5分）使用ROS為地鐵隧道清洗機(jī)器人設(shè)計(jì)一個隧道壁清洗和污水回收系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域，如醫(yī)療護(hù)理、家庭服務(wù)等，對機(jī)器人的智能化和人機(jī)交互能力提出了更高要求。深入分析機(jī)器人操作系統(tǒng)如何支持復(fù)雜的環(huán)境感知、自然語言處理和情感識別，以實(shí)現(xiàn)更加友好和高效的服務(wù)體驗(yàn)。2、（本題10分）在地質(zhì)勘探現(xiàn)場，機(jī)器人用于采