四川电子机械职业技术学院《机器学习与模式识别课程设计I》2023-2024学年第二学期期末试卷

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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、ROS中的服务请求（ServiceRequest）可以包含以下哪些数据类型？（）（）A.基本数据类型B.自定义消息类型C.两者皆可D.以上都不是2、当机器人与其他设备进行通信时，需要遵循特定的通信协议。假设机器人需要与一个工业控制器进行高速、实时的数据交换。以下哪种通信协议最适合这种应用场景？（）A.CAN总线B.ModbusC.Ethernet/IPD.Profibus3、机器人操作系统中的动作服务器可以同时处理多个动作请求吗？（）（）A.可以B.不可以C.取决于具体实现D.以上都不是4、ROS中的任务调度策略对于系统资源的利用效率有很大影响。如果调度策略不合理，可能会导致什么情况？（）A.某些任务长时间等待，资源浪费B.系统性能提升C.任务执行更公平D.资源自动优化分配5、在ROS中，机器人的通信协议选择对系统性能有一定影响。假设一个机器人系统需要在高带宽和低延迟的要求下进行通信。以下关于ROS通信协议的描述，哪一项是不正确的？（）A.TCP协议适合于对数据可靠性要求高，但对实时性要求不高的场景B.UDP协议适合于实时性要求高，但可以容忍一定数据丢失的场景C.在ROS中只能使用TCP或UDP协议，不能使用其他自定义协议D.可以根据具体的应用需求选择合适的通信协议或结合使用6、ROS支持多种机器人硬件平台的驱动和接口。假设要将一个新的机器人硬件平台集成到ROS系统中，需要编写相应的驱动程序。以下哪种方法在开发驱动程序时能够最大程度地提高效率和兼容性？（）A.参考现有的类似硬件驱动进行修改B.从底层开始完全重新开发驱动C.使用硬件厂商提供的驱动并进行适配D.不开发驱动，尝试使用通用驱动7、在ROS中，当需要实现机器人与外部设备（如其他计算机、移动设备）的远程通信和控制时，以下哪种技术或协议能够提供可靠和高效的解决方案？同时要考虑安全性和跨平台的需求。A.HTTP协议B.SSH协议C.MQTT协议D.FTP协议8、机器人的传感器校准对于获取准确的测量数据至关重要。假设一个激光雷达传感器的测量结果存在偏差，需要进行校准。以下哪种校准方法能够有效地消除偏差，并提高测量精度？（）A.基于工厂参数的校准B.基于现场测量的自校准C.基于外部标准设备的校准D.以上方法结合使用9、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10、ROS中的导航栈（NavigationStack）通常包括以下哪些部分？（）（）A.全局规划器B.局部规划器C.控制器D.以上都是11、当使用ROS实现机器人的人机交互界面（HMI）时，以下哪种技术能够提供直观和友好的用户操作体验？（）A.QtB.HTML/CSS/JavaScriptC.OpenGLD.以上都是。假设需要为用户提供一个能够实时显示机器人状态、控制机器人动作以及进行参数设置的界面，上述哪种技术能够构建功能丰富、界面美观且交互性强的HMI，并说明其在ROS中的集成和开发方法12、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13、在使用ROS进行机器人的视觉导航时，需要对图像进行预处理。以下哪种预处理操作可以提高导航的准确性？（）A.图像去噪B.图像增强C.图像分割D.以上操作都可能有帮助14、ROS中的机器人操作系统更新和版本管理是重要的维护工作。以下哪种方式能够确保更新过程的顺利和稳定？（）A.自动在线更新B.手动下载安装C.忽略更新，使用旧版本D.定期备份后更新请分析每个选项在操作系统更新中的风险和优势15、当在ROS中实现一个具有多个关节的机械臂控制时，以下哪种运动学求解方法能够更高效地计算关节角度？（）A.正向运动学B.逆向运动学C.微分运动学D.随机运动学请详细说明每个运动学求解方法的原理和在机械臂控制中的效率16、假设要在ROS中开发一个能够在复杂环境中自主探索的机器人，需要实现环境感知、地图构建和路径规划的集成。以下哪种技术和方法的组合能够最有效地实现这一目标？（）A.使用激光雷达进行环境感知，基于栅格地图进行路径规划B.依靠视觉传感器感知环境，利用拓扑地图规划路径C.随机感知环境，不构建地图，直接规划路径D.不进行自主探索，按照预设路线移动17、对于ROS中的机器人状态监测和故障诊断，以下哪种技术或工具能够提供实时的可视化监控界面？（）A.RVizB.GazeboC.MatplotlibD.Plotly。假设需要实时监测机器人的关节角度、速度、力矩等多个状态参数，并在出现异常时及时报警，上述哪个选项能够以直观和交互的方式展示监测数据，并说明如何进行配置和使用18、ROS支持多种编程语言来开发节点。假设在一个项目中，同时使用了C++和Python编写节点，以下关于跨语言通信和集成的描述，哪一项是不正确的？（）A.ROS提供了统一的接口和机制，使得不同语言编写的节点可以无障碍通信B.在跨语言通信中，数据类型的转换由ROS自动处理，无需开发者关心C.C++和Python节点可以共享相同的话题和服务，协同工作D.由于语言特性的差异，跨语言开发可能会导致性能下降和兼容性问题19、ROS中的消息（Message）定义了节点之间通信的数据格式。假设要在两个节点之间传递一个包含机器人位置、速度和姿态的消息，以下关于消息定义和使用的描述，哪一项是错误的？（）A.可以使用ROS提供的消息类型，如geometry_msgs/PoseStamped来表示机器人的位姿信息B.自定义消息时，需要在.msg文件中定义消息的字段和数据类型C.发送和接收消息的节点必须使用相同的消息类型和字段顺序D.消息的内容在传输过程中可以被修改，以适应不同的节点需求20、ROS中的插件系统允许第三方开发者扩展功能。当开发一个插件时，如何确保其在不同版本的ROS中都能正常工作？（）A.遵循ROS的版本兼容性规范B.进行广泛的跨版本测试C.及时关注ROS的版本更新并做出相应调整D.以上方法都需要二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）说明ROS中的系统版本控制和兼容性处理。2、（本题5分）ROS在皮革加工机器人中的作用。3、（本题5分）ROS中的目标搜索策略。4、（本题5分）ROS中的主题（Topic）有何特点和用途？5、（本题5分）怎样在ROS中发布和订阅一个主题？三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）使用ROS构建一个机器人的自主充电系统，当电量低时能够自动寻找充电座。2、（本题5分）在ROS框架下，为沙漠资源勘探机器人设计一个矿产资源定位和评估系统。3、（本题5分）开发一个使用ROS的隧道施工机器人的钻孔与支护系统。4、（本题5分）基于ROS构建一个机器人的自主目标识别和颜色匹配系统。5、（本题5分）使用ROS为地铁隧道清洗机器人设计一个隧道壁清洗和污水回收系统。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）在服务机器人领域，如医疗护理、家庭服务等，对机器人的智能化和人机交互能力提出了更高要求。深入分析机器人操作系统如何支持复杂的环境感知、自然语言处理和情感识别，以实现更加友好和高效的服务体验。2、（本题10分）在地质勘探现场，机器人用于采