江阳城建职业学院《机器学习与知识发现》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《机器学习与知识发现》2023-2024学年第二学期期末试卷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2分，共40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、当使用ROS开发一个具有自主决策能力的机器人时，需要考虑机器人的行为规划。假设机器人需要根据不同的环境条件选择不同的行为策略，以下哪种方法可以有效地实现这种行为规划？（）A.使用有限状态机B.使用决策树C.使用强化学习算法D.以上方法都可以2、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3、在ROS框架下，对于机器人的动态模型辨识，以下哪种方法能够有效地估计模型参数？（）A.最小二乘法B.极大似然估计C.递推最小二乘法D.粒子群优化算法。假设需要根据机器人的实际运动数据来辨识其动态模型的参数，如质量、惯性矩等，上述哪种方法在准确性和计算效率上更有优势，并详细介绍其在ROS中的应用步骤4、以下哪个是机器人操作系统中用于处理机器人关节状态信息的消息类型？（）（）A.sensor_msgs/JointStateB.geometry_msgs/PoseC.std_msgs/StringD.以上都不是5、机器人在执行任务时，可能会遇到突发情况，如电源故障、网络中断等。假设一个机器人正在进行关键操作，突然遭遇电源故障。以下哪种应急处理机制能够最大程度地减少损失，并确保机器人的安全？（）A.备用电源切换B.紧急停止和数据保存C.故障自诊断和恢复策略D.以上机制综合运用6、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7、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8、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9、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10、在ROS中，节点的启动和管理是通过特定的命令和工具实现的。假设一个机器人系统中有多个节点需要按照一定的顺序启动，并在运行过程中进行监控和调试。以下关于ROS节点管理的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以使用roslaunch命令来启动多个节点，并设置它们的参数和运行环境B.通过ROS的节点管理器，可以查看节点的状态、日志和通信情况C.节点在运行过程中出现故障时，ROS会自动重新启动该节点，无需人工干预D.可以使用ROS提供的调试工具来查看节点内部的变量和数据11、在基于ROS的机器人应用中，需要对机器人的行为进行建模和状态管理。假设机器人的状态会根据环境变化和任务需求频繁切换，以下哪种方法能够更有效地管理和跟踪机器人的状态变化？（）A.使用简单的变量来表示状态B.基于有限状态机（FSM）模型C.随机设定机器人状态，不进行管理D.不考虑状态变化，保持固定状态12、ROS中的机器人软件架构设计需要考虑可扩展性和可维护性。以下哪种架构模式可能最适合复杂的机器人系统开发？（）A.分层架构B.微服务架构C.单体架构D.无架构，自由开发请详细解释每个架构模式的特点以及在机器人软件开发中的优劣13、对于ROS中的机器人定位系统，以下哪种技术常用于融合多种传感器信息来提高定位精度？（）A.扩展卡尔曼滤波B.无迹卡尔曼滤波C.粒子滤波D.蒙特卡罗定位。假设机器人同时使用激光雷达、惯性测量单元和全球定位系统等多种传感器进行定位，需要一种有效的融合算法来综合利用这些传感器的优势，上述哪种技术在多传感器融合定位中更为可靠和精确，并阐述其原理和在ROS中的应用14、ROS中的节点可以在不同的编程语言中实现，并且能够相互通信，这是因为（）（）A.ROS提供了统一的通信接口B.编程语言的兼容性C.两者皆有D.以上都不是15、在一个基于ROS的机器人手臂控制系统中，需要实现对多个关节的精确同步控制。以下哪种技术或工具在ROS中常用于解决这个问题？（）A.控制器插件B.动作服务器C.轨迹规划器D.以上都是16、ROS中的参数服务器（ParameterServer）用于存储和共享全局参数。假设一个机器人系统的配置参数，如运动速度限制和传感器校准值，存储在参数服务器中。当多个节点同时尝试修改同一个参数时，以下哪种机制会被触发？（）A.最后修改的节点的值会被接受，其他修改被忽略B.系统会随机选择一个节点的修改值进行应用C.系统会阻止所有修改操作，直到冲突解决D.系统会将所有修改值进行平均，得到最终的参数值17、在ROS环境中，对于机器人的软件更新和部署，需要一种高效且可靠的方法。假设机器人分布在不同的位置，以下哪种方式能够实现远程的软件更新和部署？（）A.人工到现场进行更新B.通过网络进行远程推送更新C.不支持软件更新，使用初始版本D.要求机器人返回基地进行更新18、假设要在ROS中实现一个能够自主探索未知环境的机器人，以下哪种地图构建和更新方法能够更好地适应环境的变化？（）A.增量式地图构建B.全局地图重建C.固定地图，不更新D.随机地图生成请分别解释每个选项在自主探索未知环境中的可行性和适应性19、ROS中的服务（Service）通信常用于请求-响应模式。假设有一个机器人需要执行一项复杂的任务，该任务需要多个步骤，并且每个步骤都需要确认是否成功完成。以下哪种方式可以有效地实现这种任务的管理和控制？（）A.创建多个服务，每个服务对应一个任务步骤B.使用一个服务，通过传递不同的参数来表示不同的任务步骤C.放弃服务通信，改用话题通信来实现任务管理D.将整个任务作为一个单独的节点，不使用服务通信20、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二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）ROS中的资源管理包括哪些方面？2、（本题5分）解释ROS中的医学实验严格控制机器人中的控制严格性落实。3、（本题5分）说明ROS在工业机器人中的应用案例。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）基于ROS构建一个螺旋藻养殖场螺旋藻采集与加工机器人的智能采集与加工系统。2、（本题5分）在ROS框架下，为森林灭火机器人设计一个火源定位和灭火材料投放系统。3、（本题5分）基于ROS构建一个机器人的高精度定位系统，误差在厘米级以内。4、（本题5分）使用ROS为食品包装机器人设计一个食品质量检测和包装系统。5、（本题5分）在ROS中设计一个机器人