江苏农林职业技术学院《机器学习应用与实践》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《机器学习应用与实践》2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共15个小题，每小题2分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、ROS中的控制模块负责根据规划的路径生成机器人的控制指令。假设一个轮式移动机器人需要沿着给定的路径行驶，以下关于控制算法的描述，哪一项是不准确的？（）A.PID（Proportional-Integral-Derivative）控制器常用于简单的速度和位置控制B.LQR（LinearQuadraticRegulator）控制器可以在系统模型已知的情况下实现最优控制C.模糊控制可以处理系统的不确定性和非线性，但控制规则的设计较为复杂D.控制算法的选择只取决于机器人的类型，与任务需求和环境条件无关2、当使用ROS开发一个具有自主决策能力的机器人时，需要考虑机器人的行为规划。假设机器人需要根据不同的环境条件选择不同的行为策略，以下哪种方法可以有效地实现这种行为规划？（）A.使用有限状态机B.使用决策树C.使用强化学习算法D.以上方法都可以3、ROS中的Gazebo是一个常用的机器人仿真环境。假设需要在Gazebo中模拟一个具有复杂物理特性的机器人和环境，以下关于Gazebo仿真的描述，正确的是？（）A.Gazebo只能模拟简单的机器人运动，无法处理复杂的物理交互B.在Gazebo中进行仿真时，不需要考虑机器人的动力学模型C.Gazebo可以与ROS节点进行集成，实现仿真与实际控制的交互D.Gazebo的仿真结果与实际机器人的行为完全一致，无需进一步验证4、在基于ROS的机器人感知系统中，当需要同时处理声音和图像信息时，以下哪种数据同步方法能够确保信息的准确性和及时性？（）A.基于时间戳的同步B.基于事件触发的同步C.异步处理，后期整合D.不进行同步，分别处理请解释每个选项在数据同步中的工作方式和可能带来的效果5、ROS支持与外部硬件设备的通信。假设有一个需要与特定型号的电机驱动器进行通信的机器人关节。在这种情况下，以下哪种方式最适合实现通信？（）A.使用通用的串口通信协议B.通过网络套接字（Socket）进行通信C.利用ROS提供的特定硬件驱动接口D.直接通过内存共享进行高速通信6、在ROS中，进行机器人的软件架构设计时，假设要考虑系统的可扩展性和可维护性。以下关于架构设计原则的描述，正确的是：（）A.采用紧耦合的架构，提高系统的性能B.设计分层架构，将不同功能模块清晰分离C.优先考虑功能实现，架构设计不重要D.软件架构对系统的可扩展性和可维护性没有影响7、在基于ROS的机器人应用中，需要对机器人的运动进行平滑处理，以减少抖动和冲击。假设机器人的运动轨迹存在突变和不连续的情况，以下哪种方法能够有效地实现运动平滑？（）A.简单的线性插值B.样条曲线插值C.不进行平滑处理D.随机调整运动轨迹8、ROS中的机器人感知模块需要处理多种类型的传感器数据融合。假设同时使用了视觉、激光和超声波传感器，为了提高感知的准确性和可靠性，以下哪种数据融合策略最为合适？（）A.基于权重的融合B.基于概率的融合C.基于特征的融合D.不进行数据融合，单独使用传感器数据9、ROS中的消息（Message）定义了节点之间通信的数据格式。假设需要传输一个包含机器人关节角度、速度和扭矩的复杂数据结构，以下关于消息定义的描述，正确的是？（）A.消息定义只能使用基本数据类型，如整数和浮点数B.可以自定义消息类型，包含多个字段和复杂的数据结构C.消息定义一旦确定，就不能修改，否则会导致通信错误D.不同的节点必须使用相同的消息类型进行通信，不能自定义10、ROS中的包（Package）用于组织相关的功能代码和资源。如果一个包的依赖关系没有正确配置，会出现什么情况？（）A.相关功能无法正常使用B.系统自动安装缺失的依赖C.对系统运行没有影响D.该包的性能提升11、在一个基于ROS的机器人集群中，需要实现高效的编队控制和协同运动。以下哪种控制策略和通信协议可能会被用于编队控制？（）A.基于领航者-跟随者的控制策略B.分布式一致性控制C.虚拟结构法D.以上都有可能12、当机器人需要与人类进行紧密交互时，安全性和舒适性是重要考虑因素。假设一个服务机器人在为人类提供帮助时，需要避免对人类造成伤害，并提供友好的交互体验。以下哪种设计原则和技术能够实现这一目标？（）A.柔软的外壳材料B.速度和力量限制C.人类感知检测D.以上都是13、假设要在ROS中实现一个具有高精度定位要求的机器人，以下哪种传感器融合方案可能是最优的？（）A.激光雷达与惯性测量单元融合B.视觉传感器与GPS融合C.超声波传感器与里程计融合D.单独使用一种高精度传感器请分别阐述每个传感器融合方案在提高定位精度方面的优势和挑战14、假设要在ROS中实现一个能够自主探索未知环境的机器人，以下哪种地图构建和更新方法能够更好地适应环境的变化？（）A.增量式地图构建B.全局地图重建C.固定地图，不更新D.随机地图生成请分别解释每个选项在自主探索未知环境中的可行性和适应性15、在基于ROS的机器人项目中，需要对机器人的软件进行版本管理和代码复用。以下哪种方式能够更好地组织和管理ROS相关的代码和功能包，方便团队协作和项目维护？（）A.使用单独的代码仓库，不进行分类和版本控制B.利用ROS的catkin工作空间，结合版本控制系统如GitC.将所有代码放在一个文件夹中，手动管理D.不进行代码管理，每次重新编写二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）ROS中的主题（Topic）有何特点和用途？2、（本题5分）说明ROS中的生命科学实验细胞培养机器人中的培养条件控制。3、（本题5分）解释ROS中的矿山安全监测预警响应机器人中的预警响应策略。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在机器人的智慧城市应用中，如交通管理、环境监测等，探讨机器人操作系统如何整合多种传感器和数据源，实现智能决策和协同工作，以及如何保障数据的安全性和隐私保护。2、（本题5分）在一个工业生产环境中，使用机器人操作系统（ROS）来控制多台机械臂进行复杂的装配任务。请分析在这种场景下，如何设计ROS的节点架构以实现高效的任务分配、协调和错误处理，同时考虑不同机械臂之间的通信延迟和同步问题。3、（本题5分）在机器人集群协作中，如大规模的无人机编队飞行，分析机器人操作系统如何实现高效的任务分配、信息共享和协同控制，以及如何保证整个集群的稳定性和鲁棒性。4、（本题5分）在机器人视觉系统中，图像识别和目标跟踪是重要功能。详细分析机器人操作系统如何整合先进的视觉算法，处理图像数据的高速传输和实时分析，以及如何提高视觉系统的准确性和鲁棒性。5、（本题5分）在机器人的印刷排版应用中，ROS怎样精确控制印刷位置和颜色调配。请详细综合分