晋中师范高等专科学校《机器学习》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《机器学习》2023-2024学年第二学期期末试卷院(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中，为了实现机器人的轨迹跟踪控制，常常使用反馈控制算法。假设一个机器人需要跟踪一条给定的轨迹，以下关于轨迹跟踪控制的描述，哪一项是不准确的？（）A.可以使用PID控制器根据机器人的当前位置和目标轨迹的偏差来生成控制指令B.模型预测控制（ModelPredictiveControl）可以考虑系统的约束和未来的预测信息，提高控制性能C.自适应控制可以根据机器人系统的参数变化自动调整控制参数D.轨迹跟踪控制只需要考虑位置误差，速度和加速度误差可以忽略2、ROS（RobotOperatingSystem）的主要特点不包括（）（）A.开源B.跨平台C.闭源D.分布式3、在机器人的路径规划中，需要考虑机器人的动力学特性，如惯性和摩擦力。假设一个具有较大惯性的机器人需要在狭窄空间内快速移动。以下哪种路径规划方法能够充分考虑这些动力学因素，生成可行的路径？（）A.基于物理模型的路径规划B.基于启发式搜索的路径规划C.基于随机采样的路径规划D.基于人工势场的路径规划4、在ROS中，动作（Action）是一种更复杂的通信模式，结合了目标设定、反馈和结果。假设一个机器人的抓取任务使用动作来实现，在执行过程中会不断反馈抓取的进度和状态。以下关于ROS动作通信的描述，哪一项是不正确的？（）A.动作客户端可以在任务执行过程中随时取消动作B.动作服务器在执行动作时，只能按照预定的步骤进行，不能根据反馈进行调整C.动作的反馈信息可以帮助客户端了解任务的执行情况，并做出相应的决策D.动作通信可以用于需要长时间执行且具有中间状态的复杂任务5、在ROS系统中，对于机器人的动态建模和仿真，以下哪种工具或软件包可能是最常用的？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.OpenRAVE请分别介绍每个选项的特点和在机器人动态建模与仿真中的应用广泛性6、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7、在ROS系统中，对于机器人的能源管理和优化，以下哪种策略可能最为有效？（）A.动态调整功率消耗B.固定能源分配C.仅在低电量时采取措施D.不考虑能源管理请分别解释每个选项在能源管理和优化中的思路和可能达到的效果8、假设要在ROS中实现一个能够在高温环境下正常工作的机器人，以下哪种散热设计和材料选择是合适的？（）A.风冷散热与铝合金材料B.水冷散热与铜材料C.热管散热与陶瓷材料D.不考虑散热，依靠自然冷却请分别分析每个选项在高温环境下的散热效果和可行性9、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10、在ROS中，对于机器人的安全机制设计，需要考虑防止机器人对人员和环境造成伤害。假设机器人在工作过程中遇到异常情况，以下哪种安全措施能够及时停止机器人的运动，保障安全？（）A.依靠人工紧急停止按钮B.设置软件的安全阈值，自动停止C.不采取任何安全措施D.降低机器人的运动速度，减少危险11、机器人操作系统中的节点可以通过哪种方式进行多线程编程？（）（）A.C++标准库多线程B.Python的threading模块C.ROS的多线程机制D.以上都是12、在ROS中，对于机器人的任务调度和资源分配，需要考虑多个并发的任务和有限的计算资源。假设有多个不同优先级的任务同时请求资源，以下哪种调度策略能够更好地平衡系统性能和任务的及时性？（）A.先到先服务调度B.优先级调度C.随机调度D.平均分配资源调度13、在ROS中，对于机器人的软件开发过程，需要遵循一定的代码规范和风格。以下哪种做法能够提高代码的可读性和可维护性？（）A.统一的变量命名和函数注释B.随意的代码风格，不做规范C.只关注功能实现，不考虑代码风格D.不写注释，依靠代码本身理解14、ROS中的启动文件（LaunchFile）用于方便地启动多个节点和配置参数。假设一个机器人系统的启动需要同时启动多个传感器节点和控制节点，并设置一些全局参数。以下关于启动文件的描述，正确的是？（）A.启动文件只能以XML格式编写，语法复杂B.启动文件中不能包含条件判断和循环语句C.可以在启动文件中指定节点的运行顺序和依赖关系D.启动文件不能动态修改节点的参数值15、在机器人的路径规划中，需要考虑动态障碍物的运动。假设一个机器人在移动过程中，周围有其他移动的物体。以下哪种路径规划算法能够实时更新路径，以避开动态障碍物？（）A.动态窗口算法B.快速扩展随机树算法C.实时A*算法D.以上算法均可16、ROS中的RViz可视化工具可以用于展示机器人的状态和数据。当需要同时展示多个不同类型的数据，并且要求能够交互地调整显示效果时，以下哪种方式是最有效的？（）A.使用多个不同的RViz窗口分别显示不同的数据B.在一个RViz窗口中创建多个面板来显示不同的数据C.使用自定义的插件来扩展RViz的显示功能D.以上方法都可以17、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18、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19、当在ROS中开发一个需要与外部系统进行集成的机器人应用时，例如与工业自动化设备或其他软件系统进行交互。以下哪种接口和协议的选择能够最有效地实现这种集成，同时保证数据的准确性和实时性？（）A.使用标准的工业通信协议，如ModbusB.自定义专用的接口和协议C.依赖中间件进行数据转换和传输D.不进行集成，独立运行20、在机器人操作系统（ROS）中，当需要实现多个节点之间的同步通信时，以下哪种机制通常被采用？（）A.话题（Topic）B.服务（Service）C.动作（Action）D.参数服务器（ParameterServer）。假设多个机器人传感器节点需要在特定时间间隔内同步发送数据进行融合处理，上述哪种通信机制能够更好地满足这种严格的同步需求，并说明其工作原理和优势二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）说明ROS中的系统维护和支持策略。2、（本题5分）解释如何在ROS中实现机器人的自适应控制。3、（本题5分）简述ROS中的材料科学研究机器人中的样品处理方法。4、（本题5分）ROS中的运动控制接口有哪些常见类型？5、（本题5分）解释ROS中的日志记录和分析方法。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在ROS中创建一个巡检机器人的图像识别系统，能够检测设备异常。2、（本题5分）利用ROS开发一个机器人的语音合成和情感表达系统，使交流更自然。3、（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。4、（本题5分）基于ROS构建一个机器人的自主目标跟踪和角度调整系统。5、（本题5分）利用ROS开发一个杏鲍菇养殖场杏鲍菇监测与采摘机器人的生长监测与采摘系统。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）在城市轨道交通系统中，机器人用于轨道检测、设备维护和车站清洁工作。深入探讨机器人操作系统在轨道状况评估、维护任务规划、清洁区域识别和与轨道交通控制系统集成方面的关键技术，分析操作