邯郸应用技术职业学院《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2、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3、在ROS中，要对机器人的控制算法进行优化和调试，以下哪种工具或技术能够提供有效的性能分析和调试支持？（）A.GDBB.ProfilerC.ROSLoggingD.ROSBag。假设需要找出控制算法中的性能瓶颈和潜在问题，对算法的执行时间、内存使用等进行详细分析，上述哪个选项能够提供更全面和深入的调试信息，并解释如何利用它来优化控制算法4、在ROS中，进行机器人的可视化是非常重要的。假设需要实时显示机器人的运动轨迹、传感器数据和模型等信息。以下关于ROS可视化工具的描述，哪一项是不正确的？（）A.RViz（RobotVisualization）是一个常用的ROS可视化工具，可以显示多种类型的数据B.Gazebo是一个用于机器人仿真的工具，可以与ROS集成进行可视化和物理模拟C.在可视化过程中，可以通过插件扩展RViz和Gazebo的功能D.一旦在RViz或Gazebo中设置了可视化布局，就不能再进行更改和调整5、在机器人的人机交互中，语音识别是常见的交互方式之一。假设机器人需要在嘈杂的环境中准确理解人类的语音指令。以下哪种语音识别技术在抗噪性能方面表现更优？（）A.基于隐马尔可夫模型（HMM）的语音识别B.基于深度学习的语音识别C.基于动态时间规整（DTW）的语音识别D.基于模板匹配的语音识别6、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7、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8、当在ROS中开发机器人的导航功能时，以下哪种地图表示方法常用于描述环境信息？（）A.栅格地图B.拓扑地图C.特征地图D.语义地图。假设机器人需要在大型室内环境中自主导航，地图需要同时包含空间布局和语义信息，上述哪种地图表示方法能够提供更全面和有效的导航支持，并解释其数据结构和生成方法9、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10、当在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机器人的运动约束。假设机器人需要在一个复杂的室内环境中找到一条最优路径到达目标点。以下哪种路径规划算法在处理这种复杂环境时表现最佳？（）A.A*算法B.蚁群算法C.随机漫步算法D.不进行路径规划，随机移动11、机器人操作系统中的动作目标（ActionGoal）主要用于指定什么？（）（）A.任务目标B.任务参数C.任务优先级D.以上都不是12、ROS中的坐标变换在机器人的运动控制和感知中起着关键作用。假设有一个移动机器人，其身上安装了激光雷达和摄像头，同时机器人在一个环境中移动。为了将激光雷达和摄像头获取的数据统一到机器人的坐标系下，需要进行坐标变换。以下关于坐标变换的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以使用TF（TransformFramework）库来实现坐标变换B.坐标变换需要确定源坐标系和目标坐标系之间的旋转和平移关系C.一旦完成坐标变换，在不同坐标系下获取的数据可以直接进行融合和分析，无需进一步处理D.坐标变换可能会引入一定的误差，需要进行误差评估和补偿13、在机器人操作系统中，用于查看节点的发布和订阅主题的工具是？（）（）A.rqt_graphB.RVizC.GazeboD.以上都不是14、在机器人的学习能力方面，强化学习是一种常用的方法。假设一个机器人需要通过不断尝试和反馈来学习最优的行为策略。以下哪种强化学习算法在处理连续动作空间和高维状态空间时表现较好？（）A.Q-learningB.SARSAC.DeepQNetwork（DQN）D.ProximalPolicyOptimization（PPO）15、ROS支持多机器人协作的应用开发。假设要实现多个机器人之间的任务分配和协调工作，以下关于协作策略和通信机制的选择，正确的是：（）A.采用集中式控制策略，由一个中心节点进行任务分配和协调B.采用分布式控制策略，每个机器人自主决策并通过通信协商C.混合使用集中式和分布式策略，根据任务特点灵活选择D.多机器人协作无法实现有效的任务分配和协调16、机器人在执行重复任务时，容易出现疲劳和磨损，影响其性能和寿命。假设一个机器人需要长时间进行同一种装配操作。以下哪种方法能够有效地监测机器人的健康状况，并提前预测可能的故障？（）A.基于振动分析的监测B.基于温度监测的诊断C.基于电流监测的评估D.以上方法综合运用17、ROS中的消息（Message）定义了节点之间通信的数据格式。假设在一个机器人的通信系统中，消息格式定义错误，会导致什么后果？（）A.节点之间无法通信或通信数据错误B.系统自动修正消息格式，通信正常C.仅影响部分节点通信，其他节点不受影响D.系统性能提升，通信速度加快18、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19、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20、当在ROS中开发一个需要长时间持续运行的机器人应用，以下哪种电源管理策略能够确保电源的稳定供应和延长电池寿命？（）A.智能充电控制B.动态电源切换C.低功耗模式设置D.不进行电源管理请分别说明每个选项在电源管理方面的特点和效果二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）ROS在皮革加工机器人中的作用。2、（本题5分）说明ROS在水下机器人中的应用特点。3、（本题5分）ROS中的软件架构模式有哪些？4、（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。5、（本题5分）说明ROS中的交通管理机器人中的作用。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）使用ROS为服装生产机器人设计一个布料瑕疵检测和裁剪系统。2、（本题5分）基于ROS构建一个机器人的自主环境亮度检测和视觉适应系统。3、（本题5分）设计一个使用ROS的菌菇种植场采摘机器人的成熟菌菇识别与采摘系统。4、（本题5分）利用ROS开发一个机器人的智能灯光控制系统，根据环境光线调整灯光。5、（本题5分）利用ROS开发一个娃娃鱼养殖场娃娃鱼保育机器人的生长环境调节与疾病预防系统。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）随着机器人感知技术的不断发展，如激光雷达、毫米波雷达等的应用，ROS在多传感器融合方面面临新的挑战。请深入综合分析ROS如何有效地融合多种传感器数据，提高环境感知的精度和可靠性，以及在融合过程中可能