湖南國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)與人工智能導(dǎo)論》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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《機(jī)器學(xué)習(xí)與人工智能導(dǎo)論》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）中，當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的同步通信時(shí)，以下哪種機(jī)制通常被采用？（）A.話(huà)題（Topic）B.服務(wù)（Service）C.動(dòng)作（Action）D.參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）。假設(shè)多個(gè)機(jī)器人傳感器節(jié)點(diǎn)需要在特定時(shí)間間隔內(nèi)同步發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，上述哪種通信機(jī)制能夠更好地滿(mǎn)足這種嚴(yán)格的同步需求，并說(shuō)明其工作原理和優(yōu)勢(shì)2、在ROS中，要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與外部設(shè)備（如傳感器、執(zhí)行器）的通信，以下哪種接口協(xié)議較為常見(jiàn)？（）A.USBB.CANC.EthernetD.SerialPort。假設(shè)機(jī)器人系統(tǒng)需要連接多種不同類(lèi)型的設(shè)備，數(shù)據(jù)傳輸速率和實(shí)時(shí)性要求各不相同，上述哪種接口協(xié)議能夠提供更靈活和可靠的通信支持，并分析其在ROS中的配置和使用要點(diǎn)3、在機(jī)器人操作系統(tǒng)的通信機(jī)制中，消息傳遞是常用的方式之一。假設(shè)有一個(gè)多機(jī)器人協(xié)作系統(tǒng)，機(jī)器人之間需要頻繁地交換大量的傳感器數(shù)據(jù)和控制指令。以下哪種消息傳遞框架能夠提供高可靠、低延遲的通信，并且易于在分布式環(huán)境中擴(kuò)展？（）A.ROS（RobotOperatingSystem）的話(huà)題機(jī)制B.TCP/IP協(xié)議C.UDP協(xié)議D.共享內(nèi)存機(jī)制4、ROS中的可視化工具（RViz）對(duì)于機(jī)器人開(kāi)發(fā)和調(diào)試非常有用。假設(shè)要在RViz中同時(shí)顯示機(jī)器人的模型、傳感器數(shù)據(jù)和規(guī)劃路徑，以下關(guān)于配置和使用RViz的描述，正確的是：（）A.手動(dòng)逐個(gè)添加所需的顯示元素，進(jìn)行復(fù)雜的配置B.使用預(yù)定義的配置文件，快速加載和顯示相關(guān)信息C.RViz功能有限，無(wú)法滿(mǎn)足同時(shí)顯示多種信息的需求D.不需要使用RViz，通過(guò)代碼打印信息進(jìn)行調(diào)試5、在一個(gè)ROS控制的醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中，對(duì)安全性和可靠性要求極高。以下哪種方法可以提高系統(tǒng)的容錯(cuò)能力？（）A.采用冗余設(shè)計(jì)B.增加監(jiān)控和報(bào)警機(jī)制C.進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試和驗(yàn)證D.以上方法都需要6、ROS中的消息隊(duì)列在處理大量數(shù)據(jù)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)擁堵。為了避免這種情況，以下哪種方法可以采??？（）A.增加消息隊(duì)列的容量B.優(yōu)化數(shù)據(jù)發(fā)送和處理的頻率C.采用分布式消息隊(duì)列D.以上方法都可以7、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的定位和建圖時(shí)，需要處理傳感器的噪聲和誤差。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人使用輪式里程計(jì)和激光雷達(dá)進(jìn)行定位和建圖。以下關(guān)于ROS定位建圖的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用粒子濾波等算法來(lái)處理里程計(jì)的累積誤差B.激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)可以用于糾正里程計(jì)的偏差C.定位和建圖的結(jié)果不受傳感器噪聲和誤差的影響D.可以通過(guò)回環(huán)檢測(cè)來(lái)消除建圖過(guò)程中的累積誤差8、ROS中的插件（Plugin）機(jī)制可以擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。假設(shè)要為一個(gè)機(jī)器人的視覺(jué)處理模塊添加新的圖像處理算法，以下關(guān)于插件的使用，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.可以通過(guò)編寫(xiě)插件來(lái)實(shí)現(xiàn)新的功能，而無(wú)需修改原有的代碼框架B.插件可以動(dòng)態(tài)加載和卸載，方便系統(tǒng)的配置和更新C.不同類(lèi)型的插件必須遵循相同的接口規(guī)范，以保證兼容性D.插件只能用于擴(kuò)展功能，不能用于替換現(xiàn)有的核心功能模塊9、在ROS中，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控，常常使用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人在遠(yuǎn)程環(huán)境中工作，需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行模韵玛P(guān)于網(wǎng)絡(luò)通信的描述，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.可以使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行可靠的數(shù)據(jù)傳輸B.UDP協(xié)議適合實(shí)時(shí)性要求高但對(duì)數(shù)據(jù)可靠性要求不高的場(chǎng)景C.網(wǎng)絡(luò)帶寬和延遲對(duì)遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控的性能沒(méi)有影響D.可以使用加密技術(shù)保證數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸中的安全性10、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于啟動(dòng)Gazebo模擬器的命令是？（）（）A.gazeboB.roslaunchgazebo_rosempty_world.launchC.rosrungazebo_rosgazeboD.以上都不是11、ROS支持多種機(jī)器人傳感器的集成。假設(shè)有一個(gè)配備了激光雷達(dá)、攝像頭和慣性測(cè)量單元（IMU）的機(jī)器人。在處理這些傳感器的數(shù)據(jù)融合時(shí)，以下哪種方法通常被采用？（）A.簡(jiǎn)單平均法B.卡爾曼濾波C.冒泡排序D.選擇其中一個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)作為主要依據(jù)，忽略其他傳感器12、當(dāng)在ROS中開(kāi)發(fā)機(jī)器人應(yīng)用時(shí)，需要對(duì)機(jī)器人的模型進(jìn)行描述。假設(shè)一個(gè)輪式移動(dòng)機(jī)器人，需要定義其幾何形狀、關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)等。以下關(guān)于ROS中機(jī)器人模型描述的方式，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.使用URDF（UnifiedRobotDescriptionFormat）文件來(lái)描述機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和參數(shù)B.可以在URDF文件中定義機(jī)器人的傳感器和執(zhí)行器C.一旦定義了機(jī)器人的URDF模型，就不能對(duì)其進(jìn)行修改和擴(kuò)展D.可以使用第三方工具將CAD模型轉(zhuǎn)換為ROS可識(shí)別的URDF格式13、ROS中的包（Package）是組織代碼和資源的基本單元。當(dāng)一個(gè)ROS項(xiàng)目包含多個(gè)相關(guān)但功能不同的包時(shí)，如何有效地管理它們之間的依賴(lài)關(guān)系？（）A.在每個(gè)包的配置文件中明確聲明依賴(lài)B.使用ROS的依賴(lài)管理工具自動(dòng)處理C.通過(guò)文檔說(shuō)明依賴(lài)關(guān)系，由開(kāi)發(fā)者手動(dòng)管理D.以上方法都可以14、當(dāng)在ROS中開(kāi)發(fā)一個(gè)具有自主導(dǎo)航功能的機(jī)器人時(shí)，需要考慮地圖構(gòu)建和定位。以下哪種地圖表示方法和定位技術(shù)的組合可能是最優(yōu)的？（）A.柵格地圖與粒子濾波定位B.拓?fù)涞貓D與卡爾曼濾波定位C.特征地圖與蒙特卡羅定位D.八叉樹(shù)地圖與擴(kuò)展卡爾曼濾波定位請(qǐng)?jiān)敿?xì)解釋每個(gè)選項(xiàng)中地圖表示方法和定位技術(shù)的特點(diǎn)以及它們之間的協(xié)同效果15、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于描述機(jī)器人位置信息的消息類(lèi)型通常是？（）（）A.geometry_msgs/PoseB.sensor_msgs/ImuC.std_msgs/StringD.以上都不是16、在基于ROS的機(jī)器人自主探索任務(wù)中，如果環(huán)境建模不準(zhǔn)確，會(huì)對(duì)探索效果產(chǎn)生怎樣的影響？（）A.機(jī)器人可能重復(fù)探索已訪(fǎng)問(wèn)區(qū)域或錯(cuò)過(guò)重要區(qū)域B.探索效率提高，更快完成任務(wù)C.機(jī)器人能夠準(zhǔn)確避開(kāi)障礙物D.系統(tǒng)自動(dòng)重新建模17、ROS中的可視化工具rviz可以顯示以下哪些內(nèi)容？（）（）A.機(jī)器人模型B.傳感器數(shù)據(jù)C.規(guī)劃路徑D.以上都是18、對(duì)于ROS中的機(jī)器人視覺(jué)目標(biāo)跟蹤，以下哪種算法能夠適應(yīng)目標(biāo)的外觀變化和遮擋情況？（）A.基于特征的跟蹤B.基于模型的跟蹤C(jī).基于深度學(xué)習(xí)的跟蹤D.以上都是。假設(shè)機(jī)器人需要在復(fù)雜場(chǎng)景中持續(xù)跟蹤移動(dòng)的目標(biāo)，目標(biāo)可能會(huì)發(fā)生形狀、顏色等外觀變化，并且可能會(huì)被其他物體遮擋，上述哪種目標(biāo)跟蹤算法能夠更好地應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，并解釋其在ROS中的實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化方法19、在機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點(diǎn)（Node）是重要的組成部分。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)中有多個(gè)功能模塊，如傳感器數(shù)據(jù)采集、運(yùn)動(dòng)控制、路徑規(guī)劃等，每個(gè)模塊作為一個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)運(yùn)行。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息時(shí)，通常使用以下哪種通信機(jī)制？（）A.話(huà)題（Topic）通信，發(fā)布者發(fā)布消息，訂閱者接收消息B.服務(wù)（Service）通信，客戶(hù)端發(fā)送請(qǐng)求，服務(wù)器響應(yīng)請(qǐng)求C.參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer），用于存儲(chǔ)和共享全局參數(shù)D.動(dòng)作（Action）通信，支持長(zhǎng)時(shí)間的任務(wù)執(zhí)行和反饋20、在基于ROS的機(jī)器人應(yīng)用中，需要對(duì)機(jī)器人的行為進(jìn)行建模和狀態(tài)管理。假設(shè)機(jī)器人的狀態(tài)會(huì)根據(jù)環(huán)境變化和任務(wù)需求頻繁切換，以下哪種方法能夠更有效地管理和跟蹤機(jī)器人的狀態(tài)變化？（）A.使用簡(jiǎn)單的變量來(lái)表示狀態(tài)B.基于有限狀態(tài)機(jī)（FSM）模型C.隨機(jī)設(shè)定機(jī)器人狀態(tài)，不進(jìn)行管理D.不考慮狀態(tài)變化，保持固定狀態(tài)21、在基于ROS的機(jī)器人視覺(jué)導(dǎo)航中，當(dāng)環(huán)境光照條件變化較大時(shí)，以下哪種圖像處理方法能夠提高導(dǎo)航的穩(wěn)定性？（）A.直方圖均衡化B.邊緣檢測(cè)C.圖像分割D.圖像壓縮請(qǐng)分別解釋每個(gè)圖像處理方法在應(yīng)對(duì)光照變化時(shí)的效果和對(duì)導(dǎo)航穩(wěn)定性的影響22、在基于ROS的機(jī)器人教育應(yīng)用中，需要為學(xué)生提供一個(gè)易于理解和使用的開(kāi)發(fā)環(huán)境。假設(shè)學(xué)生具有不同的編程基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力。以下哪種ROS開(kāi)發(fā)工具和教學(xué)資源的組合最適合這種教育場(chǎng)景？（）A.使用ROS的官方教程和Rviz可視化工具B.開(kāi)發(fā)自定義的教學(xué)界面和簡(jiǎn)化的APIC.僅提供原始的ROS文檔和命令行工具D.不提供任何專(zhuān)門(mén)的教學(xué)資源23、ROS支持與外部硬件設(shè)備的通信。假設(shè)有一個(gè)需要與特定型號(hào)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行通信的機(jī)器人關(guān)節(jié)。在這種情況下，以下哪種方式最適合實(shí)現(xiàn)通信？（）A.使用通用的串口通信協(xié)議B.通過(guò)網(wǎng)絡(luò)套接字（Socket）進(jìn)行通信C.利用ROS提供的特定硬件驅(qū)動(dòng)接口D.直接通過(guò)內(nèi)存共享進(jìn)行高速通信24、在ROS環(huán)境下，對(duì)機(jī)器人的路徑跟蹤控制進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化時(shí)，假設(shè)發(fā)現(xiàn)機(jī)器人在跟蹤過(guò)程中出現(xiàn)偏差較大的情況。以下可能的原因分析，正確的是：（）A.傳感器數(shù)據(jù)噪聲過(guò)大，導(dǎo)致控制輸入不準(zhǔn)確B.控制算法參數(shù)設(shè)置不合理，需要重新調(diào)整C.機(jī)械結(jié)構(gòu)存在間隙或松動(dòng)，影響運(yùn)動(dòng)精度D.以上原因都有可能，需要逐步排查25、在ROS中，用于發(fā)布和訂閱話(huà)題（Topic）的編程語(yǔ)言可以是（）（）A.C++B.PythonC.兩者皆可D.以上都不是二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述ROS中的水產(chǎn)養(yǎng)殖智能控制機(jī)器人中的控制智能化實(shí)現(xiàn)。2、（本題5分）ROS中的可視化工具（如RViz）有哪些主要功能？3、（本題5分）描述ROS在林業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用。4、（本題5分）如何在ROS中處理機(jī)器人的復(fù)雜環(huán)境交互？三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）利用ROS開(kāi)發(fā)一個(gè)機(jī)器人的智能燈光控制系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)境光線(xiàn)調(diào)整燈光。2、（本題5分）基于ROS設(shè)計(jì)一個(gè)草魚(yú)養(yǎng)殖場(chǎng)草魚(yú)喂食與健康監(jiān)測(cè)機(jī)器人的精準(zhǔn)喂食與疾病預(yù)警系統(tǒng)。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)使用ROS的果園采摘機(jī)器人的果實(shí)成熟度判斷與采摘系統(tǒng)。4、（本題5分）利用ROS開(kāi)發(fā)一個(gè)機(jī)器人的自主路徑規(guī)劃和動(dòng)態(tài)障礙物避讓系統(tǒng)。5、（本題5分）利用ROS開(kāi)發(fā)一個(gè)機(jī)器人的地圖構(gòu)建與更新模塊，能夠?qū)崟r(shí)反映環(huán)境變化。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）在機(jī)器人的電力巡檢應(yīng)用中，ROS怎樣高效識(shí)別設(shè)備故障和應(yīng)對(duì)