武汉轻工大学《机器学习与大数据》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页武汉轻工大学《机器学习与大数据》

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1分，共20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中，为了实现机器人的高效编程和复用，常常使用功能包（Package）来组织代码和资源。假设开发了一个用于机器人视觉识别的功能包，以下关于功能包的结构和内容，哪一项是错误的？（）A.功能包通常包含源代码、头文件、配置文件、启动文件和数据文件等B.可以在功能包的CMakeLists.txt或package.xml文件中指定依赖关系和编译选项C.功能包中的代码必须遵循特定的编程规范和风格，以保证兼容性D.一个功能包只能包含一个节点，不能包含多个相关的功能模块2、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3、ROS中的节点可以分布在不同的计算平台上。当节点之间的计算能力差异较大时，如何平衡系统的负载？（）A.将计算任务分配给能力较强的节点B.对计算任务进行分割，分配给不同的节点C.根据节点的负载情况动态调整任务分配D.以上方法都可以4、在基于ROS的机器人视觉导航中，当环境光照条件变化较大时，以下哪种图像处理方法能够提高导航的稳定性？（）A.直方图均衡化B.边缘检测C.图像分割D.图像压缩请分别解释每个图像处理方法在应对光照变化时的效果和对导航稳定性的影响5、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6、在ROS环境下，要对机器人的感知数据进行滤波和预处理，以去除噪声和异常值。假设从传感器获取的数据存在较大的波动和干扰。以下哪种滤波算法和方法在处理这种情况时最为有效？（）A.中值滤波B.均值滤波C.高斯滤波D.不进行滤波处理7、ROS中的服务可以有多个客户端同时请求，这种特性被称为（）（）A.一对多服务B.多对一服务C.多对多服务D.一对一服务8、在一个ROS系统中，需要实现机器人的视觉伺服控制，即根据视觉反馈来调整机器人的运动。以下哪种视觉特征和控制算法可能会被用于视觉伺服？（）A.基于图像的特征和比例积分微分控制B.基于深度信息的特征和模型预测控制C.基于目标跟踪的特征和自适应控制D.以上都有可能9、在使用ROS进行机器人开发时，需要对机器人的运动进行控制。假设要控制一个机械臂的关节运动，使用了PID控制器。如果PID控制器的参数设置不合理，会出现什么情况？（）A.机械臂运动平稳且精确B.机械臂运动出现振荡或超调C.机械臂停止运动D.机械臂运动速度加快10、在基于ROS的机器人应用中，需要对机器人的能源管理进行优化，以延长机器人的工作时间。假设机器人配备了多种能源消耗设备，以下哪种策略能够最有效地降低能源消耗？（）A.关闭所有非必要设备B.根据任务需求动态调整设备的工作状态C.始终保持设备全功率运行D.不进行能源管理，任由设备耗电11、机器人操作系统中的节点可以通过哪种方式进行分布式通信？（）（）A.TCP/IPB.UDPC.多播（Multicast）D.以上都是12、在ROS中，进行机器人的机器学习应用开发时，假设要使用深度学习模型进行物体识别。以下关于数据准备和模型训练的描述，正确的是：（）A.随机收集数据，不进行预处理，直接用于模型训练B.对收集的数据进行清洗、标注和增强，然后进行模型训练C.使用现有的预训练模型，不进行进一步的训练和优化D.数据准备和模型训练对识别效果影响不大13、在一个基于ROS的机器人团队协作项目中，需要实现不同类型机器人之间的任务分配和协调。以下哪种策略和机制可能会被用于团队协作？（）A.基于任务优先级的分配B.基于能力和资源的分配C.基于市场机制的资源交易D.以上都有可能14、在ROS开发中，为了确保代码的质量和可维护性，通常会采用一些代码规范和测试方法。假设一个新开发的ROS节点需要进行单元测试，以下哪种测试框架在ROS中常用？（）A.GoogleTestB.JUnitC.PyTestD.ROS自带的测试框架15、在ROS框架下，进行机器人的运动学建模时，以下哪种方法常用于处理串联机器人的正逆运动学求解？（）A.Denavit-Hartenberg方法B.Jacobian矩阵法C.数值迭代法D.解析法。假设机器人的结构较为复杂，关节数量较多，需要快速准确地计算其在不同位姿下的运动学参数，上述哪种方法能够更有效地解决这一问题，并详细阐述其原理和计算过程16、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17、在基于ROS的机器人团队开发中，需要制定统一的代码规范和开发流程。假设团队成员具有不同的开发习惯和经验水平。以下哪种方式在确保代码质量和开发效率方面最为有效？（）A.制定详细的代码规范文档和培训团队成员B.允许团队成员自由发挥，不做统一要求C.参考其他项目的代码规范，不完全适应本项目D.不制定代码规范，后期统一修改18、当在ROS中开发一个需要长期运行的机器人系统时，需要考虑系统的稳定性和可靠性。假设机器人需要在无人值守的情况下连续工作数周甚至数月。以下哪种措施和技术的应用能够最大程度地提高系统的稳定性和可靠性？（）A.增加硬件冗余和软件容错机制B.定期重启系统和更新软件C.不采取任何特别措施，依靠系统自身D.减少功能模块，降低系统复杂度19、ROS中的硬件抽象层（HardwareAbstractionLayer）用于适配不同的硬件。如果硬件抽象层设计不合理，会出现什么情况？（）A.硬件无法正常工作或性能受限B.硬件自动适配软件C.硬件性能提升D.对硬件没有影响20、机器人操作系统中的软件更新和维护是一个重要的问题。假设一个运行中的机器人系统需要进行软件升级，同时要确保升级过程不影响正在进行的任务，并保证系统的稳定性。以下哪种软件更新策略能够满足这些要求？（）A.在线热更新B.离线更新C.逐步更新D.以上策略结合使用二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）ROS中的环境模型更新策略。2、（本题5分）解释ROS中的加密和认证机制。3、（本题5分）说明ROS中的药物研发科学管理机器人中的管理科学性体现。4、（本题5分）解释ROS中的生命科学研究机器人中的细胞操作技术。5、（本题5分）ROS中的机器学习应用一般如何实现？三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）利用ROS开发一个建筑施工机器人的砌墙系统。2、（本题5分）在ROS中设计一个机器人的气味识别和源定位系统。3、（本题5分）在ROS中设计一个机器人的物体热导率检测系统。4、（本题5分）设计一个基于ROS的工业机器人的装配任务控制程序，能够完成复杂的装配操作。5、（本题5分）在ROS中设计一个机器人的多传感器融合系统，提高环境感知的准确性。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）对于具有自主避障功能的机器人，ROS在障碍物检测和路径重新规划方面发挥重要作用。请深入综合分析ROS中的算法和策略，以及如何提高避障的及时性和准确性。2、（本