自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁長春人文學院

《機器學習與人工智能》2023-2024學年第二學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在開發(fā)基于ROS的機器人視覺應(yīng)用時，需要對圖像進行處理和分析。假設(shè)要從攝像頭獲取的圖像中識別特定的物體，并計算其位置和姿態(tài)。以下哪種計算機視覺技術(shù)和ROS工具的組合最能有效地實現(xiàn)這一目標？（）A.使用傳統(tǒng)的圖像處理算法和OpenCV庫B.基于深度學習的目標檢測模型和相關(guān)的ROS接口C.依賴硬件加速的視覺處理模塊D.不使用任何專門的視覺技術(shù)，僅通過人工觀察圖像2、ROS中的機器人軟件架構(gòu)設(shè)計對于系統(tǒng)的可擴展性和可維護性至關(guān)重要。假設(shè)要開發(fā)一個可適應(yīng)不同應(yīng)用場景和硬件配置的機器人軟件系統(tǒng)。以下哪種軟件架構(gòu)模式在實現(xiàn)這些目標方面表現(xiàn)最佳？（）A.分層架構(gòu)B.微服務(wù)架構(gòu)C.單體架構(gòu)D.不考慮架構(gòu)設(shè)計，隨意開發(fā)3、在ROS中，為了提高機器人系統(tǒng)的可靠性和容錯性，需要采取一些措施。假設(shè)一個關(guān)鍵的傳感器出現(xiàn)故障，系統(tǒng)需要能夠檢測到并采取相應(yīng)的備份或替代策略。以下關(guān)于ROS容錯處理的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以通過監(jiān)控節(jié)點的心跳信號來檢測節(jié)點是否正常運行B.當檢測到故障時，可以自動切換到備份的傳感器或執(zhí)行器C.容錯處理只需要在軟件層面實現(xiàn)，硬件的可靠性不重要D.可以使用冗余設(shè)計來提高系統(tǒng)的容錯能力4、ROS支持多種編程語言進行開發(fā)。假設(shè)一個團隊中有成員熟悉C++，有成員熟悉Python。對于一個新的機器人項目，以下關(guān)于編程語言選擇的建議，正確的是：（）A.統(tǒng)一使用C++，因為其運行效率高B.統(tǒng)一使用Python，因為其開發(fā)效率高C.根據(jù)具體功能模塊的需求，靈活選擇C++或PythonD.為了避免混亂，只允許使用一種語言5、ROS中的話題（Topic）通信是一種常見的數(shù)據(jù)傳輸方式。在一個復雜的機器人系統(tǒng)中，多個節(jié)點可能會同時訂閱同一個話題。當發(fā)布者發(fā)布的數(shù)據(jù)量較大時，以下哪種情況可能會發(fā)生？（）A.訂閱者能夠快速接收和處理所有數(shù)據(jù)，不會有任何問題B.由于網(wǎng)絡(luò)帶寬限制，部分數(shù)據(jù)可能會丟失C.系統(tǒng)會自動降低發(fā)布者的數(shù)據(jù)發(fā)送速度，以適應(yīng)訂閱者的處理能力D.訂閱者會按照優(yōu)先級順序接收和處理數(shù)據(jù)6、ROS中的參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）用于存儲和共享全局參數(shù)。假設(shè)一個機器人系統(tǒng)的配置參數(shù)，如運動速度限制和傳感器校準值，存儲在參數(shù)服務(wù)器中。當多個節(jié)點同時嘗試修改同一個參數(shù)時，以下哪種機制會被觸發(fā)？（）A.最后修改的節(jié)點的值會被接受，其他修改被忽略B.系統(tǒng)會隨機選擇一個節(jié)點的修改值進行應(yīng)用C.系統(tǒng)會阻止所有修改操作，直到?jīng)_突解決D.系統(tǒng)會將所有修改值進行平均，得到最終的參數(shù)值7、在一個基于ROS的機器人集群中，需要實現(xiàn)高效的編隊控制和協(xié)同運動。以下哪種控制策略和通信協(xié)議可能會被用于編隊控制？（）A.基于領(lǐng)航者-跟隨者的控制策略B.分布式一致性控制C.虛擬結(jié)構(gòu)法D.以上都有可能8、在一個使用ROS的移動機器人系統(tǒng)中，需要實現(xiàn)對障礙物的檢測和規(guī)避。以下哪種傳感器組合在這種情況下通常能提供較好的效果？（）A.激光雷達和超聲波傳感器B.攝像頭和慣性測量單元C.紅外傳感器和GPSD.以上組合都不太適合9、ROS中的消息隊列（MessageQueue）用于存儲待發(fā)送的消息。如果消息隊列溢出，會發(fā)生什么？（）A.新的消息被丟棄B.系統(tǒng)自動擴展隊列容量C.消息發(fā)送速度加快D.對通信沒有影響10、在機器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點（Node）是基本的計算單元。假設(shè)一個機器人系統(tǒng)中有多個節(jié)點負責不同的任務(wù)，如傳感器數(shù)據(jù)采集、運動控制和路徑規(guī)劃等。當一個新的節(jié)點需要與已存在的節(jié)點進行通信時，通常會使用以下哪種方式？（）A.共享內(nèi)存B.消息隊列C.發(fā)布/訂閱（Publish/Subscribe）模式D.遠程過程調(diào)用（RPC）11、當在ROS中開發(fā)一個具有語音交互功能的機器人時，需要選擇一種合適的語音識別和合成引擎，并與ROS系統(tǒng)進行集成。假設(shè)要考慮識別準確率、合成質(zhì)量和與ROS的兼容性，以下哪個選項是最優(yōu)的？（）A.開源的語音引擎，如CMUSphinxB.商業(yè)的語音引擎，如NuanceC.自行開發(fā)語音引擎D.不集成語音功能，使用文本輸入12、在ROS中，機器人的運動控制是一個關(guān)鍵的部分。假設(shè)一個機械臂需要執(zhí)行精確的抓取操作，需要對其關(guān)節(jié)進行運動控制。以下關(guān)于ROS運動控制的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用PID控制器來實現(xiàn)關(guān)節(jié)的位置控制B.運動控制指令可以通過話題或服務(wù)的方式發(fā)送給執(zhí)行器C.機械臂的運動學和動力學模型在運動控制中不是必需的D.可以使用逆運動學求解來計算機械臂達到目標位置所需的關(guān)節(jié)角度13、假設(shè)在一個ROS驅(qū)動的機器人教育項目中，需要為初學者提供一個易于理解和使用的編程接口。以下哪種方式能夠更好地降低學習門檻，提高編程效率？（）A.提供高級編程語言的封裝接口B.要求初學者直接使用底層的ROS接口C.不提供任何接口，讓初學者自己探索D.只提供命令行操作接口14、在基于ROS的機器人自主決策系統(tǒng)中，如果決策算法的魯棒性不足，可能會在什么情況下出現(xiàn)問題？（）A.面對復雜或異常情況時決策失誤B.決策速度加快C.決策更準確D.系統(tǒng)自動優(yōu)化決策算法15、在一個ROS系統(tǒng)中，需要實現(xiàn)機器人的能源管理和優(yōu)化，以延長機器人的工作時間。以下哪種方法和策略可能會被用于能源管理？（）A.動態(tài)電源管理和能量回收B.低功耗組件選擇和任務(wù)調(diào)度C.電池狀態(tài)監(jiān)測和節(jié)能算法D.以上都有可能16、當在ROS中開發(fā)一個需要與人類進行交互的機器人時，例如服務(wù)機器人，需要考慮人機交互的自然性和友好性。以下哪種人機交互方式和界面設(shè)計在這種情況下最為有效？（）A.語音交互和觸摸屏界面B.鍵盤鼠標操作和復雜的菜單界面C.僅通過指示燈進行交互D.不考慮人機交互，機器人自主運行17、在ROS環(huán)境下，為了實現(xiàn)機器人的遠程監(jiān)控和操作，需要建立穩(wěn)定的通信鏈路和用戶界面。以下哪種技術(shù)和工具可能會被用于遠程控制？（）A.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和Web界面B.移動應(yīng)用和藍牙通信C.云服務(wù)和虛擬現(xiàn)實接口D.以上都有可能18、ROS中的包（Package）是組織代碼和資源的基本單元。當一個ROS項目包含多個相關(guān)但功能不同的包時，如何有效地管理它們之間的依賴關(guān)系？（）A.在每個包的配置文件中明確聲明依賴B.使用ROS的依賴管理工具自動處理C.通過文檔說明依賴關(guān)系，由開發(fā)者手動管理D.以上方法都可以19、在機器人的軌跡規(guī)劃中，需要同時滿足運動學和動力學約束。假設(shè)一個機械臂需要以最短時間完成一個復雜的軌跡，同時要保證關(guān)節(jié)力矩不超過限制。以下哪種軌跡規(guī)劃方法能夠有效地解決這個問題？（）A.五次多項式軌跡規(guī)劃B.貝塞爾曲線軌跡規(guī)劃C.樣條曲線軌跡規(guī)劃D.直線軌跡規(guī)劃20、ROS中的機器人軟件測試是保證系統(tǒng)可靠性的重要環(huán)節(jié)。以下哪種測試方法能夠更全面地檢測軟件的功能和性能？（）A.單元測試B.集成測試C.系統(tǒng)測試D.以上都需要請分別說明每個測試方法的重點和在機器人軟件測試中的作用二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）解釋ROS中的農(nóng)產(chǎn)品加工質(zhì)量檢測機器人中的缺陷識別算法。2、（本題5分）說明ROS中的醫(yī)學實驗機器人中的無菌操作要求。3、（本題5分）簡述ROS中的感知融合技術(shù)。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在ROS框架下，為考古挖掘機器人設(shè)計一個文物保護和挖掘力度控制系統(tǒng)。2、（本題5分）開發(fā)一個使用ROS的鱷魚養(yǎng)殖場鱷魚健康檢查機器人的非接觸式檢查與數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。3、（本題5分）在ROS環(huán)境下搭建一個梭子蟹養(yǎng)殖場梭子蟹分揀機器人的大小分揀與計數(shù)系統(tǒng)。4、（本題5分）使用ROS為水產(chǎn)養(yǎng)殖機器人設(shè)計一個水質(zhì)監(jiān)測和魚類健康管理系統(tǒng)。5、（本題5分）在ROS中設(shè)計一個機器人的視覺導航和避障融合系統(tǒng)。四、分析題（本大題共2個