石家庄信息工程职业学院《机器学习与深度学习》2023-2024学年第一学期期末试卷

站名：站名：年级专业：姓名：学号：凡年级专业、姓名、学号错写、漏写或字迹不清者，成绩按零分记。…………密………………封………………线…………第1页，共1页石家庄信息工程职业学院《机器学习与深度学习》

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、当使用ROS进行机器人的仿真和调试时，需要选择合适的仿真工具和环境。考虑到真实性和可扩展性，以下哪种仿真工具可能更适合？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.以上都有可能2、机器人的定位精度对于许多任务至关重要。假设一个机器人需要在高精度制造环境中进行操作，定位误差要求在毫米级别以下。以下哪种定位技术能够满足这种高精度要求？（）A.GPS定位B.激光跟踪定位C.视觉定位D.惯性导航定位3、在机器人操作系统（ROS）中，节点之间进行通信的一种常见方式是发布/订阅机制。假设一个机器人系统中有一个节点负责发布传感器数据，另一个节点负责接收并处理这些数据。当发布节点发送数据的频率过高，可能会导致接收节点处理不过来。以下哪种方法可以有效地解决这个问题？（）A.增加接收节点的计算资源B.降低发布节点发送数据的频率C.在发布节点和接收节点之间添加缓存机制D.重新设计节点的通信协议4、在机器人操作系统（ROS）中，节点之间的通信是通过话题（Topic）、服务（Service）和动作（Action）等方式实现的。假设一个机器人需要实时获取传感器数据并进行处理，以下关于通信方式选择的描述，正确的是：（）A.由于需要实时性，应选择服务进行通信，以确保数据的及时传递B.话题通信更适合这种场景，因为它能够支持一对多的发布/订阅模式C.动作通信最适合，因为它可以提供反馈和中间结果D.以上三种通信方式效果相同，可以任意选择5、在ROS中，进行机器人的任务规划时，需要将高层的任务目标分解为具体的动作序列。假设一个机器人需要完成一个物品搬运的任务。以下关于ROS任务规划的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以使用基于状态机的方法来进行任务规划B.任务规划需要考虑环境的不确定性和变化C.一旦任务规划完成，就不能在执行过程中进行修改和调整D.可以使用人工智能算法，如强化学习，来优化任务规划策略6、ROS中的消息（Message）定义了节点之间通信的数据格式。当需要在不同的ROS系统之间进行通信，而两个系统中使用的消息格式略有不同时，以下哪种方法可以解决这个问题？（）A.在发送端和接收端分别进行消息格式的转换B.重新定义一个统一的消息格式，并在两个系统中使用C.使用中间件来进行消息格式的适配D.以上方法都可以7、在ROS环境中，对于机器人的软件更新和部署，需要一种高效且可靠的方法。假设机器人分布在不同的位置，以下哪种方式能够实现远程的软件更新和部署？（）A.人工到现场进行更新B.通过网络进行远程推送更新C.不支持软件更新，使用初始版本D.要求机器人返回基地进行更新8、在ROS中，要对机器人的感知数据进行滤波处理，以下哪种滤波器常用于去除噪声和干扰？（）A.均值滤波器B.中值滤波器C.高斯滤波器D.卡尔曼滤波器。假设机器人的传感器数据存在大量随机噪声，需要在保留有用信息的同时有效地去除噪声，上述哪种滤波器能够更好地实现这一目标，并分析其滤波效果和在ROS中的实现方法9、对于ROS中的机器人状态监测和故障诊断，以下哪种技术或工具能够提供实时的可视化监控界面？（）A.RVizB.GazeboC.MatplotlibD.Plotly。假设需要实时监测机器人的关节角度、速度、力矩等多个状态参数，并在出现异常时及时报警，上述哪个选项能够以直观和交互的方式展示监测数据，并说明如何进行配置和使用10、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11、假设要在ROS中集成一个新的传感器，例如一种新型的深度相机，需要进行驱动开发和数据校准。以下哪种方法和工具通常会被用于传感器的集成和校准？（）A.厂家提供的驱动和校准工具B.开源的驱动开发框架和校准算法C.自主编写驱动和自定义校准流程D.以上都有可能12、在机器人的传感器融合中，需要将来自多个不同类型传感器的数据进行整合。假设有一个机器人配备了激光雷达、摄像头和惯性测量单元（IMU）。以下哪种传感器融合方法能够充分利用这些传感器的优势，提供更准确和可靠的环境感知？（）A.卡尔曼滤波B.粒子滤波C.扩展卡尔曼滤波D.无迹卡尔曼滤波13、ROS支持机器人的分布式感知和协同决策。假设多个机器人需要共同感知一个大范围的环境并做出统一的决策。以下哪种分布式感知和决策算法的结合能够最有效地实现这一目标？（）A.基于共识的分布式感知和投票决策算法B.每个机器人独立感知和决策，然后汇总C.随机选择一个机器人作为主导进行感知和决策D.不进行分布式感知和协同决策14、在ROS中，创建一个新的工作空间（Workspace）需要创建以下哪些目录？（）（）A.srcB.buildC.develD.以上都是15、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16、当在ROS中使用机器学习算法进行机器人的行为预测时，如果训练数据不充分，会产生什么后果？（）A.预测结果不准确B.预测速度加快C.系统性能提升D.无需训练数据即可准确预测17、ROS支持分布式机器人系统的开发。假设一个分布式机器人系统由多个通过网络连接的机器人组成，以下关于分布式通信和同步的描述，正确的是：（）A.依赖ROS的默认通信机制，无需特殊处理分布式同步问题B.使用时间同步协议，确保各个机器人的时间基准一致C.忽略分布式环境中的通信延迟和丢包，对系统性能影响不大D.分布式机器人系统无法实现有效的通信和同步18、在基于ROS的机器人视觉SLAM（同时定位与地图构建）系统中，当面临快速运动和大场景时，以下哪种方法能够提高系统的精度和鲁棒性？（）A.多传感器融合B.优化特征提取C.增加地图点数量D.降低计算复杂度请分别解释每个选项在应对快速运动和大场景时的效果和影响19、当机器人与其他设备进行通信时，需要遵循特定的通信协议。假设机器人需要与一个工业控制器进行高速、实时的数据交换。以下哪种通信协议最适合这种应用场景？（）A.CAN总线B.ModbusC.Ethernet/IPD.Profibus20、在ROS中，实时性是某些应用场景的关键要求。假设一个工业机器人需要在严格的时间限制内完成特定的操作。以下关于ROS实时性的描述，哪一项是不正确的？（）A.ROS本身可以满足硬实时的要求，无需额外的配置和优化B.可以通过使用实时内核和相关的配置来提高ROS系统的实时性能C.在实时应用中，需要仔细考虑任务的优先级和调度策略D.实时性的实现可能会对系统的资源利用和性能产生一定的影响二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）解释ROS中的消防灭火机器人中的火源定位算法。2、（本题5分）说明在ROS中如何加载和可视化URDF模型。3、（本题5分）ROS中的运动平滑性评估指标。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）使用ROS为畜牧养殖机器人设计一个动物健康监测和疾病预警系统。2、（本题5分）开发一个使用ROS的玻璃厂玻璃板搬运机器人的防破碎搬运系统。3、（本题5分）使用ROS为玻璃清洁机器人设计一个窗户边框检测和清洁路径规划系统。4、（本题5分）在ROS环境下搭建一个羊栖菜养殖场羊栖菜监测与采摘机器人的生长监测与采摘系统。5、（本题5分）使用ROS为工厂物料搬运机器人设计一个物料识别和搬运路径优化系统。四、分析题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）