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《機器學習及實踐》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20個小題，每小題1分，共20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、對于ROS中的機器人操作系統安全，以下哪種措施能夠有效地防止未經授權的訪問和控制？（）A.身份認證B.數據加密C.訪問控制D.以上都是。假設機器人系統涉及敏感信息和關鍵任務，需要采取一系列安全措施來保障系統的安全性和可靠性，上述哪些措施能夠共同發揮作用，有效地保護機器人操作系統，并說明其在ROS中的實現和配置方法2、ROS中的動作客戶端（ActionClient）需要實現以下哪些回調函數？（）（）A.active回調函數B.done回調函數C.feedback回調函數D.以上都是3、假設要在ROS中實現一個能夠自主探索未知環境的機器人，以下哪種地圖構建和更新方法能夠更好地適應環境的變化？（）A.增量式地圖構建B.全局地圖重建C.固定地圖，不更新D.隨機地圖生成請分別解釋每個選項在自主探索未知環境中的可行性和適應性4、ROS中的坐標變換在機器人控制中非常重要。假設機器人的傳感器坐標系和機械臂坐標系不同，需要進行坐標變換。以下哪種工具在ROS中常用于坐標變換的計算？（）A.tfB.cv_bridgeC.rospyD.message_filters5、在ROS中，進行機器人的軟件架構設計時，假設要考慮系統的可擴展性和可維護性。以下關于架構設計原則的描述，正確的是：（）A.采用緊耦合的架構，提高系統的性能B.設計分層架構，將不同功能模塊清晰分離C.優先考慮功能實現，架構設計不重要D.軟件架構對系統的可擴展性和可維護性沒有影響6、ROS中的服務（Service）通信模式常用于請求-響應類型的交互。假設有一個機器人的導航節點提供了一個獲取當前位置的服務，其他節點可以向其發送請求并獲取響應。以下關于ROS服務通信的描述，哪一項是不正確的？（）A.服務通信是一對一的，即一個服務請求只能由一個服務提供者響應B.服務請求和響應的數據類型是在定義服務時確定的，并且在通信過程中不能更改C.服務通信的響應時間通常比話題通信更快，因為它是直接的請求-響應模式D.多個服務請求可以同時發送給同一個服務提供者，服務提供者會按照發送的順序依次處理7、機器人操作系統中，用于管理機器人傳感器數據的模塊通常是？（）（）A.運動控制模塊B.感知模塊C.規劃模塊D.通信模塊8、當在ROS中開發機器人應用時，需要對機器人的模型進行描述。假設一個輪式移動機器人，需要定義其幾何形狀、關節結構和運動學參數等。以下關于ROS中機器人模型描述的方式，哪一項是不正確的？（）A.使用URDF（UnifiedRobotDescriptionFormat）文件來描述機器人的結構和參數B.可以在URDF文件中定義機器人的傳感器和執行器C.一旦定義了機器人的URDF模型，就不能對其進行修改和擴展D.可以使用第三方工具將CAD模型轉換為ROS可識別的URDF格式9、ROS中的仿真環境可以用于機器人的開發和測試。如果仿真環境與實際物理環境差異較大，會對實際應用產生什么影響？（）A.實際應用中機器人性能可能不如預期B.實際應用中機器人性能更好C.對實際應用沒有影響D.實際應用更易于調試10、ROS中的節點可以在不同的計算機上運行，通過網絡進行通信。當網絡延遲較大時，可能會影響系統的性能和穩定性。以下哪種方法可以減輕網絡延遲的影響？（）A.減少節點之間的數據傳輸量B.使用更高效的網絡協議C.在本地進行更多的計算和處理，減少遠程通信需求D.以上方法都可以11、機器人的自主學習能力對于適應新環境和任務非常重要。假設一個機器人需要在不同的房間內自主探索并學習環境的布局。以下哪種學習方法能夠幫助機器人快速建立環境模型，并不斷優化？（）A.監督學習B.無監督學習C.強化學習D.遷移學習12、ROS中的動作（Action）是一種用于長時間任務的通信機制。假設一個機器人需要執行一個復雜的搜索任務，其狀態包括正在搜索、找到目標和任務完成。以下關于動作通信的描述，正確的是？（）A.動作通信只能單向傳遞信息，從客戶端到服務器B.客戶端可以在任務執行過程中隨時取消任務C.服務器無法向客戶端反饋任務的中間狀態D.動作通信不支持任務的超時處理13、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定性，上述哪種控制器能夠更好地應對這些挑戰，并詳細說明其控制原理和在ROS中的實現方式14、ROS中的動態重新配置（DynamicReconfigure）功能允許在運行時修改節點的參數。假設一個機器人的運動速度參數需要根據環境實時調整，以下關于動態重新配置的描述，正確的是？（）A.動態重新配置只能在節點啟動前進行設置，運行時無法修改B.可以通過圖形界面或命令行工具進行參數的動態修改C.動態重新配置會導致節點重新初始化，影響系統性能D.不是所有的參數都支持動態重新配置，需要在代碼中特別指定15、假設在ROS中開發一個用于極地考察的機器人，需要應對極寒、大風和低光照等極端環境。以下哪種技術和裝備可能會被用于極地機器人？（）A.耐寒材料和保溫結構B.抗風設計和能源存儲C.低光照視覺系統和導航設備D.以上都有可能16、假設在ROS中開發一個用于空間探索的機器人，需要應對極端的溫度、輻射和通信延遲等問題。以下哪種技術和設計方法可能有助于解決這些挑戰？（）A.熱防護設計和抗輻射電子設備B.自主決策算法和深空通信協議C.能源管理系統和容錯設計D.以上都有可能17、機器人在執行重復任務時，容易出現疲勞和磨損，影響其性能和壽命。假設一個機器人需要長時間進行同一種裝配操作。以下哪種方法能夠有效地監測機器人的健康狀況，并提前預測可能的故障？（）A.基于振動分析的監測B.基于溫度監測的診斷C.基于電流監測的評估D.以上方法綜合運用18、假設在一個ROS驅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19、在基于ROS的機器人團隊開發中，需要制定統一的代碼規范和開發流程。假設團隊成員具有不同的開發習慣和經驗水平。以下哪種方式在確保代碼質量和開發效率方面最為有效？（）A.制定詳細的代碼規范文檔和培訓團隊成員B.允許團隊成員自由發揮，不做統一要求C.參考其他項目的代碼規范，不完全適應本項目D.不制定代碼規范，后期統一修改20、在使用ROS進行機器人的遠程監控和控制時，需要確保數據傳輸的安全性和保密性。以下哪種加密和認證方法能夠有效地保護通信內容不被竊取和篡改？（）A.不進行加密和認證B.使用簡單的對稱加密算法C.采用公鑰基礎設施（PKI）進行加密和認證D.依靠網絡防火墻進行保護二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）ROS中的自主導航可靠性保障。2、（本題5分）簡述ROS中的氣象預報精準預測機器人中的預測模型改進。3、（本題5分）解釋ROS中的地質勘探樣本分析機器人中的分析算法選擇。4、（本題5分）解釋ROS中的海洋科學研究機器人中的防水設計。5、（本題5分）解釋ROS中的群體機器人協作算法。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）開發一個使用ROS的飲料廠灌裝機器人的精準灌裝與液位控制系統。2、（本題5分）設計一個使用ROS的燈具廠燈具組裝機器人的快速組裝與調試系統。3、（本題5分）利用ROS開發一個鯧魚養殖場鯧魚捕撈機器人的高效捕撈與保鮮系統。4、（本題5分）在ROS框架下，為沙漠救援機器人設計一個被困人員定位和救援路徑規劃系統。5、（本題5分）利用ROS開發一個機器人的智能燈光控制系統，根據環境光線調整燈光。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）對于人形機器人，機器人操作系統的復雜度和性能要求更高。請綜合分析在實現人體動作模擬、平衡控制、情感交互等方面的技術難點和解決方案，探討人形機器人在娛樂、養老等領域的應用價值和社會影響，以及面臨的倫理和法律爭議。