江西楓林涉外經(jīng)貿(mào)職業(yè)學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)挖掘》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)與數(shù)據(jù)挖掘》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(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、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的容錯(cuò)機(jī)制對(duì)于系統(tǒng)的可靠性至關(guān)重要。假設(shè)機(jī)器人在關(guān)鍵任務(wù)中出現(xiàn)傳感器故障或執(zhí)行器異常。以下哪種容錯(cuò)方法能夠使機(jī)器人在部分組件失效的情況下繼續(xù)完成任務(wù)，或者采取安全的應(yīng)對(duì)措施？（）A.硬件冗余B.軟件冗余C.故障檢測(cè)與診斷D.以上方法綜合運(yùn)用2、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于設(shè)置節(jié)點(diǎn)的日志級(jí)別可以使用哪個(gè)工具？（）（）A.rqt_logger_levelB.roslaunchC.rosserviceD.以上都不是3、在ROS系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主導(dǎo)航功能，需要融合多種技術(shù)，如定位、建圖和路徑規(guī)劃。假設(shè)機(jī)器人處于一個(gè)未知的環(huán)境中，需要逐步建立環(huán)境地圖并實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航。以下哪種方法和技術(shù)的組合最適合這種場(chǎng)景？（）A.基于激光雷達(dá)的SLAM算法和全局路徑規(guī)劃B.僅依靠視覺的SLAM算法和局部路徑規(guī)劃C.不進(jìn)行建圖，使用預(yù)設(shè)的地圖進(jìn)行導(dǎo)航D.隨機(jī)探索環(huán)境，不進(jìn)行規(guī)劃4、機(jī)器人的傳感器校準(zhǔn)對(duì)于獲取準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)激光雷達(dá)傳感器的測(cè)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(cè)量精度？（）A.基于工廠參數(shù)的校準(zhǔn)B.基于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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5、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的軌跡規(guī)劃時(shí)，需要考慮機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)約束。假設(shè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)具有速度和加速度限制，以下哪種軌跡規(guī)劃方法能夠滿足這些約束？（）A.三次樣條曲線規(guī)劃，能夠保證連續(xù)性但不一定滿足動(dòng)力學(xué)約束B.基于模型預(yù)測(cè)控制（MPC）的規(guī)劃方法，能夠考慮動(dòng)力學(xué)約束C.直線插補(bǔ)規(guī)劃，簡(jiǎn)單但無(wú)法滿足復(fù)雜的約束條件D.以上方法都不能滿足動(dòng)力學(xué)約束，需要特殊設(shè)計(jì)6、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人開發(fā)時(shí)，需要對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。假設(shè)要控制一個(gè)機(jī)械臂的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，使用了PID控制器。如果PID控制器的參數(shù)設(shè)置不合理，會(huì)出現(xiàn)什么情況？（）A.機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)且精確B.機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)振蕩或超調(diào)C.機(jī)械臂停止運(yùn)動(dòng)D.機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)速度加快7、當(dāng)使用ROS控制機(jī)器人的移動(dòng)底盤時(shí)，以下哪種驅(qū)動(dòng)方式能夠提供更好的機(jī)動(dòng)性和適應(yīng)性？（）A.輪式驅(qū)動(dòng)B.履帶式驅(qū)動(dòng)C.足式驅(qū)動(dòng)D.復(fù)合式驅(qū)動(dòng)。假設(shè)機(jī)器人需要在不同地形和環(huán)境中靈活移動(dòng)，如崎嶇地面、狹窄通道等，上述哪種驅(qū)動(dòng)方式能夠更好地應(yīng)對(duì)復(fù)雜的移動(dòng)需求，并分析其在ROS中的控制和實(shí)現(xiàn)方式8、在ROS框架下，對(duì)于機(jī)器人的視覺感知處理，以下哪種工具或庫(kù)常被用于圖像識(shí)別和目標(biāo)檢測(cè)？（）A.OpenCVB.TensorFlowC.PyTorchD.Caffe。假設(shè)需要讓機(jī)器人實(shí)時(shí)識(shí)別和跟蹤特定的物體，圖像數(shù)據(jù)量大且復(fù)雜，對(duì)實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性要求較高，上述哪個(gè)選項(xiàng)能夠提供更強(qiáng)大和高效的視覺處理能力，并解釋其在ROS中的集成和應(yīng)用方式9、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人軟件開發(fā)時(shí)，需要進(jìn)行版本控制。假設(shè)一個(gè)團(tuán)隊(duì)在開發(fā)一個(gè)復(fù)雜的機(jī)器人項(xiàng)目，以下哪種版本控制系統(tǒng)在ROS開發(fā)中常用？（）A.GitB.SVNC.CVSD.Mercurial10、在使用ROS開發(fā)水下機(jī)器人系統(tǒng)時(shí)，需要考慮水的阻力和浮力等特殊因素。以下關(guān)于模型建立和控制算法調(diào)整的描述，正確的是：（）A.直接使用通用的機(jī)器人模型和控制算法，忽略水下環(huán)境的影響B(tài).在通用模型的基礎(chǔ)上，增加水動(dòng)力參數(shù)進(jìn)行修正C.開發(fā)全新的水下機(jī)器人專用模型和控制算法D.水下環(huán)境對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)影響不大，無(wú)需特殊處理11、當(dāng)使用ROS控制一個(gè)無(wú)人機(jī)進(jìn)行自主飛行時(shí)，需要考慮空氣動(dòng)力學(xué)、姿態(tài)控制和避障等多個(gè)方面。以下哪種控制算法和傳感器組合能夠提供穩(wěn)定和安全的飛行？（）A.PID控制器結(jié)合GPS和慣性傳感器B.模型預(yù)測(cè)控制器結(jié)合激光雷達(dá)和視覺傳感器C.自適應(yīng)控制器結(jié)合超聲波傳感器和氣壓計(jì)D.以上都有可能12、當(dāng)機(jī)器人與其他設(shè)備進(jìn)行通信時(shí)，需要遵循特定的通信協(xié)議。假設(shè)機(jī)器人需要與一個(gè)工業(yè)控制器進(jìn)行高速、實(shí)時(shí)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(chǎng)景？（）A.CAN總線B.ModbusC.Ethernet/IPD.Profibus13、ROS中的動(dòng)作服務(wù)器（ActionServer）需要實(shí)現(xiàn)以下哪些回調(diào)函數(shù)？（）（）A.goal回調(diào)函數(shù)B.cancel回調(diào)函數(shù)C.feedback回調(diào)函數(shù)D.以上都是14、假設(shè)在一個(gè)復(fù)雜的機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景中，需要對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行精確規(guī)劃和控制。使用ROS提供的工具和功能，以下哪種方法能夠更好地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)？該場(chǎng)景中機(jī)器人需要避開多個(gè)動(dòng)態(tài)障礙物，并在有限的時(shí)間內(nèi)到達(dá)指定目標(biāo)位置，同時(shí)滿足運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)約束。A.手動(dòng)編寫運(yùn)動(dòng)控制代碼B.使用ROS中的MoveIt框架C.基于經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行軌跡試錯(cuò)D.隨機(jī)生成運(yùn)動(dòng)軌跡15、以下哪個(gè)是機(jī)器人操作系統(tǒng)中用于處理機(jī)器人視覺識(shí)別信息的消息類型？（）（）A.vision_msgs/Detection2DB.geometry_msgs/PoseC.std_msgs/StringD.以上都不是16、在機(jī)器人的學(xué)習(xí)能力方面，強(qiáng)化學(xué)習(xí)是一種常用的方法。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人需要通過(guò)不斷嘗試和反饋來(lái)學(xué)習(xí)最優(yōu)的行為策略。以下哪種強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法在處理連續(xù)動(dòng)作空間和高維狀態(tài)空間時(shí)表現(xiàn)較好？（）A.Q-learningB.SARSAC.DeepQNetwork（DQN）D.ProximalPolicyOptimization（PPO）17、ROS支持多種機(jī)器人硬件平臺(tái)。假設(shè)要將一個(gè)在模擬環(huán)境中開發(fā)的ROS程序移植到實(shí)際的機(jī)器人硬件上，以下關(guān)于移植過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題和解決方法的描述，正確的是：（）A.硬件驅(qū)動(dòng)的差異可能導(dǎo)致通信問(wèn)題，需要重新編寫驅(qū)動(dòng)程序B.計(jì)算資源的限制可能影響程序性能，需要進(jìn)行優(yōu)化和裁剪C.傳感器數(shù)據(jù)的格式和精度可能不同，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)適配和校準(zhǔn)D.以上問(wèn)題都可能出現(xiàn)，需要全面評(píng)估和針對(duì)性解決18、在ROS中，機(jī)器人的通信協(xié)議選擇對(duì)系統(tǒng)性能有一定影響。假設(shè)一個(gè)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(duì)數(shù)據(jù)可靠性要求高，但對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)景B.UDP協(xié)議適合于實(shí)時(shí)性要求高，但可以容忍一定數(shù)據(jù)丟失的場(chǎng)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19、當(dāng)在ROS中進(jìn)行機(jī)器人的路徑規(guī)劃時(shí)，需要考慮環(huán)境中的障礙物和機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)約束。假設(shè)機(jī)器人需要在一個(gè)復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中找到一條最優(yōu)路徑到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。以下哪種路徑規(guī)劃算法在處理這種復(fù)雜環(huán)境時(shí)表現(xiàn)最佳？（）A.A*算法B.蟻群算法C.隨機(jī)漫步算法D.不進(jìn)行路徑規(guī)劃，隨機(jī)移動(dòng)20、在ROS框架下，對(duì)于機(jī)器人的軌跡跟蹤控制，以下哪種控制器能夠處理模型不確定性和外部干擾？（）A.自適應(yīng)控制器B.滑模控制器C.魯棒控制器D.以上都是。假設(shè)機(jī)器人的模型存在參數(shù)變化和未知的外部干擾，需要一種控制器能夠保證軌跡跟蹤的精度和穩(wěn)定性，上述哪種控制器能夠更好地應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，并詳細(xì)說(shuō)明其控制原理和在ROS中的實(shí)現(xiàn)方式21、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的仿真可以幫助開發(fā)者在實(shí)際硬件之前進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證。假設(shè)需要對(duì)一個(gè)自主移動(dòng)機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中的行為進(jìn)行仿真。以下關(guān)于ROS仿真的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.Gazebo可以提供物理模擬，包括重力、摩擦力等B.可以在仿真環(huán)境中模擬傳感器的數(shù)據(jù)，如激光雷達(dá)和攝像頭C.仿真結(jié)果與實(shí)際硬件運(yùn)行結(jié)果完全一致，無(wú)需進(jìn)一步的實(shí)際測(cè)試D.可以通過(guò)修改仿真參數(shù)來(lái)模擬不同的環(huán)境和場(chǎng)景22、假設(shè)在ROS中開發(fā)一個(gè)用于工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)器人手臂，需要實(shí)現(xiàn)高精度的軌跡跟蹤和力控制。為了達(dá)到這個(gè)要求，以下哪種控制方法和技術(shù)可能會(huì)被應(yīng)用？（）A.基于模型的預(yù)測(cè)控制和力反饋B.先進(jìn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法和觸覺傳感器C.實(shí)時(shí)優(yōu)化控制和力/位混合控制D.以上都有可能23、在一個(gè)ROS系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的能源管理和優(yōu)化，以延長(zhǎng)機(jī)器人的工作時(shí)間。以下哪種方法和策略可能會(huì)被用于能源管理？（）A.動(dòng)態(tài)電源管理和能量回收B.低功耗組件選擇和任務(wù)調(diào)度C.電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)和節(jié)能算法D.以上都有可能24、在機(jī)器人的路徑規(guī)劃中，需要考慮動(dòng)態(tài)障礙物的運(yùn)動(dòng)。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人在移動(dòng)過(guò)程中，周圍有其他移動(dòng)的物體。以下哪種路徑規(guī)劃算法能夠?qū)崟r(shí)更新路徑，以避開動(dòng)態(tài)障礙物？（）A.動(dòng)態(tài)窗口算法B.快速擴(kuò)展隨機(jī)樹算法C.實(shí)時(shí)A*算法D.以上算法均可25、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)哪種方式獲取參數(shù)服務(wù)器中的參數(shù)？（）（）A.命令行參數(shù)B.環(huán)境變量C.ROS參數(shù)服務(wù)器APID.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）說(shuō)明ROS中的生物樣本采集機(jī)器人中的樣本保存技術(shù)。2、（本題5分）如何在ROS中優(yōu)化機(jī)器人的能耗效率？3、（本題5分）說(shuō)明ROS中的系統(tǒng)性能瓶頸分析和優(yōu)化方法。4、（本題5分）簡(jiǎn)述ROS中的系統(tǒng)安全性評(píng)估和驗(yàn)證方法。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）使用ROS為停車場(chǎng)管理機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)車位狀態(tài)檢測(cè)和車輛引導(dǎo)系統(tǒng)。2、（本題5分）在ROS中設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人的手勢(shì)識(shí)別和響應(yīng)系統(tǒng)。3、（本題5分）在ROS中創(chuàng)建一個(gè)巡檢機(jī)器人的圖像識(shí)別系統(tǒng)，能夠檢測(cè)設(shè)備異常。4、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個(gè)滸苔養(yǎng)殖場(chǎng)滸苔清理與防治機(jī)器人的高效清理與防治系統(tǒng)。5、（本題5分）在ROS環(huán)境下搭建一個(gè)考古挖掘機(jī)器人的精細(xì)挖掘與文物保護(hù)系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）在機(jī)器人的玩具制造應(yīng)