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《機器學習B》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一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30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、以下哪個是機器人操作系統中用于處理機器人運動規劃信息的消息類型？（）（）A.moveit_msgs/MotionPlanB.geometry_msgs/PoseC.std_msgs/StringD.以上都不是2、在ROS環境中，對于機器人的故障診斷和錯誤處理，需要一種有效的機制來檢測和報告異常情況。假設機器人在運行過程中出現硬件故障或軟件錯誤，以下哪種方法能夠及時發現并通知相關人員？（）A.定期人工檢查B.依靠機器人自動恢復，不進行報告C.使用ROS的日志系統和監控工具D.忽略故障，繼續運行3、當為機器人設計抓取動作時，需要考慮物體的形狀、重量和表面特性。假設機器人需要抓取各種不規則形狀的物體，表面材質不同且重量分布不均勻。以下哪種抓取策略能夠適應這種多樣性，并確保抓取的穩定性？（）A.平行夾爪抓取B.多指靈巧抓取C.真空吸附抓取D.磁吸抓取4、在使用ROS進行機器人的實時控制時，需要考慮系統的實時性要求。假設系統對控制周期有嚴格的限制，以下關于實現實時控制的方法，正確的是：（）A.使用ROS的默認配置，不進行特殊優化B.采用實時操作系統（RTOS）與ROS結合，滿足實時性要求C.降低控制算法的復雜度，犧牲精度以保證實時性D.實時控制在ROS中無法實現，需要更換開發框架5、當機器人與其他設備進行通信時，需要遵循特定的通信協議。假設機器人需要與一個工業控制器進行高速、實時的數據交換。以下哪種通信協議最適合這種應用場景？（）A.CAN總線B.ModbusC.Ethernet/IPD.Profibus6、在ROS中，機器人的軟件架構設計需要考慮可擴展性和靈活性。假設一個機器人系統需要不斷添加新的功能和模塊。以下關于ROS軟件架構的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以采用分層架構，將不同功能劃分到不同的層次B.微服務架構在ROS中不適用，因為會增加系統的復雜性C.軟件架構應該便于新模塊的集成和現有模塊的修改D.可以使用插件機制來實現功能的動態擴展和替換7、在使用ROS進行機器人開發時，需要對代碼進行調試和日志記錄。假設一個節點在運行時出現異常，以下哪種方法可以幫助快速定位問題？（）A.打印大量的調試信息到控制臺B.使用ROS提供的調試工具，如rqt_debugC.重新編寫代碼，逐步排查問題D.忽略異常，繼續運行，觀察后續結果8、ROS支持機器人的深度學習應用，例如圖像識別和語音處理。假設要在機器人上部署一個深度學習模型，需要考慮模型的大小、計算量和實時性要求。以下哪種深度學習框架和模型壓縮方法的選擇最為合適？（）A.TensorFlow結合模型量化B.PyTorch結合模型剪枝C.自行開發深度學習框架和不進行模型壓縮D.選擇大型復雜的模型，不考慮資源限制9、在ROS系統中，對于機器人的任務優先級分配，以下哪種策略能夠更好地平衡不同任務的需求？（）A.固定優先級B.動態優先級C.隨機優先級D.不設置優先級請詳細說明每個優先級分配策略在任務管理中的效果和適用場景10、當在ROS中開發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系統進行集成。假設要考慮識別準確率、合成質量和與ROS的兼容性，以下哪個選項是最優的？（）A.開源的語音引擎，如CMUSphinxB.商業的語音引擎，如NuanceC.自行開發語音引擎D.不集成語音功能，使用文本輸入11、在機器人操作系統中，用于控制機器人速度的消息類型通常是？（）（）A.geometry_msgs/TwistB.sensor_msgs/ImageC.std_msgs/StringD.以上都不是12、ROS中的RViz可視化工具可以用于展示機器人的狀態和數據。當需要同時展示多個不同類型的數據，并且要求能夠交互地調整顯示效果時，以下哪種方式是最有效的？（）A.使用多個不同的RViz窗口分別顯示不同的數據B.在一個RViz窗口中創建多個面板來顯示不同的數據C.使用自定義的插件來擴展RViz的顯示功能D.以上方法都可以13、在ROS中，進行機器人的任務規劃時，需要將高層的任務目標分解為具體的動作序列。假設一個機器人需要完成一個物品搬運的任務。以下關于ROS任務規劃的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用基于狀態機的方法來進行任務規劃B.任務規劃需要考慮環境的不確定性和變化C.一旦任務規劃完成，就不能在執行過程中進行修改和調整D.可以使用人工智能算法，如強化學習，來優化任務規劃策略14、在ROS中，部署機器人系統到實際硬件上需要考慮許多因素。假設一個機器人系統已經在開發環境中完成開發，準備部署到實際的機器人平臺上。以下關于ROS部署的描述，哪一項是不正確的？（）A.需要將ROS軟件包編譯為適合目標硬件平臺的二進制文件B.硬件的驅動程序和配置需要與ROS系統進行適配和集成C.部署過程中不需要考慮電源管理和散熱等硬件相關的問題D.可以使用遠程調試工具在部署后對機器人進行監控和調試15、ROS支持分布式計算，如果在分布式環境中節點之間的網絡帶寬有限，會對系統產生什么影響？（）A.數據傳輸延遲，影響系統性能B.系統自動擴展帶寬C.對系統沒有明顯影響D.計算速度加快二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）解釋如何將ROS與深度學習框架集成。2、（本題5分）解釋ROS中的實時性要求和實現方法。3、（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。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在水下探測領域，水下機器人面臨著高壓、通信受限等特殊挑戰。仔細分析機器人操作系統在水壓適應、水聲通信、導航定位和動力控制方面的技術難點，討論操作系統如何保障水下機器人的穩定運行和有效數據采集。2、（本題5分）機器人操作系統中的實時性要求對于某些關鍵任務至關重要。綜合分析如何保證系統在數據采集、處理和控制指令發送等環節的低延遲和確定性，以及采用的實時調度算法和優化策略。3、（本題5分）在一個風電場，ROS驅動的機器人用于風機葉片的檢測和維護。仔細分析ROS在高空作業安全、葉片損傷評估、復雜環境適應以及維護計劃制定方面的挑戰和應對策略。4、（本題5分）隨著機器人在舞臺表演中的創新應用，如舞蹈表演、戲劇演出等，機器人操作系統需要具備藝術表現力和精準的動作控制。請詳細綜合分析其在動作編排、情感表達、與演員和舞臺設備的協同等方面的技術實現，探討舞臺表演機器人在豐富藝術形式和提升觀眾體驗方面的潛力，以及在藝術創作和表演中的技術難度和創新方向。5、（本題5分）在康復醫療領域，機器人操作系統在輔助康復訓練方面發揮著重要作用。請深入綜合分析其在為患者提供個性化訓練方案、實時監測康復進展、調整訓練強度等方面的技術優勢，研究康復機器人在提高康復效果和減輕醫護人員工作負擔方面的價值，以及在臨床應用中的安全