西昌学院《机器学习与模式识别课程设计I》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《机器学习与模式识别课程设计I》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、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2、ROS中的服务（Service）通信常用于请求-响应模式。假设有一个机器人需要执行一项复杂的任务，该任务需要多个步骤，并且每个步骤都需要确认是否成功完成。以下哪种方式可以有效地实现这种任务的管理和控制？（）A.创建多个服务，每个服务对应一个任务步骤B.使用一个服务，通过传递不同的参数来表示不同的任务步骤C.放弃服务通信，改用话题通信来实现任务管理D.将整个任务作为一个单独的节点，不使用服务通信3、ROS支持与外部硬件设备的通信。假设有一个需要与特定型号的电机驱动器进行通信的机器人关节。在这种情况下，以下哪种方式最适合实现通信？（）A.使用通用的串口通信协议B.通过网络套接字（Socket）进行通信C.利用ROS提供的特定硬件驱动接口D.直接通过内存共享进行高速通信4、ROS中的参数服务器（ParameterServer）用于存储和共享全局参数。当多个节点同时尝试修改同一个参数时，以下哪种处理方式是正确的？（）A.最后修改的节点生效B.第一个修改的节点生效C.随机选择一个节点的修改生效D.所有修改都被拒绝，保持参数不变5、在ROS框架下，进行机器人的感知与融合处理时，假设需要融合来自激光雷达、摄像头和超声波传感器的数据。以下关于数据融合方法的选择，正确的是：（）A.直接对原始数据进行简单加权平均，快速但精度较低B.采用卡尔曼滤波算法，能够有效融合动态数据，但计算量较大C.基于深度学习的方法，精度高但需要大量训练数据和计算资源D.以上方法都不可行，需要寻找新的数据融合技术6、当使用ROS控制一个具有多个自由度的机器人关节时，需要进行复杂的运动学和动力学解算。以下哪种方法和工具可能会被用于关节控制？（）A.正逆运动学求解器和动力学库B.智能优化算法和模型预测控制C.自适应控制和反馈线性化D.以上都有可能7、在机器人操作系统（ROS）中，节点（Node）是基本的计算单元。假设一个机器人系统中有多个节点负责不同的任务，如传感器数据采集、运动控制和路径规划等。当这些节点需要进行通信时，通常会使用ROS提供的某种机制。以下关于ROS节点通信方式的描述，哪一项是正确的？（）A.节点之间通过共享内存进行直接的数据交换B.节点之间使用基于TCP/IP的套接字通信C.节点通过发布/订阅（Publish/Subscribe）模式和服务（Service）模式进行通信D.节点之间的通信必须通过中央服务器进行中转8、在ROS环境下，为了实现机器人的多模态感知融合，例如将视觉、听觉和触觉信息结合起来，需要选择合适的融合算法和框架。以下哪种融合方法和框架可能会被应用？（）A.基于卡尔曼滤波的多传感器融合B.基于深度学习的特征融合C.基于模糊逻辑的信息融合D.以上都有可能9、机器人操作系统中的动作客户端可以取消正在执行的动作请求吗？（）（）A.可以B.不可以C.取决于具体实现D.以上都不是10、在使用ROS开发机器人的避障功能时，如果避障算法过于敏感，可能会出现什么现象？（）A.机器人频繁改变运动方向，行动迟缓B.机器人能够快速穿越障碍物C.机器人停止运动D.避障效果更好11、在ROS环境中，对于机器人的故障诊断和错误处理，需要一种有效的机制来检测和报告异常情况。假设机器人在运行过程中出现硬件故障或软件错误，以下哪种方法能够及时发现并通知相关人员？（）A.定期人工检查B.依靠机器人自动恢复，不进行报告C.使用ROS的日志系统和监控工具D.忽略故障，继续运行12、在一个ROS驱动的机器人抓取任务中，需要精确控制机械手的抓取力度。以下哪种传感器可以提供有关抓取力度的信息？（）A.压力传感器B.扭矩传感器C.位置传感器D.速度传感器13、在使用ROS进行机器人路径规划时，需要考虑环境中的动态障碍物。以下哪种方法可以有效地应对动态障碍物？（）A.实时重新规划路径B.预测障碍物的运动轨迹C.结合传感器数据进行局部避障D.以上方法都需要14、在ROS中，为了提高机器人系统的性能和实时性，常常需要进行优化。假设一个机器人节点的计算量较大，导致系统响应延迟，以下关于优化的方法，哪一项是不正确的？（）A.可以对算法进行优化，减少计算复杂度B.使用多线程或多进程技术并行处理任务，提高效率C.减少节点之间的通信数据量，避免不必要的消息传递D.优化只需要关注软件层面，硬件性能对系统性能没有影响15、当使用ROS开发一个用于教育的机器人时，需要考虑用户友好的编程接口和教学功能。以下哪种编程模式和教学工具可能会被集成到机器人系统中？（）A.图形化编程和互动式教学课程B.脚本编程和虚拟实验室C.基于Python的编程和案例库D.以上都有可能16、在使用ROS进行机器人开发时，常常需要对机器人的传感器数据进行处理和融合。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）等多种传感器，需要将这些传感器的数据进行整合以获得更准确的环境感知。在这个过程中，以下哪种技术或方法可能不是必需的？（）A.卡尔曼滤波B.深度学习中的卷积神经网络C.数据压缩算法D.坐标变换17、在ROS系统中，对于机器人的任务规划和调度，以下哪种方法能够更好地处理动态变化的环境和任务需求？（）A.基于规则的规划B.基于模型预测控制的规划C.随机规划D.不进行规划，根据实时情况响应请分析每个选项在应对动态环境和任务变化时的能力和适应性18、在基于ROS的机器人应用中，需要对机器人的行为进行自适应调整，以适应不同的工作场景和任务需求。假设环境条件发生变化，以下哪种方法能够使机器人自动调整行为策略？（）A.基于规则的硬编码调整B.机器学习算法的自适应调整C.不进行自适应调整，保持固定行为D.依靠人工干预进行调整19、ROS中的节点可以在不同的计算机上运行，通过网络进行通信。当网络延迟较大时，可能会影响系统的性能和稳定性。以下哪种方法可以减轻网络延迟的影响？（）A.减少节点之间的数据传输量B.使用更高效的网络协议C.在本地进行更多的计算和处理，减少远程通信需求D.以上方法都可以20、在机器人操作系统中，用于启动RViz可视化工具的命令是？（）（）A.rvizB.roslaunchrvizrviz.launchC.rosrunrvizrvizD.以上都不是21、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22、机器人操作系统中的节点可以通过哪种方式获取参数服务器中的参数？（）（）A.命令行参数B.环境变量C.ROS参数服务器APID.以上都不是23、ROS中的Gazebo可以模拟不同的环境条件。当需要模拟恶劣天气对机器人的影响时，以下哪个因素需要重点考虑？（）A.能见度B.地面摩擦力C.温度D.以上因素都需要24、在机器人操作系统中，用于控制机器人速度的消息类型通常是？（）（）A.geometry_msgs/TwistB.sensor_msgs/ImageC.std_msgs/StringD.以上都不是25、在基于ROS的机器人应用中，需要对机器人的行为进行建模和状态管理。假设机器人的状态会根据环境变化和任务需求频繁切换，以下哪种方法能够更有效地管理和跟踪机器人的状态变化？（）A.使用简单的变量来表示状态B.基于有限状态机（FSM）模型C.随机设定机器人状态，不进行管理D.不考虑状态变化，保持固定状态二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）ROS中的故障诊断和预测模块。2、（本题5分）解释ROS中的运动规划算法评估指标。3、（本题5分）说明ROS中的水产养殖饲料投放机器人中的投放量控制。4、（本题5分）解释ROS中的化学试剂调配机器人中的精度控制技术。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在ROS中设计一个机器人的物体表面平整度检测系统。2、（本题5分）利用ROS开发一个地木耳养殖场地木耳收集与分拣机器人的高效收集与分拣系统。3、（本题5分）开发一个使用ROS的虾苗养殖场虾苗投喂与健康监测机器人的精准投喂与疾病预警系统。4、（本题5分）基于ROS搭建一个消防机器人的火源探测与灭火系统。5、（本题5分）在ROS中设计一个机器人的视觉导航和避障融合系统。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）假设开发一个ROS驱动的月球探测机器人，需要在月球表面执行科学任务。全面分析ROS在月球重力环境适应、月尘防护、能源管理以及与地球通信延迟方面的关键问题和解决方法。2、（本题10分）对于用于城市垃圾清理的机器人，分