站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學號：凡年級專業(yè)、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁江西楓林涉外經貿職業(yè)學院

《機器學習與數據挖掘》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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、機器人操作系統(tǒng)中的容錯機制對于系統(tǒng)的可靠性至關重要。假設機器人在關鍵任務中出現傳感器故障或執(zhí)行器異常。以下哪種容錯方法能夠使機器人在部分組件失效的情況下繼續(xù)完成任務，或者采取安全的應對措施？（）A.硬件冗余B.軟件冗余C.故障檢測與診斷D.以上方法綜合運用2、在機器人操作系統(tǒng)中，用于設置節(jié)點的日志級別可以使用哪個工具？（）（）A.rqt_logger_levelB.roslaunchC.rosserviceD.以上都不是3、在ROS系統(tǒng)中，要實現機器人的自主導航功能，需要融合多種技術，如定位、建圖和路徑規(guī)劃。假設機器人處于一個未知的環(huán)境中，需要逐步建立環(huán)境地圖并實現自主導航。以下哪種方法和技術的組合最適合這種場景？（）A.基于激光雷達的SLAM算法和全局路徑規(guī)劃B.僅依靠視覺的SLAM算法和局部路徑規(guī)劃C.不進行建圖，使用預設的地圖進行導航D.隨機探索環(huán)境，不進行規(guī)劃4、機器人的傳感器校準對于獲取準確的測量數據至關重要。假設一個激光雷達傳感器的測量結果存在偏差，需要進行校準。以下哪種校準方法能夠有效地消除偏差，并提高測量精度？（）A.基于工廠參數的校準B.基于現場測量的自校準C.基于外部標準設備的校準D.以上方法結合使用5、在ROS中，進行機器人的軌跡規(guī)劃時，需要考慮機器人的動力學約束。假設機器人的關節(jié)具有速度和加速度限制，以下哪種軌跡規(guī)劃方法能夠滿足這些約束？（）A.三次樣條曲線規(guī)劃，能夠保證連續(xù)性但不一定滿足動力學約束B.基于模型預測控制（MPC）的規(guī)劃方法，能夠考慮動力學約束C.直線插補規(guī)劃，簡單但無法滿足復雜的約束條件D.以上方法都不能滿足動力學約束，需要特殊設計6、在使用ROS進行機器人開發(fā)時，需要對機器人的運動進行控制。假設要控制一個機械臂的關節(jié)運動，使用了PID控制器。如果PID控制器的參數設置不合理，會出現什么情況？（）A.機械臂運動平穩(wěn)且精確B.機械臂運動出現振蕩或超調C.機械臂停止運動D.機械臂運動速度加快7、當使用ROS控制機器人的移動底盤時，以下哪種驅動方式能夠提供更好的機動性和適應性？（）A.輪式驅動B.履帶式驅動C.足式驅動D.復合式驅動。假設機器人需要在不同地形和環(huán)境中靈活移動，如崎嶇地面、狹窄通道等，上述哪種驅動方式能夠更好地應對復雜的移動需求，并分析其在ROS中的控制和實現方式8、在ROS框架下，對于機器人的視覺感知處理，以下哪種工具或庫常被用于圖像識別和目標檢測？（）A.OpenCVB.TensorFlowC.PyTorchD.Caffe。假設需要讓機器人實時識別和跟蹤特定的物體，圖像數據量大且復雜，對實時性和準確性要求較高，上述哪個選項能夠提供更強大和高效的視覺處理能力，并解釋其在ROS中的集成和應用方式9、在使用ROS進行機器人軟件開發(fā)時，需要進行版本控制。假設一個團隊在開發(fā)一個復雜的機器人項目，以下哪種版本控制系統(tǒng)在ROS開發(fā)中常用？（）A.GitB.SVNC.CVSD.Mercurial10、在使用ROS開發(fā)水下機器人系統(tǒng)時，需要考慮水的阻力和浮力等特殊因素。以下關于模型建立和控制算法調整的描述，正確的是：（）A.直接使用通用的機器人模型和控制算法，忽略水下環(huán)境的影響B(tài).在通用模型的基礎上，增加水動力參數進行修正C.開發(fā)全新的水下機器人專用模型和控制算法D.水下環(huán)境對機器人系統(tǒng)影響不大，無需特殊處理11、當使用ROS控制一個無人機進行自主飛行時，需要考慮空氣動力學、姿態(tài)控制和避障等多個方面。以下哪種控制算法和傳感器組合能夠提供穩(wěn)定和安全的飛行？（）A.PID控制器結合GPS和慣性傳感器B.模型預測控制器結合激光雷達和視覺傳感器C.自適應控制器結合超聲波傳感器和氣壓計D.以上都有可能12、當機器人與其他設備進行通信時，需要遵循特定的通信協(xié)議。假設機器人需要與一個工業(yè)控制器進行高速、實時的數據交換。以下哪種通信協(xié)議最適合這種應用場景？（）A.CAN總線B.ModbusC.Ethernet/IPD.Profibus13、ROS中的動作服務器（ActionServer）需要實現以下哪些回調函數？（）（）A.goal回調函數B.cancel回調函數C.feedback回調函數D.以上都是14、假設在一個復雜的機器人應用場景中，需要對機器人的運動軌跡進行精確規(guī)劃和控制。使用ROS提供的工具和功能，以下哪種方法能夠更好地實現這一目標？該場景中機器人需要避開多個動態(tài)障礙物，并在有限的時間內到達指定目標位置，同時滿足運動學和動力學約束。A.手動編寫運動控制代碼B.使用ROS中的MoveIt框架C.基于經驗進行軌跡試錯D.隨機生成運動軌跡15、以下哪個是機器人操作系統(tǒng)中用于處理機器人視覺識別信息的消息類型？（）（）A.vision_msgs/Detection2DB.geometry_msgs/PoseC.std_msgs/StringD.以上都不是16、在機器人的學習能力方面，強化學習是一種常用的方法。假設一個機器人需要通過不斷嘗試和反饋來學習最優(yōu)的行為策略。以下哪種強化學習算法在處理連續(xù)動作空間和高維狀態(tài)空間時表現較好？（）A.Q-learningB.SARSAC.DeepQNetwork（DQN）D.ProximalPolicyOptimization（PPO）17、ROS支持多種機器人硬件平臺。假設要將一個在模擬環(huán)境中開發(fā)的ROS程序移植到實際的機器人硬件上，以下關于移植過程中可能遇到的問題和解決方法的描述，正確的是：（）A.硬件驅動的差異可能導致通信問題，需要重新編寫驅動程序B.計算資源的限制可能影響程序性能，需要進行優(yōu)化和裁剪C.傳感器數據的格式和精度可能不同，需要進行數據適配和校準D.以上問題都可能出現，需要全面評估和針對性解決18、在ROS中，機器人的通信協(xié)議選擇對系統(tǒng)性能有一定影響。假設一個機器人系統(tǒng)需要在高帶寬和低延遲的要求下進行通信。以下關于ROS通信協(xié)議的描述，哪一項是不正確的？（）A.TCP協(xié)議適合于對數據可靠性要求高，但對實時性要求不高的場景B.UDP協(xié)議適合于實時性要求高，但可以容忍一定數據丟失的場景C.在ROS中只能使用TCP或UDP協(xié)議，不能使用其他自定義協(xié)議D.可以根據具體的應用需求選擇合適的通信協(xié)議或結合使用19、當在ROS中進行機器人的路徑規(guī)劃時，需要考慮環(huán)境中的障礙物和機器人的運動約束。假設機器人需要在一個復雜的室內環(huán)境中找到一條最優(yōu)路徑到達目標點。以下哪種路徑規(guī)劃算法在處理這種復雜環(huán)境時表現最佳？（）A.A*算法B.蟻群算法C.隨機漫步算法D.不進行路徑規(guī)劃，隨機移動20、在ROS框架下，對于機器人的軌跡跟蹤控制，以下哪種控制器能夠處理模型不確定性和外部干擾？（）A.自適應控制器B.滑模控制器C.魯棒控制器D.以上都是。假設機器人的模型存在參數變化和未知的外部干擾，需要一種控制器能夠保證軌跡跟蹤的精度和穩(wěn)定性，上述哪種控制器能夠更好地應對這些挑戰(zhàn)，并詳細說明其控制原理和在ROS中的實現方式21、在ROS中，進行機器人的仿真可以幫助開發(fā)者在實際硬件之前進行測試和驗證。假設需要對一個自主移動機器人在復雜環(huán)境中的行為進行仿真。以下關于ROS仿真的描述，哪一項是不正確的？（）A.Gazebo可以提供物理模擬，包括重力、摩擦力等B.可以在仿真環(huán)境中模擬傳感器的數據，如激光雷達和攝像頭C.仿真結果與實際硬件運行結果完全一致，無需進一步的實際測試D.可以通過修改仿真參數來模擬不同的環(huán)境和場景22、假設在ROS中開發(fā)一個用于工業(yè)生產的機器人手臂，需要實現高精度的軌跡跟蹤和力控制。為了達到這個要求，以下哪種控制方法和技術可能會被應用？（）A.基于模型的預測控制和力反饋B.先進的運動規(guī)劃算法和觸覺傳感器C.實時優(yōu)化控制和力/位混合控制D.以上都有可能23、在一個ROS系統(tǒng)中，需要實現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調度C.電池狀態(tài)監(jiān)測和節(jié)能算法D.以上都有可能24、在機器人的路徑規(guī)劃中，需要考慮動態(tài)障礙物的運動。假設一個機器人在移動過程中，周圍有其他移動的物體。以下哪種路徑規(guī)劃算法能夠實時更新路徑，以避開動態(tài)障礙物？（）A.動態(tài)窗口算法B.快速擴展隨機樹算法C.實時A*算法D.以上算法均可25、機器人操作系統(tǒng)中的節(jié)點可以通過哪種方式獲取參數服務器中的參數？（）（）A.命令行參數B.環(huán)境變量C.ROS參數服務器APID.以上都不是二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）說明ROS中的生物樣本采集機器人中的樣本保存技術。2、（本題5分）如何在ROS中優(yōu)化機器人的能耗效率？3、（本題5分）說明ROS中的系統(tǒng)性能瓶頸分析和優(yōu)化方法。4、（本題5分）簡述ROS中的系統(tǒng)安全性評估和驗證方法。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）使用ROS為停車場管理機器人設計一個車位狀態(tài)檢測和車輛引導系統(tǒng)。2、（本題5分）在ROS中設計一個機器人的手勢識別和響應系統(tǒng)。3、（本題5分）在ROS中創(chuàng)建一個巡檢機器人的圖像識別系統(tǒng)，能夠檢測設備異常。4、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個滸苔養(yǎng)殖場滸苔清理與防治機器人的高效清理與防治系統(tǒng)。5、（本題5分）在ROS環(huán)境下搭建一個考古挖掘機器人的精細挖掘與文物保護系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在機器人的玩具制造應