南京大学金陵学院《机器学习工程实践》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《机器学习工程实践》2023-2024学年第二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、ROS中的服务（Service）通信模式常用于请求-响应类型的交互。假设有一个机器人的导航节点提供了一个获取当前位置的服务，其他节点可以向其发送请求并获取响应。以下关于ROS服务通信的描述，哪一项是不正确的？（）A.服务通信是一对一的，即一个服务请求只能由一个服务提供者响应B.服务请求和响应的数据类型是在定义服务时确定的，并且在通信过程中不能更改C.服务通信的响应时间通常比话题通信更快，因为它是直接的请求-响应模式D.多个服务请求可以同时发送给同一个服务提供者，服务提供者会按照发送的顺序依次处理2、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3、在使用ROS进行机器人的路径跟踪控制时，如果传感器噪声较大，会对控制效果产生怎样的影响？（）A.路径跟踪精度下降B.路径跟踪速度加快C.控制效果不受影响D.系统自动滤波降噪4、机器人操作系统中的实时性要求在某些应用中非常严格。假设一个工业机器人需要在毫秒级的时间内完成对高速运动物体的抓取操作。以下哪种技术能够确保系统满足这种实时性要求？（）A.实时操作系统内核B.硬件加速C.并行计算D.以上技术综合应用5、假设在一个复杂的机器人应用场景中，需要对机器人的运动轨迹进行精确规划和控制。使用ROS提供的工具和功能，以下哪种方法能够更好地实现这一目标？该场景中机器人需要避开多个动态障碍物，并在有限的时间内到达指定目标位置，同时满足运动学和动力学约束。A.手动编写运动控制代码B.使用ROS中的MoveIt框架C.基于经验进行轨迹试错D.随机生成运动轨迹6、ROS中的动作服务器可以提供反馈信息。当动作执行过程中出现异常，以下哪种反馈信息对故障诊断最有帮助？（）A.错误代码B.详细的错误描述C.动作执行的中间状态D.以上反馈信息都很重要7、当在ROS中进行机器人的动力学仿真时，以下哪种仿真软件通常与ROS结合使用？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.MuJoCo。假设需要在虚拟环境中对机器人的运动和力学特性进行精确模拟，以验证控制算法和规划策略的有效性，上述哪个仿真软件能够提供更真实和全面的仿真支持，并说明其与ROS的集成方法和应用场景8、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9、在基于ROS的机器人自主探索任务中，如果环境建模不准确，会对探索效果产生怎样的影响？（）A.机器人可能重复探索已访问区域或错过重要区域B.探索效率提高，更快完成任务C.机器人能够准确避开障碍物D.系统自动重新建模10、假设在ROS中开发一个用于救援任务的机器人，需要具备在恶劣环境下的自主导航和通信能力。以下哪种导航算法和通信技术可能会被应用？（）A.惯性导航和卫星通信B.基于地标识别的导航和短波通信C.磁导航和无线Mesh网络D.以上都有可能11、ROS中的动作客户端（ActionClient）需要实现以下哪些回调函数？（）（）A.active回调函数B.done回调函数C.feedback回调函数D.以上都是12、ROS中的感知功能对于机器人与环境的交互至关重要。假设机器人需要识别不同形状和颜色的物体，以下哪种感知技术在ROS中可能被应用？（）A.语音识别B.机器视觉C.红外感知D.超声波感知13、当使用ROS开发一个用于考古挖掘的机器人时，需要考虑对文物的保护和精细操作。以下哪种控制方式和工具可能会被用于考古挖掘？（）A.力控操作和精细运动规划B.视觉引导和触觉反馈C.无损检测技术和文物保护算法D.以上都有可能14、机器人的视觉系统在不同光照条件下可能会出现性能下降。假设机器人需要在户外环境中工作，白天和夜晚的光照差异较大。以下哪种方法能够提高视觉系统在不同光照条件下的稳定性和适应性？（）A.多光源照明B.自动曝光和白平衡调整C.光照不变特征提取D.以上方法均可15、在ROS中，进行机器人的任务规划时，需要考虑任务的优先级和资源分配。假设同时有多个任务等待执行，以下关于任务调度策略的选择，正确的是：（）A.采用先来先服务（FCFS）策略，简单公平B.基于优先级的调度策略，优先执行重要任务C.随机调度策略，避免任务饿死D.以上调度策略都不适合机器人任务规划16、ROS中的Gazebo是一个常用的机器人仿真环境。假设需要在Gazebo中模拟一个具有复杂物理特性的机器人和环境，以下关于Gazebo仿真的描述，正确的是？（）A.Gazebo只能模拟简单的机器人运动，无法处理复杂的物理交互B.在Gazebo中进行仿真时，不需要考虑机器人的动力学模型C.Gazebo可以与ROS节点进行集成，实现仿真与实际控制的交互D.Gazebo的仿真结果与实际机器人的行为完全一致，无需进一步验证17、在ROS框架下，对于机器人的传感器融合算法，以下哪种方法能够处理不同传感器的采样频率差异？（）A.时间戳对齐B.卡尔曼滤波C.数据插值D.以上都是。假设机器人配备了多种采样频率不同的传感器，如激光雷达、摄像头和惯性测量单元，需要将它们的数据进行准确融合，上述哪种方法能够有效地解决采样频率不一致的问题，并详细说明其原理和在ROS中的实现18、假设要在ROS中实现机器人的远程监控和控制，以下哪种网络技术和协议的组合是较为合适的？（）A.Wi-Fi与TCP/IPB.蓝牙与UDPC.Zigbee与HTTPD.4G与FTP请分析每个选项在远程监控和控制中的性能、稳定性和适用范围19、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20、机器人操作系统的安全性是至关重要的。假设机器人在与人密切合作的工作环境中运行。以下哪种安全机制能够有效地检测和避免机器人与人或其他物体的碰撞？（）A.基于激光雷达的碰撞检测B.基于视觉的碰撞检测C.基于力传感器的碰撞检测D.以上方法结合使用21、在ROS中，用于发布和订阅话题（Topic）的编程语言可以是（）（）A.C++B.PythonC.两者皆可D.以上都不是22、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23、在机器人的软件开发中，需要遵循一定的规范和标准，以提高代码的可读性、可维护性和可扩展性。假设一个大型机器人项目涉及多个开发团队。以下哪种软件开发方法和规范最适合这种情况？（）A.敏捷开发方法B.瀑布开发模型C.面向对象编程规范D.以上方法和规范结合使用24、在使用ROS进行机器人的远程监控和控制时，需要确保数据传输的安全性和保密性。以下哪种加密和认证方法能够有效地保护通信内容不被窃取和篡改？（）A.不进行加密和认证B.使用简单的对称加密算法C.采用公钥基础设施（PKI）进行加密和认证D.依靠网络防火墙进行保护25、机器人操作系统中的参数服务器（ParameterServer）主要用于存储什么类型的数据？（）（）A.常量B.变量C.配置参数D.以上都不是二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）ROS中的虚拟环境训练方法。2、（本题5分）如何在ROS中实现高效的消息队列管理？3、（本题5分）ROS中的目标识别和跟踪是如何实现的？4、（本题5分）如何在ROS中实现机器人的智能物流搬运？三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）开发一个使用ROS的黑鱼养殖场黑鱼抓捕机器人的灵活抓捕与存储系统。2、（本题5分）设计一个使用ROS的林蛙养殖场林蛙监测与保护机器人的栖息地监测与保护系统。3、（本题5分）创建一个在ROS中的舞台灯光调整机器人的灯光布局与效果控制系统。4、（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。5、（本题5分）设计一个基于ROS的海白菜养殖场海白菜收集与处理机器人的快速收集与处理系统。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）在机器人参与的灾难救援场景中，如地震、火灾等，分析机器人操作系统如何快速适应恶劣的