上海纽约大学《机器学习原理》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《机器学习原理》2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25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中的坐标变换在机器人控制中非常重要。假设机器人的传感器坐标系和机械臂坐标系不同，需要进行坐标变换。以下哪种工具在ROS中常用于坐标变换的计算？（）A.tfB.cv_bridgeC.rospyD.message_filters2、在一个使用ROS的水下机器人项目中，如果水的阻力模型不准确，会对机器人的运动控制产生什么影响？（）A.运动轨迹偏差，能耗增加B.运动更高效C.阻力自动补偿D.对运动没有影响3、ROS中的软件版本管理对于项目的可维护性很重要。如果不同模块使用了不兼容的版本，会出现什么情况？（）A.部分功能异常或无法使用B.系统自动升级到兼容版本C.性能优化D.功能增强4、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5、ROS中的启动文件（LaunchFile）用于方便地启动多个节点和配置参数。假设一个机器人系统有多个相互依赖的节点需要启动，以下关于启动文件编写的原则，正确的是：（）A.将所有节点的启动命令都写在一个启动文件中，便于管理B.按照功能模块将相关节点的启动命令分组写在不同的启动文件中C.启动文件越简单越好，只启动关键节点D.启动文件的编写方式对系统启动没有影响6、ROS中的动作目标（ActionGoal）通常包含以下哪些信息？（）（）A.目标状态B.执行时间C.两者皆有D.以上都不是7、机器人操作系统中的服务（Service）通常采用哪种请求/响应模式？（）（）A.同步B.异步C.半同步半异步D.以上都不是8、假设在ROS中开发一个用于工业生产的机器人手臂，需要实现高精度的轨迹跟踪和力控制。为了达到这个要求，以下哪种控制方法和技术可能会被应用？（）A.基于模型的预测控制和力反馈B.先进的运动规划算法和触觉传感器C.实时优化控制和力/位混合控制D.以上都有可能9、ROS中的节点可以分布在不同的计算机上，以实现分布式计算和控制。假设一个大型机器人系统由多个子系统组成，每个子系统运行在不同的计算机上。为了确保节点之间的通信高效和可靠，以下哪种网络配置和通信协议的选择最为关键？（）A.使用以太网和TCP/IP协议B.采用无线网络和UDP协议C.利用专用的工业网络和自定义协议D.不考虑网络因素，默认配置10、机器人操作系统中的实时性要求在某些应用中非常严格。假设一个工业机器人需要在毫秒级的时间内完成对高速运动物体的抓取操作。以下哪种技术能够确保系统满足这种实时性要求？（）A.实时操作系统内核B.硬件加速C.并行计算D.以上技术综合应用11、在机器人操作系统中，用于设置节点的日志级别可以使用哪个工具？（）（）A.rqt_logger_levelB.roslaunchC.rosserviceD.以上都不是12、当在ROS中开发一个具有复杂运动模式的机器人时，需要进行运动学和动力学建模。假设机器人的结构较为特殊，以下关于建模方法的选择，正确的是：（）A.使用传统的解析方法进行建模，精确但计算复杂B.采用数值方法进行近似建模，简单但精度可能受限C.结合解析和数值方法，根据具体情况选择合适的部分D.不需要进行精确建模，依靠经验和试错进行控制13、ROS中的可视化工具对于调试和理解机器人系统非常有用。假设在开发一个机器人抓取任务时，需要观察机器人的运动轨迹、抓取姿态和力传感器数据。以下关于可视化工具的选择，哪一项是不准确的？（）A.RViz（RobotVisualization）可以实时显示机器人的模型、传感器数据和规划的路径B.Gazebo可以进行机器人的物理仿真和可视化，包括环境和碰撞检测C.Matplotlib可以用于绘制机器人的运动曲线和数据分析结果D.可视化工具只能用于显示静态数据，无法实时更新和交互14、ROS支持机器人的仿真测试和实际硬件测试。假设在开发过程中需要频繁地进行测试和验证，为了提高测试效率和减少对硬件的依赖，以下哪种测试策略最为合理？（）A.优先进行仿真测试，然后结合硬件测试B.只进行硬件测试，忽略仿真测试C.完全依赖仿真测试，不进行硬件测试D.随机选择测试方式15、在ROS中，与外部设备（如摄像头、激光雷达等）的集成是常见的需求。假设需要将一个新的传感器设备集成到ROS系统中，并获取其数据进行处理。以下关于ROS外部设备集成的描述，哪一项是不正确的？（）A.需要为新设备编写驱动程序，并将其编译到ROS系统中B.可以使用ROS提供的接口和协议来与外部设备进行通信C.新设备的数据格式必须与ROS默认支持的数据格式完全一致D.可以通过配置文件来设置新设备的参数和工作模式16、在ROS中，节点的启动和管理是通过特定的命令和工具实现的。假设一个机器人系统中有多个节点需要按照一定的顺序启动，并在运行过程中进行监控和调试。以下关于ROS节点管理的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以使用roslaunch命令来启动多个节点，并设置它们的参数和运行环境B.通过ROS的节点管理器，可以查看节点的状态、日志和通信情况C.节点在运行过程中出现故障时，ROS会自动重新启动该节点，无需人工干预D.可以使用ROS提供的调试工具来查看节点内部的变量和数据17、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18、ROS中的服务响应（ServiceResponse）可以包含以下哪些数据类型？（）（）A.基本数据类型B.自定义消息类型C.两者皆可D.以上都不是19、ROS中的启动文件（LaunchFile）用于一次性启动多个节点和配置参数。当启动文件中的某个节点出现故障时，以下哪种处理方式是合适的？（）A.停止整个启动过程B.忽略故障节点，继续启动其他节点C.尝试重新启动故障节点D.以上方式都可以，根据具体情况选择20、在ROS中，要实现机器人的智能路径规划和避障，以下哪种机器学习算法能够根据历史数据进行学习和优化？（）A.监督学习B.无监督学习C.强化学习D.迁移学习。假设机器人需要通过不断的实践和学习来改进其路径规划和避障策略，以适应不同的环境和任务，上述哪种机器学习算法能够提供更有效的学习机制，并说明其在ROS中的应用和训练过程21、在ROS中，用于发布和订阅话题（Topic）的编程语言可以是（）（）A.C++B.PythonC.两者皆可D.以上都不是22、假设在一个ROS控制的工业机器人系统中，传感器出现故障，导致反馈数据不准确。这可能会对机器人的控制产生什么影响？（）A.机器人的动作失控或不准确B.系统自动切换到备用传感器C.机器人继续正常工作，不受影响D.控制精度提高23、ROS中的导航功能包集（NavigationStack）为机器人的自主导航提供了强大的支持。假设机器人需要在一个未知的环境中进行自主探索和地图构建，以下关于导航功能包集的描述，正确的是？（）A.导航功能包集只能使用激光雷达作为主要的传感器输入B.它可以自动处理各种动态障碍物，无需额外的编程C.在地图构建过程中，机器人的运动轨迹是完全随机的D.可以通过配置参数来调整导航行为，如安全距离和最大速度24、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25、在ROS中，机器人的人机交互界面设计对于用户操作和监控机器人非常重要。假设需要为一个工业机器人设计一个直观易用的人机交互界面。以下关于ROS人机交互界面的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以使用Qt等图形库来开发人机交互界面B.人机交互界面应该能够实时显示机器人的状态和数据C.用户的操作指令可以通过人机交互界面直接发送给ROS节点D.人机交互界面的设计不需要考虑用户的使用习惯和工作流程二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）如何在ROS中优化机器人的能耗效率？2、（本题5分）简述ROS中的生命科学精细实验机器人中的实验精细度提高。3、（本题5分）解释ROS中的机器学习应用接口。4、（本题5分）简述ROS中的化学实验机器人中的操作精度要求。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在ROS环境下搭建一个蝎子养殖场蝎子抓捕机器人的安全抓捕与分类系统。2、（本题5分）基于ROS构建一个机器人的自主探索和地图标记系统，对新环境进行标记。3、（本题5分）使用ROS为粮仓巡检机器人设计一个粮食质量检测和虫害监测系统。4、（本题5分）设计一个使用ROS的河道清理机器人的漂浮物打捞与水质监测系统。5、（本题5分）基于ROS构建一个渔场捕鱼机器人的智能捕鱼与渔网收放系统。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）在体育赛事中，机器人用于裁判辅助、场地维护等工作。深入分析机器人操作系统在高速运动跟踪、规则执行判断、环境适应和人机协作方面的技术要点，讨论操作系统如何保障体育赛事的公平性和