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《機器學習與模式識別C》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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ROS中，要對機器人的感知數據進行濾波處理，以下哪種濾波器常用于去除噪聲和干擾？（）A.均值濾波器B.中值濾波器C.高斯濾波器D.卡爾曼濾波器。假設機器人的傳感器數據存在大量隨機噪聲，需要在保留有用信息的同時有效地去除噪聲，上述哪種濾波器能夠更好地實現這一目標，并分析其濾波效果和在ROS中的實現方法2、在基于ROS的機器人項目中，需要對代碼進行版本控制和團隊協作開發。假設團隊成員分布在不同地區，需要頻繁地交流和合并代碼。以下哪種版本控制系統和協作方式最能提高開發效率和代碼質量？（）A.Git結合代碼審查和分支管理B.SVN結合集中式的代碼存儲C.不使用版本控制，通過郵件交流代碼D.各自開發，最后統一整合3、在機器人操作系統（ROS）中，當需要實現多個節點之間的同步通信時，以下哪種機制通常被采用？（）A.話題（Topic）B.服務（Service）C.動作（Action）D.參數服務器（ParameterServer）。假設多個機器人傳感器節點需要在特定時間間隔內同步發送數據進行融合處理，上述哪種通信機制能夠更好地滿足這種嚴格的同步需求，并說明其工作原理和優勢4、在使用ROS進行機器人仿真時，需要選擇一個合適的仿真環境來模擬真實的物理世界和機器人行為。假設要考慮多種物理效果、碰撞檢測和傳感器模擬的準確性，以下哪個仿真工具在ROS中是最適合的？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.Unity5、以下哪個是機器人操作系統中用于處理激光雷達數據的消息類型？（）（）A.sensor_msgs/LaserScanB.geometry_msgs/TwistC.std_msgs/Float32D.以上都不是6、ROS中的Gazebo可以模擬機器人與環境的物理交互。當需要模擬復雜的物理材質和力學特性時，以下哪種方法可以提高模擬的真實性？（）A.使用更精確的物理模型B.調整物理參數和摩擦系數C.引入第三方物理引擎D.以上方法都可以7、ROS中的任務調度策略對于系統資源的利用效率有很大影響。如果調度策略不合理，可能會導致什么情況？（）A.某些任務長時間等待，資源浪費B.系統性能提升C.任務執行更公平D.資源自動優化分配8、在一個使用ROS的多機器人系統中，如果機器人之間的通信協議選擇不當，可能會導致什么后果？（）A.通信延遲增加或通信失敗B.通信速度加快C.系統資源消耗降低D.機器人協作更順暢9、當在ROS中開發一個復雜的機器人應用時，需要對多個節點進行管理和調度。假設這個應用包含了感知、決策和執行等多個功能模塊，每個模塊由不同的節點實現。為了確保各個節點能夠高效協同工作，并且在出現故障時能夠進行有效的錯誤處理和恢復，以下哪種方法是最合適的？（）A.手動編寫大量的控制邏輯來協調節點B.使用ROS的內置工具和機制，如參數服務器和消息隊列C.依賴第三方的調度框架D.不進行特別的管理，讓節點自行運行10、在ROS框架下，對于機器人的動態環境適應能力，以下哪種技術能夠實時更新地圖和規劃路徑？（）A.即時定位與地圖構建（SLAM）B.動態窗口法C.基于采樣的規劃D.以上都是。假設機器人在動態環境中運行，環境中的障礙物可能會移動或出現新的障礙物，需要實時調整地圖和路徑規劃，上述哪種技術能夠提供更快速和有效的適應能力，并闡述其在ROS中的實現和應用11、ROS中的參數服務器（ParameterServer）常用于存儲和共享系統的配置參數。在一個多機器人協作的系統中，不同的機器人可能需要訪問相同的參數。當多個機器人同時嘗試修改同一個參數時，以下哪種情況最有可能發生？（）A.最后修改的機器人的參數值生效B.系統會隨機選擇一個機器人的修改值生效C.系統會拒絕所有的修改請求，以防止沖突D.系統會自動合并多個機器人的修改值12、在ROS中，為了實現機器人的自主定位，通常會使用多種傳感器融合的方法。假設同時使用激光雷達和里程計數據，以下哪種融合算法在ROS中較為常用？（）A.擴展卡爾曼濾波（EKF）B.粒子濾波C.蒙特卡羅方法D.蟻群算法13、在使用ROS開發機器人應用時，需要對機器人的運動進行規劃。假設機器人需要在一個復雜的環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劃？（）A.A*算法B.冒泡排序算法C.快速排序算法D.貪心算法14、在ROS中，節點的啟動和管理是通過特定的命令和工具實現的。假設一個機器人系統中有多個節點需要按照一定的順序啟動，并在運行過程中進行監控和調試。以下關于ROS節點管理的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用roslaunch命令來啟動多個節點，并設置它們的參數和運行環境B.通過ROS的節點管理器，可以查看節點的狀態、日志和通信情況C.節點在運行過程中出現故障時，ROS會自動重新啟動該節點，無需人工干預D.可以使用ROS提供的調試工具來查看節點內部的變量和數據15、ROS中的服務服務器（ServiceServer）需要實現以下哪些函數？（）（）A.處理請求的函數B.發送響應的函數C.兩者皆有D.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）解釋ROS中的行為決策模型。2、（本題5分）解釋ROS中的物理研究機器人中的運動控制策略。3、（本題5分）解釋ROS中的路徑平滑算法。4、（本題5分）ROS中的運動平滑性評估指標。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在一個食品冷凍倉庫，ROS被用于控制機器人進行貨物的存儲和取出。請詳細分析如何利用ROS實現低溫環境操作、貨物精準定位、冷凍保護以及與倉庫管理系統的有效交互，同時應對可能的冰霜和速度挑戰。2、（本題5分）在危險環境作業的機器人，如核輻射區域、火災現場等，分析機器人操作系統如何保障遠程操作人員的安全，實現可靠的通信和精確的控制，以及如何應對設備故障和突發情況。3、（本題5分）假設開發一個ROS驅動的家用清潔機器人，能夠自動清掃房間、避開家具并自主充電。詳細分析在ROS框架下，如何實現環境建模、路徑規劃、電源管理以及與智能家居系統的交互。4、（本題5分）在造紙工廠中，機器人參與紙漿攪拌、紙張成型和質量檢測等環節。綜合分析機器人操作系統在紙漿濃度控制、成型模具調整、質量缺陷識別和生產流程協調方面的技術要點，探討操作系統如何提升造紙生產的效率和產品質量。5、（本題5分）在港口裝卸作業中，機器人操作系統可提高貨物裝卸效率和安全性。請綜合分析其在集裝箱搬運、船舶裝卸等任務中的技術實現，研究港口環境對機器人的適應性要求、多機器人協同作業的調度策略，以及在惡劣天氣條件下的運行保障措施。四、設計題（本大題共4個小題，共4