學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共2頁塔里木大學(xué)《機器學(xué)習(xí)A》2024-2025學(xué)年第一學(xué)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、假設(shè)在ROS中開發(fā)一個用于醫(yī)療康復(fù)的機器人，需要實現(xiàn)精確的力控制和柔順運動，以適應(yīng)患者的不同需求和身體狀況。以下哪種控制方法和傳感器可能會被用于力感知和控制？（）A.力傳感器和阻抗控制B.位置傳感器和力/位混合控制C.觸覺傳感器和自適應(yīng)控制D.以上都有可能2、在使用ROS進行機器人開發(fā)時，需要對機器人的運動進行規(guī)劃。假設(shè)要讓機器人在一個復(fù)雜的環(huán)境中避開障礙物到達目標點，以下哪種運動規(guī)劃算法可能最為適用？（）A.A*算法，能夠快速找到最短路徑，但可能陷入局部最優(yōu)B.人工勢場法，計算簡單但容易在狹窄通道中出現(xiàn)抖動C.快速隨機樹（RRT）算法，適用于高維空間但路徑可能不夠平滑D.以上算法都不適用，需要開發(fā)新的算法3、ROS中的導(dǎo)航棧（NavigationStack）通常包括以下哪些部分？（）（）A.全局規(guī)劃器B.局部規(guī)劃器C.控制器D.以上都是4、ROS中的動作目標（ActionGoal）通常包含以下哪些信息？（）（）A.目標狀態(tài)B.執(zhí)行時間C.兩者皆有D.以上都不是5、機器人操作系統(tǒng)中的節(jié)點可以通過哪種方式進行多線程編程？（）（）A.C++標準庫多線程B.Python的threading模塊C.ROS的多線程機制D.以上都是6、ROS中的服務(wù)服務(wù)器（ServiceServer）需要實現(xiàn)以下哪些函數(shù)？（）（）A.處理請求的函數(shù)B.發(fā)送響應(yīng)的函數(shù)C.兩者皆有D.以上都不是7、在使用ROS進行機器人的視覺導(dǎo)航時，需要對圖像進行預(yù)處理。以下哪種預(yù)處理操作可以提高導(dǎo)航的準確性？（）A.圖像去噪B.圖像增強C.圖像分割D.以上操作都可能有幫助8、在ROS系統(tǒng)中，對于機器人的自主決策能力提升，以下哪種方法能夠使機器人在復(fù)雜情況下做出更明智的選擇？（）A.增加決策規(guī)則B.基于案例的推理C.深度學(xué)習(xí)決策模型D.隨機決策請分別闡述每個選項在提升自主決策能力方面的作用和潛在問題9、在機器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點之間通過話題（Topic）進行通信。假設(shè)一個機器人系統(tǒng)中有兩個節(jié)點，一個負責(zé)傳感器數(shù)據(jù)采集，另一個負責(zé)數(shù)據(jù)分析。如果傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點發(fā)布的話題消息頻率過高，可能會導(dǎo)致什么問題？（）A.數(shù)據(jù)分析節(jié)點處理不過來，造成數(shù)據(jù)丟失B.系統(tǒng)性能提升，響應(yīng)速度加快C.通信鏈路堵塞，系統(tǒng)崩潰D.對系統(tǒng)沒有明顯影響10、當(dāng)使用ROS開發(fā)多機器人協(xié)作系統(tǒng)時，以下哪種通信模式能夠?qū)崿F(xiàn)高效的任務(wù)分配和協(xié)調(diào)？（）A.廣播模式B.組播模式C.發(fā)布/訂閱模式D.請求/響應(yīng)模式。假設(shè)多個機器人需要根據(jù)環(huán)境變化動態(tài)地分配任務(wù)，快速共享信息和協(xié)同工作，上述哪種通信模式能夠提供更靈活和實時的協(xié)作支持，并分析其在多機器人系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢11、在機器人操作系統(tǒng)中，用于設(shè)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12、在一個ROS系統(tǒng)中，需要實現(xiàn)機器人的視覺伺服控制，即根據(jù)視覺反饋來調(diào)整機器人的運動。以下哪種視覺特征和控制算法可能會被用于視覺伺服？（）A.基于圖像的特征和比例積分微分控制B.基于深度信息的特征和模型預(yù)測控制C.基于目標跟蹤的特征和自適應(yīng)控制D.以上都有可能13、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個具有人機交互功能的機器人時，需要選擇一種合適的用戶界面（UI）框架來實現(xiàn)與用戶的通信和控制指令輸入。假設(shè)要考慮界面的美觀性、易用性和與ROS系統(tǒng)的集成性，以下哪個UI框架是較好的選擇？（）A.QtB.TkinterC.GTK+D.wxWidgets14、ROS中的服務(wù)請求（ServiceRequest）可以包含以下哪些數(shù)據(jù)類型？（）（）A.基本數(shù)據(jù)類型B.自定義消息類型C.兩者皆可D.以上都不是15、在基于ROS的機器人視覺SLAM（同時定位與地圖構(gòu)建）系統(tǒng)中，當(dāng)面臨快速運動和大場景時，以下哪種方法能夠提高系統(tǒng)的精度和魯棒性？（）A.多傳感器融合B.優(yōu)化特征提取C.增加地圖點數(shù)量D.降低計算復(fù)雜度請分別解釋每個選項在應(yīng)對快速運動和大場景時的效果和影響16、在使用ROS開發(fā)機器人應(yīng)用時，需要對機器人的運動進行規(guī)劃。假設(shè)機器人需要在一個復(fù)雜的環(huán)境中避開障礙物到達目標位置。以下哪種算法常用于機器人的路徑規(guī)劃？（）A.A*算法B.冒泡排序算法C.快速排序算法D.貪心算法17、在基于ROS的機器人應(yīng)用中，需要對機器人的故障進行診斷和容錯處理。假設(shè)機器人在運行過程中出現(xiàn)了傳感器故障或通信中斷等問題，以下哪種故障診斷和容錯方法能夠最大程度地減少對任務(wù)的影響并保證機器人的安全？（）A.基于模型的故障診斷和備份系統(tǒng)切換B.基于規(guī)則的故障診斷和手動恢復(fù)C.不進行故障診斷，等待故障自行恢復(fù)D.忽略故障，繼續(xù)運行18、在一個ROS驅(qū)動的機器人抓取任務(wù)中，需要精確控制機械手的抓取力度。以下哪種傳感器可以提供有關(guān)抓取力度的信息？（）A.壓力傳感器B.扭矩傳感器C.位置傳感器D.速度傳感器19、在ROS中，為了實現(xiàn)機器人的高效編程和復(fù)用，常常使用功能包（Package）來組織代碼和資源。假設(shè)開發(fā)了一個用于機器人視覺識別的功能包，以下關(guān)于功能包的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，哪一項是錯誤的？（）A.功能包通常包含源代碼、頭文件、配置文件、啟動文件和數(shù)據(jù)文件等B.可以在功能包的CMakeLists.txt或package.xml文件中指定依賴關(guān)系和編譯選項C.功能包中的代碼必須遵循特定的編程規(guī)范和風(fēng)格，以保證兼容性D.一個功能包只能包含一個節(jié)點，不能包含多個相關(guān)的功能模塊20、在ROS中，用于發(fā)布機器人關(guān)節(jié)角度的話題名稱通常是（）（）A./joint_statesB./odomC./tfD./scan21、在ROS中，要實現(xiàn)機器人的分布式計算和控制，以下哪種技術(shù)能夠有效地管理節(jié)點之間的通信和資源分配？（）A.ROSMasterB.DockerC.KubernetesD.MPI。假設(shè)一個大規(guī)模的機器人系統(tǒng)由多個計算節(jié)點組成，需要高效地協(xié)調(diào)各個節(jié)點的工作，合理分配計算資源，上述哪種技術(shù)能夠提供更強大的分布式支持，并說明其在ROS中的應(yīng)用和優(yōu)勢22、在機器人的通信網(wǎng)絡(luò)中，需要保證數(shù)據(jù)的安全性和完整性。假設(shè)機器人系統(tǒng)涉及敏感信息的傳輸。以下哪種加密和認證技術(shù)能夠有效地保護通信內(nèi)容，防止數(shù)據(jù)泄露和篡改？（）A.RSA加密算法B.AES加密算法C.數(shù)字簽名技術(shù)D.以上技術(shù)均可23、當(dāng)在ROS中開發(fā)機器人的導(dǎo)航功能時，以下哪種地圖表示方法常用于描述環(huán)境信息？（）A.柵格地圖B.拓撲地圖C.特征地圖D.語義地圖。假設(shè)機器人需要在大型室內(nèi)環(huán)境中自主導(dǎo)航，地圖需要同時包含空間布局和語義信息，上述哪種地圖表示方法能夠提供更全面和有效的導(dǎo)航支持，并解釋其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和生成方法24、ROS中的參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）使用哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲參數(shù)？（）（）A.字典B.列表C.數(shù)組D.樹25、在一個ROS驅(qū)動的農(nóng)業(yè)機器人系統(tǒng)中，需要根據(jù)不同的農(nóng)作物和地形進行作業(yè)。以下哪種方法可以提高機器人的適應(yīng)性？（）A.使用機器學(xué)習(xí)算法進行自適應(yīng)控制B.預(yù)定義多種作業(yè)模式供選擇C.在線調(diào)整機器人的參數(shù)D.以上方法都可以二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）簡述ROS中的機器人描述格式（URDF）。2、（本題5分）ROS中的動態(tài)障礙物處理方法。3、（本題5分）如何將外部算法集成到ROS系統(tǒng)中？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(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）基于ROS構(gòu)建一個醫(yī)療機器人的手術(shù)輔助系統(tǒng)，能夠精確控制器械的運動。2、（本題5分）基于ROS設(shè)計一個農(nóng)田灌溉機器人的精準灌溉與水量控制系統(tǒng)。3、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個鯧魚養(yǎng)殖場鯧魚捕撈機器人的高效捕撈與保鮮系統(tǒng)。4、（本題5分）設(shè)計一個基于ROS的雪地救援機器人的雪地行走與定位系統(tǒng)。5、（本題5分）在ROS環(huán)境下搭建一個啤酒廠啤酒瓶清洗機器人的高效清洗與干燥系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）機器人操作系統(tǒng)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸興起，如機器人編程教育、輔助教學(xué)等。綜合分析其如何為學(xué)生提供直觀、易用的編程接口，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維和創(chuàng)新能力，以及