北京经济技术职业学院《机器学习实验》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页北京经济技术职业学院《机器学习实验》

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、在ROS中，进行机器人的路径规划时，需要考虑环境中的障碍物和约束条件。假设一个机器人需要在一个充满动态障碍物的环境中规划路径。以下关于ROS路径规划的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以使用A*算法等经典路径规划算法，并进行适当的改进以适应动态环境B.路径规划只需要考虑空间上的障碍物，不需要考虑时间因素C.可以结合传感器的实时数据进行在线路径规划和调整D.路径规划的结果需要满足机器人的运动学和动力学约束2、当在ROS中进行机器人路径规划时，以下哪种算法常用于在复杂环境中找到最优路径？（）A.A*算法B.Dijkstra算法C.RRT算法D.蚁群算法。假设机器人需要在充满障碍物的室内环境中快速找到一条从起始点到目标点的最短且无碰撞路径，同时考虑环境的动态变化，上述哪种算法更适合，并阐述其特点和适用场景3、在ROS环境中，对于机器人的实时性能优化，需要考虑算法的复杂度、内存使用和计算效率等方面。假设机器人的某个功能模块存在性能瓶颈，以下哪种方法能够最有效地提升性能？（）A.优化算法实现，减少计算量B.增加硬件资源，如内存和CPUC.不进行优化，维持现状D.降低功能要求，简化任务4、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5、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6、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7、以下哪个是机器人操作系统中用于处理机器人运动规划信息的消息类型？（）（）A.moveit_msgs/MotionPlanB.geometry_msgs/PoseC.std_msgs/StringD.以上都不是8、在ROS中，要对机器人的操作空间进行建模和分析，以下哪种方法常用于描述机器人的工作范围和可达性？（）A.雅可比矩阵B.蒙特卡罗方法C.工作空间分析D.以上都是。假设需要确定机器人在执行特定任务时的有效工作空间和可能的运动限制，上述哪种方法能够提供更全面和准确的建模和分析结果，并说明其在ROS中的应用和意义9、当使用ROS控制一个农业灌溉机器人时，需要根据土壤湿度、作物需求和天气情况进行智能灌溉决策。以下哪种传感器和决策算法可能会被用于农业灌溉？（）A.湿度传感器和优化灌溉算法B.气象传感器和预测模型C.作物生长监测和智能控制策略D.以上都有可能10、在机器人操作系统的通信机制中，消息传递是常用的方式之一。假设有一个多机器人协作系统，机器人之间需要频繁地交换大量的传感器数据和控制指令。以下哪种消息传递框架能够提供高可靠、低延迟的通信，并且易于在分布式环境中扩展？（）A.ROS（RobotOperatingSystem）的话题机制B.TCP/IP协议C.UDP协议D.共享内存机制11、当在ROS中构建机器人的感知系统时，以下哪种深度学习框架常用于处理图像和点云数据？（）A.TensorFlowB.PyTorchC.Caffe2D.MXNet。假设需要让机器人从复杂的环境数据中学习和识别物体、场景等信息，对模型的训练效率和推理速度有较高要求，上述哪个深度学习框架在与ROS的结合中能够提供更出色的性能，并说明其特点和在机器人感知中的应用实例12、ROS中的机器人模型可以通过URDF（统一机器人描述格式）来定义。假设要精确描述一个具有复杂结构和关节的机器人，包括其几何形状、惯性参数和关节限制等。以下哪种方法在创建准确和完整的URDF文件时最为有效？（）A.手动编写URDF文件，根据测量和计算填写参数B.使用图形化的建模工具自动生成URDF文件C.参考其他类似机器人的URDF文件进行修改D.不使用URDF，采用其他模型描述方式13、当使用ROS实现机器人的自主避障功能时，以下哪种传感器数据融合方法能够提高障碍物检测的准确性和可靠性？（）A.加权平均法B.卡尔曼滤波C.粒子滤波D.扩展卡尔曼滤波。假设机器人配备了多种不同类型的传感器（如激光雷达、超声波传感器、摄像头），需要将它们的数据进行融合以获得更全面和精确的障碍物信息，上述哪种数据融合方法在这种情况下表现更为出色，并说明其优势和应用步骤14、机器人的运动规划需要考虑多种优化目标，如时间最短、能量消耗最小等。假设一个机器人需要在满足一定精度要求的前提下，尽可能减少运动时间。以下哪种优化算法能够有效地解决这个多目标优化问题？（）A.遗传算法B.模拟退火算法C.粒子群优化算法D.以上算法均可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中的动作服务器（ActionServer）需要实现以下哪些回调函数？（）（）A.goal回调函数B.cancel回调函数C.feedback回调函数D.以上都是17、在ROS环境下，为了开发一个能够自主避障并规划最优路径的移动机器人，需要选择合适的路径规划算法。考虑到环境的复杂性和动态变化，以下哪种算法可能更适合？（）A.A*算法B.Dijkstra算法C.RRT算法D.蚁群算法18、ROS支持在不同的操作系统上运行。当从一个操作系统移植到另一个操作系统时，如果没有考虑系统差异，会发生什么？（）A.程序可能无法正常运行B.运行效率提高C.功能自动适配新系统D.无需任何修改，正常工作19、在ROS控制的机器人巡检系统中，如果巡检路径规划未考虑能源消耗，会对机器人的续航产生什么影响？（）A.可能导致机器人在巡检过程中电量耗尽B.续航能力增强C.系统自动优化能源消耗D.对续航没有影响20、在机器人操作系统（ROS）中，节点之间通过话题（Topic）进行通信。假设一个机器人系统中有两个节点，一个负责传感器数据采集，另一个负责数据分析。如果传感器数据采集节点发布的话题消息频率过高，可能会导致什么问题？（）A.数据分析节点处理不过来，造成数据丢失B.系统性能提升，响应速度加快C.通信链路堵塞，系统崩溃D.对系统没有明显影响21、在ROS系统中，对于机器人的任务优先级分配，以下哪种策略能够更好地平衡不同任务的需求？（）A.固定优先级B.动态优先级C.随机优先级D.不设置优先级请详细说明每个优先级分配策略在任务管理中的效果和适用场景22、在ROS系统中，要实现机器人的自适应控制，能够根据环境变化和任务需求自动调整控制参数。以下哪种技术和算法的结合最适合实现这种自适应控制功能？（）A.强化学习与模型预测控制B.遗传算法与模糊控制C.神经网络与PID控制D.不实现自适应控制，使用固定参数23、在基于ROS的机器人视觉系统中，需要对图像中的目标进行识别和跟踪。以下哪种机器学习或深度学习方法可能会取得较好的效果？（）A.支持向量机B.决策树C.卷积神经网络D.朴素贝叶斯请详细分析每个选项在机器人视觉目标识别和跟踪中的优势和局限性24、当在ROS中构建一个机器人控制系统时，需要考虑系统的稳定性和容错性。假设有一个关键的传感器出现故障，以下哪种策略能够使系统在这种情况下仍然保持一定的运行能力，并及时通知用户进行维修？（）A.系统直接停止运行B.忽略故障传感器的数据，继续运行C.使用备份传感器或采用估计值替代故障数据D.随机生成数据替代故障传感器的数据25、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二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）简述ROS中的生物样本高效采集机器人中的采集效率提升。2、（本题5分）解释ROS中的通信加密和认证方法。3、（本题5分）解释ROS中的林业采伐安全保障机器人中的安全预警机制。4、（本题5分）ROS中的任务规划模块的设计要点。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）创建一个在ROS中的龙虾种苗养殖场种苗分拣与计数机器人的高效分拣与准确计数系统。2、（本题5分）在ROS框架下，为山体滑坡监测机器人设计一个位移监测和预警通知系统。3、（本题5分）创建一个在ROS中的玩具厂组装机器人的零件组装与检测系统。4、（本题5分）设计一个基于ROS的贝类种苗培育场种苗监测与培育机器人的生长监测与培育管理系统。5、（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。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）在能源领域，如风力发电场维护、太阳能板清洁等，机器人操作系统发挥着重要作用。请综合分析其在高空作业、恶劣天气适应、故障诊断与修复等方面的