廊坊师范学院《机器学习A》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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廊坊师范学院《机器学习A》
2023-2024学年第一学期期末试卷
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，实时性是某些应用场景的关键要求。假设一个工业机器人需要在严格的时间限制内完成特定的操作。以下关于ROS实时性的描述，哪一项是不正确的？（ ）
A. ROS本身可以满足硬实时的要求，无需额外的配置和优化
B. 可以通过使用实时内核和相关的配置来提高ROS系统的实时性能
C. 在实时应用中，需要仔细考虑任务的优先级和调度策略
D. 实时性的实现可能会对系统的资源利用和性能产生一定的影响

2、在机器人的轨迹规划中，需要同时满足运动学和动力学约束。假设一个机械臂需要以最短时间完成一个复杂的轨迹，同时要保证关节力矩不超过限制。以下哪种轨迹规划方法能够有效地解决这个问题？（ ）

A. 五次多项式轨迹规划
B. 贝塞尔曲线轨迹规划
C. 样条曲线轨迹规划
D. 直线轨迹规划

3、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

4、ROS 中的包（Package）用于组织相关的功能代码和资源。如果一个包的依赖关系没有正确配置，会出现什么情况？（ ）
A. 相关功能无法正常使用
B. 系统自动安装缺失的依赖
C. 对系统运行没有影响
D. 该包的性能提升

5、在使用 ROS 进行机器人视觉处理时，需要对图像进行特征提取。假设要在不同光照和视角条件下准确识别物体，以下哪种特征提取方法可能最有效？（ ）
A. SIFT 特征，具有尺度不变性但计算复杂度高
B. HOG 特征，对行人检测效果好但对旋转敏感
C. ORB 特征，计算速度快但鲁棒性稍差
D. 以上特征提取方法效果相同，取决于图像质量

6、在机器人的视觉伺服控制中，通过摄像头反馈的图像信息来控制机器人的运动。假设机器人需要将一个物体准确地移动到指定位置。以下哪种视觉伺服控制方法在处理图像噪声和目标遮挡时具有较好的鲁棒性？（ ）
A. 基于位置的视觉伺服
B. 基于图像的视觉伺服
C. 2.5D 视觉伺服
D. 混合视觉伺服

7、在一个 ROS 驱动的农业机器人系统中，需要根据不同的农作物和地形进行作业。以下哪种方法可以提高机器人的适应性？（ ）
A. 使用机器学习算法进行自适应控制
B. 预定义多种作业模式供选择
C. 在线调整机器人的参数
D. 以上方法都可以

8、在使用 ROS 进行机器人路径跟踪控制时，假设机器人需要根据预设路径实时调整速度和方向。以下哪种控制器可能最为适用？（ ）
A. 比例控制器
B. 积分控制器
C. 模糊控制器
D. 模型预测控制器

9、当在 ROS 中集成新的硬件设备时，如果设备驱动程序不完善，会出现什么问题？（ ）
A. 设备无法正常工作或工作不稳定
B. 系统自动修复驱动程序
C. 设备性能提升
D. 对其他设备没有影响

10、机器人操作系统中的动作反馈（Action Feedback）主要用于提供什么信息？（ ）（ ）
A. 任务进度信息
B. 错误信息
C. 状态信息
D. 以上都不是

11、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

12、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. Modbus
C. Ethernet/IP
D. Profibus

13、在 ROS 中，当需要处理大量的机器人数据时，以下哪种数据存储方式可能最为适合？（ ）
A. 关系型数据库
B. NoSQL 数据库
C. 文件系统
D. 内存数据库

14、ROS 中的动态重新配置（Dynamic Reconfigure）功能允许在运行时修改节点的参数。假设一个机器人的运动速度参数需要根据环境实时调整，以下关于动态重新配置的描述，正确的是？（ ）
A. 动态重新配置只能在节点启动前进行设置，运行时无法修改
B. 可以通过图形界面或命令行工具进行参数的动态修改
C. 动态重新配置会导致节点重新初始化，影响系统性能

D. 不是所有的参数都支持动态重新配置，需要在代码中特别指定

15、在机器人操作系统（ROS）中，当需要实现多个机器人之间的通信和协作，以完成一个复杂的任务，例如在仓库中进行货物搬运和分拣，以下哪种通信机制最为关键？（ ）
A. 主题通信 B. 服务通信 C. 动作通信 D. 参数服务器

16、当机器人在未知环境中探索时，需要同时构建地图和定位自身。以下哪种同时定位与地图构建（SLAM）算法在处理大规模环境和动态障碍物时具有较好的性能？（ ）
A. ORB-SLAM
B. LSD-SLAM
C. RTAB-Map
D. Karto SLAM

17、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

18、ROS 中的消息队列在处理大量数据时可能会出现拥堵。为了避免这种情况，以下哪种方法可以采取？（ ）
A. 增加消息队列的容量
B. 优化数据发送和处理的频率
C. 采用分布式消息队列
D. 以上方法都可以

19、在机器人操作系统中，用于描述机器人位置信息的消息类型通常是？（ ）（ ）
A. geometry_msgs/Pose
B. sensor_msgs/Imu
C. std_msgs/String
D. 以上都不是

20、在基于 ROS 的机器人应用中，需要对机器人的故障进行诊断和容错处理。假设机器人在运行过程中出现了传感器故障或通信中断等问题，以下哪种故障诊断和容错方法能够最大程度地减少对任务的影响并保证机器人的安全？（ ）
A. 基于模型的故障诊断和备份系统切换
B. 基于规则的故障诊断和手动恢复
C. 不进行故障诊断，等待故障自行恢复
D. 忽略故障，继续运行

二、简答题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）ROS中的视觉伺服控制是怎样的？

2、（本题5分）简述ROS中的语音交互模块集成。

3、（本题5分）解释ROS中的包（Package）的概念和作用。

4、（本题5分）解释如何在ROS中进行多机器人系统的协作控制。

5、（本题5分）解释ROS中的农业生产机器人中的作物识别技术。

三、设计题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）使用 ROS 为玻璃清洁机器人设计一个窗户边框检测和清洁路径规划系统。

2、（本题5分）在 ROS 中设计一个机器人的物体纹理识别和分析系统。

3、（本题5分）利用 ROS 开发一个陶瓷厂陶瓷制品搬运机器人的防碰撞搬运系统。

4、（本题5分）在 ROS 框架下，为地质灾害监测机器人设计一个山体位移监测和预警系统。

5、（本题5分）利用 ROS 开发一个水下焊接机器人的焊缝跟踪与焊接质量控制系统。

四、分析题（本大题共3个小题，共30分)
1、（本题10分）假设开发一个ROS驱动的雪山救援机器人，能够在高海拔雪山环境中执行救援任务。全面分析ROS在高寒缺氧应对、积雪地形行走、救援设备操作以及与救援基地的通信方面的关键问题和解决方法。

2、（本题10分）对于用于极地科学考察的机器人，分析机器人操作系统如何应对极寒天气、冰层地形和低通信条件，以及如何保障科学数据的准确采集和传输。

3、（本题10分）对于具有自主充电功能的移动机器人，ROS在充电决策和对接控制方面发挥关键作用。请深入综合分析ROS中的算法和策略，以及如何提高充电效率和安全性。

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