上海交通职业技术学院《机器学习理论与实践》2023-2024学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页上海交通职业技术学院《机器学习理论与实践》

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20个小题，每小题2分，共40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、在ROS环境下，为了实现机器人的故障诊断和容错控制，需要监测机器人的状态和建立故障模型。以下哪种方法和技术可能会被用于故障诊断和容错？（）A.传感器监测和故障树分析B.模型参考自适应诊断和冗余设计C.基于数据驱动的故障检测和恢复策略D.以上都有可能2、假设要在ROS中实现一个能够在水下环境工作的机器人，以下哪种防水和密封设计以及材料选择是关键的？（）A.橡胶密封圈与不锈钢外壳B.塑料外壳与胶水密封C.玻璃纤维外壳与硅胶密封D.不做特殊处理请详细说明每个选项在水下环境中的防水性能和可靠性3、当在ROS中开发机器人的自主决策功能时，以下哪种算法常用于基于环境感知进行行为选择？（）A.有限状态机B.决策树C.强化学习D.模糊逻辑。假设机器人需要根据不断变化的环境信息自主地决定采取不同的行动策略，如避障、导航、抓取等，上述哪种算法能够提供更智能和灵活的决策能力，并说明其在ROS中的实现和训练方法4、在使用ROS开发机器人的过程中，需要对机器人的软件进行可维护性和可扩展性设计。以下哪种架构和设计原则能够提高代码的可维护性和未来的功能扩展能力？（）A.紧密耦合的架构，功能集中在少数模块B.分层架构，模块化设计，遵循接口规范C.混乱的代码结构，不考虑设计原则D.不考虑可维护性和可扩展性，只关注当前功能实现5、在ROS中，要实现机器人的分布式计算和控制，以下哪种技术能够有效地管理节点之间的通信和资源分配？（）A.ROSMasterB.DockerC.KubernetesD.MPI。假设一个大规模的机器人系统由多个计算节点组成，需要高效地协调各个节点的工作，合理分配计算资源，上述哪种技术能够提供更强大的分布式支持，并说明其在ROS中的应用和优势6、ROS中的话题（Topic）是一种常见的通信机制。假设有一个机器人在移动过程中不断发布其位置信息作为一个话题。多个节点对这个位置信息感兴趣并进行订阅。在这种情况下，如果发布节点突然停止发布，以下哪种情况最有可能发生？（）A.订阅节点会继续使用最后收到的位置信息，直到新的发布信息到来B.订阅节点会立即停止运行，等待发布节点重新开始发布C.订阅节点会自动切换到其他可用的类似话题进行数据获取D.整个系统会崩溃，因为失去了关键的位置信息源7、当使用ROS开发水下机器人系统时，以下哪种通信方式能够在水下环境中实现可靠的数据传输？（）A.水声通信B.蓝牙通信C.Wi-Fi通信D.光纤通信。假设水下机器人需要与水面基站或其他水下设备进行实时的数据交换，考虑到水下环境的特殊性，上述哪种通信方式能够提供更稳定和有效的数据传输，并分析其在ROS中的配置和应用8、当在ROS中开发一个需要与人类进行密切交互的服务机器人时，以下哪种人机交互界面设计原则是最为重要的？（）A.简洁直观B.功能丰富C.色彩鲜艳D.动画效果多请解释每个选项在人机交互中的作用和重要性，并说明为何某个选项最为关键9、在ROS中开发机器人的远程控制功能时，如果网络延迟不稳定，以下哪种策略可以提高控制的可靠性？（）A.增加本地缓存和预测机制B.降低控制指令的发送频率C.完全依赖远程控制，不进行本地处理D.忽略网络延迟，照常发送指令10、ROS中的节点可以在不同的编程语言中实现，并且能够相互通信，这是因为（）（）A.ROS提供了统一的通信接口B.编程语言的兼容性C.两者皆有D.以上都不是11、在机器人的路径规划中，需要考虑动态障碍物的运动。假设一个机器人在移动过程中，周围有其他移动的物体。以下哪种路径规划算法能够实时更新路径，以避开动态障碍物？（）A.动态窗口算法B.快速扩展随机树算法C.实时A*算法D.以上算法均可12、ROS中的可视化工具（rqt）可以帮助开发者监控和调试系统。如果可视化工具显示的数据不准确，可能的原因是什么？（）A.节点发送的数据错误B.可视化工具配置错误C.网络延迟导致数据更新不及时D.以上都有可能13、在ROS中，进行机器人的路径规划和避障算法的性能评估时，假设要比较不同算法在不同场景下的效果。以下关于评估指标和实验设计的描述，正确的是：（）A.只考虑路径长度作为评估指标，简单直观B.综合考虑路径长度、时间消耗、安全性等多个指标，并设计多样化的实验场景C.随机选择评估指标和实验场景，不进行系统性的比较D.评估指标和实验设计对算法比较没有影响14、当使用ROS控制机器人的关节运动时，以下哪种控制器类型常用于实现精确的位置控制？（）A.PID控制器B.模糊控制器C.自适应控制器D.鲁棒控制器。假设机器人的关节需要高精度地到达指定位置，并且在受到外界干扰时仍能保持稳定，上述哪种控制器能够更好地满足这一要求，并详细说明其控制原理和参数调整方法15、在ROS中，多机器人协作是一个重要的研究方向。假设多个机器人需要在一个共同的任务中进行协作，如搬运一个大型物体。以下关于ROS多机器人协作的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以通过共享地图和任务信息来实现多机器人之间的协作B.每个机器人在协作中都有独立的决策和控制能力，不需要中央协调器C.多机器人之间的通信可以采用与单机器人系统相同的机制D.多机器人协作系统的性能和效率与机器人的数量成正比16、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17、在ROS中，为了提高机器人系统的性能和实时性，通常会对节点进行优化。假设一个节点处理大量数据导致性能瓶颈，以下哪种优化方法可能最为有效？（）A.减少节点之间的通信次数B.使用更复杂的算法来处理数据C.增加节点的数量来分担任务D.降低数据的采样频率18、在ROS中进行机器人的轨迹规划时，如果规划的轨迹与实际环境存在冲突，以下哪种情况最有可能发生？（）A.机器人停止运动并重新规划B.机器人强行按照规划轨迹运动C.系统自动调整环境以适应轨迹D.轨迹规划算法自动优化19、机器人操作系统中的节点可以通过哪种方式进行多线程编程？（）（）A.C++标准库多线程B.Python的threading模块C.ROS的多线程机制D.以上都是20、ROS中的状态机（StateMachine）常用于描述机器人的行为逻辑。如果状态机设计复杂且混乱，会对系统产生什么影响？（）A.逻辑难以理解，维护困难B.运行效率提高C.资源消耗降低D.功能更强大二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）简述ROS中的生物实验辅助机器人中的实验设备操作方法。2、（本题5分）描述ROS中的事件处理机制。3、（本题5分）说明如何在ROS中创建自定义消息和服务类型。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）基于ROS构建一个医疗机器人的手术辅助系统，能够精确控制器械的运动。2、（本题5分）基于ROS构建一个甲鱼养殖场甲鱼捕捉机器人的安全捕捉与运输系统。3、（本题5分）利用ROS开发一个鲳鱼养殖场鲳鱼捕捞机器人的高效捕捞与保鲜系统。4、（本题5分）使用ROS构建一个机器人的环境适应系统，能够根据温度、湿度等环境因素调整工作模式。5、（本题5分）利用ROS开发一个鲤鱼养殖场鲤鱼捕捞机器人的快速捕捞与分类系统。四、分析题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）随着人工智能技术的发展，机器人操作系统