江苏师范大学科文学院《机器学习理论与实践》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《机器学习理论与实践》2023-2024学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______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1分，共15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TF变换在多机器人协作中非常重要。当多个机器人之间的相对位置发生变化时，如何快速更新TF信息？（）A.通过传感器实时测量并更新B.使用通信协议在机器人之间传递位置变化信息C.结合地图和定位信息进行推算D.以上方法可以结合使用2、在ROS系统中，对于机器人的自主决策能力提升，以下哪种方法能够使机器人在复杂情况下做出更明智的选择？（）A.增加决策规则B.基于案例的推理C.深度学习决策模型D.随机决策请分别阐述每个选项在提升自主决策能力方面的作用和潜在问题3、当在ROS中构建机器人的感知系统时，以下哪种深度学习框架常用于处理图像和点云数据？（）A.TensorFlowB.PyTorchC.Caffe2D.MXNet。假设需要让机器人从复杂的环境数据中学习和识别物体、场景等信息，对模型的训练效率和推理速度有较高要求，上述哪个深度学习框架在与ROS的结合中能够提供更出色的性能，并说明其特点和在机器人感知中的应用实例4、ROS支持多种编程语言来开发节点。假设一个团队中有不同编程背景的开发者，需要选择一种语言来统一开发ROS应用，以确保代码的可读性、可维护性和可扩展性。以下哪种编程语言在ROS开发中通常被认为具有这些优势？（）A.C++B.PythonC.JavaD.由开发者自行选择喜欢的语言5、在一个基于ROS的机器人视觉系统中，需要对摄像头采集到的图像进行处理和分析。图像数据通常以较大的量进行传输。为了提高图像传输的效率和实时性，以下哪种方法是可行的？（）A.对图像进行压缩后再传输B.降低摄像头的分辨率以减少数据量C.使用更高带宽的网络设备D.以上方法都可以结合使用6、ROS中的服务（Service）通常用于实现节点之间的请求-响应通信模式。考虑一个机器人导航系统，其中一个节点提供路径规划服务，另一个节点请求路径规划。如果服务响应时间过长，以下哪种情况最有可能发生？（）A.机器人停止运动，等待响应B.机器人自行选择随机路径前进C.系统自动切换到备用的路径规划算法D.机器人按照之前的路径继续前进7、当在ROS中进行机器人的路径规划时，需要考虑环境中的障碍物和机器人的运动约束。假设机器人需要在一个复杂的室内环境中找到一条最优路径到达目标点。以下哪种路径规划算法在处理这种复杂环境时表现最佳？（）A.A*算法B.蚁群算法C.随机漫步算法D.不进行路径规划，随机移动8、假设在一个ROS控制的工业机器人系统中，需要对机器人的运动进行精确的时间同步和控制。考虑到多个关节的协同运动和外部事件的触发，以下哪种方法能够提供最准确的时间同步和控制精度？（）A.使用操作系统的默认时钟B.借助外部的硬件时钟同步设备C.通过网络时间协议（NTP）进行同步D.不进行时间同步，依靠估计值9、在一个ROS控制的服务机器人系统中，需要与用户进行自然的交互。以下哪种技术可以用于实现语音交互的情感识别？（）A.语音语调分析B.词汇和语法分析C.面部表情识别D.以上技术都可能有用10、当在ROS中开发一个需要进行远程操作的工业机器人时，以下哪种通信延迟处理策略能够最大程度地减少对操作的影响？（）A.预测补偿B.降低操作频率C.增加缓冲区大小D.忽略延迟请分别阐述每个策略在处理通信延迟时的原理和可能带来的效果11、ROS支持多种机器人硬件平台和传感器。当为一个新的机器人平台配置ROS时，以下关于硬件驱动和接口的描述，哪一项是错误的？（）A.需要为机器人的各种硬件设备（如电机、传感器）编写相应的驱动程序，使其能与ROS通信B.可以使用通用的硬件接口标准（如USB、Ethernet）来连接机器人硬件和主机C.所有的机器人硬件都有现成的ROS驱动可用，无需自行开发D.硬件驱动程序需要考虑实时性和稳定性的要求12、ROS中的消息队列在处理大量数据时可能会出现拥堵。为了避免这种情况，以下哪种方法可以采取？（）A.增加消息队列的容量B.优化数据发送和处理的频率C.采用分布式消息队列D.以上方法都可以13、在ROS中，进行机器人的定位和建图时，需要处理传感器的噪声和误差。假设一个机器人使用轮式里程计和激光雷达进行定位和建图。以下关于ROS定位建图的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以使用粒子滤波等算法来处理里程计的累积误差B.激光雷达的数据可以用于纠正里程计的偏差C.定位和建图的结果不受传感器噪声和误差的影响D.可以通过回环检测来消除建图过程中的累积误差14、当在ROS中开发一个需要与人类进行交互的机器人时，例如服务机器人，需要考虑人机交互的自然性和友好性。以下哪种人机交互方式和界面设计在这种情况下最为有效？（）A.语音交互和触摸屏界面B.键盘鼠标操作和复杂的菜单界面C.仅通过指示灯进行交互D.不考虑人机交互，机器人自主运行15、在使用ROS开发一个具有多个传感器的移动机器人时，需要进行传感器融合和校准。假设传感器的测量值存在偏差和噪声，以下关于校准和融合的策略，正确的是：（）A.先进行传感器校准，然后再进行数据融合B.同时进行校准和融合，以提高效率C.只进行数据融合，忽略传感器的偏差和噪声D.不需要校准，直接使用原始传感器数据进行融合二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）ROS中的自主避障策略评估。2、（本题5分）ROS中的任务优先级处理。3、（本题5分）如何在ROS中组织和管理不同功能的包？4、（本题5分）解释ROS中的水下探测机器人中的通信问题。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）假设开发一个ROS驱动的月球基地建设机器人，能够在月球上进行基地建设工作。全面分析ROS在月球表面环境适应、建筑材料搬运、施工工艺控制以及与地球指挥中心的通信延迟方面的关键问题和解决方法。2、（本题5分）ROS在机器人的仓储管理系统中，需要协调机器人的搬运任务和库存管理。请全面综合分析ROS在这一领域的应用，包括任务调度算法、库存更新机制和与上位管理系统的集成方式。3、（本题5分）在一个钢铁厂，ROS被用于控制机器人进行钢坯搬运和质量检测。请详细分析如何利用ROS实现高温环境适应、钢坯精准搬运、质量缺陷识别以及与炼钢生产线的协同工作，同时应对可能的安全和精度挑战。4、（本题5分）对于一个使用ROS的船舶除锈机器人系统，需要在船舶表面进行除锈作业。详细分析ROS在水面作业稳定性、锈迹识别、除锈工具控制以及防腐蚀措施方面的关注点和难题。5、（本题5分）对于在危险环境（如核辐射区域、火灾现场）工作的救援机器人，探讨机器人操作系统在远程控制、自主决策、能源管理和故障容错方面的重要性。分析操作系统如何保障机器人在极端条件下的可靠运行，并提出可能的改进方向和技术创新点。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）在ROS