自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁周口師范學院《機器學習與混合現實》

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批閱人一、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、當使用ROS開發多機器人協作系統時，以下哪種通信模式能夠實現高效的任務分配和協調？（）A.廣播模式B.組播模式C.發布/訂閱模式D.請求/響應模式。假設多個機器人需要根據環境變化動態地分配任務，快速共享信息和協同工作，上述哪種通信模式能夠提供更靈活和實時的協作支持，并分析其在多機器人系統中的應用優勢2、假設要在ROS中開發一個能夠在復雜環境中自主探索的機器人，需要實現環境感知、地圖構建和路徑規劃的集成。以下哪種技術和方法的組合能夠最有效地實現這一目標？（）A.使用激光雷達進行環境感知，基于柵格地圖進行路徑規劃B.依靠視覺傳感器感知環境，利用拓撲地圖規劃路徑C.隨機感知環境，不構建地圖，直接規劃路徑D.不進行自主探索，按照預設路線移動3、在機器人操作系統（ROS）中，節點（Node）是基本的計算單元。假設一個機器人系統中有多個節點負責不同的任務，如傳感器數據采集、運動控制和路徑規劃等。當一個新的節點需要與已存在的節點進行通信時，通常會使用以下哪種方式？（）A.共享內存B.消息隊列C.發布/訂閱（Publish/Subscribe）模式D.遠程過程調用（RPC）4、ROS中的動作反饋（ActionFeedback）通常包含以下哪些信息？（）（）A.任務進度B.中間狀態C.兩者皆有D.以上都不是5、ROS中的機器人模型可以通過URDF（統一機器人描述格式）來定義。假設要精確描述一個具有復雜結構和關節的機器人，包括其幾何形狀、慣性參數和關節限制等。以下哪種方法在創建準確和完整的URDF文件時最為有效？（）A.手動編寫URDF文件，根據測量和計算填寫參數B.使用圖形化的建模工具自動生成URDF文件C.參考其他類似機器人的URDF文件進行修改D.不使用URDF，采用其他模型描述方式6、在基于ROS的機器人項目中，需要對機器人的軟件進行測試和驗證，以確保其功能的正確性和穩定性。以下哪種測試方法能夠全面地覆蓋各種可能的輸入和場景，提高測試的有效性？（）A.手動隨機測試B.基于單元測試的方法C.結合模擬環境進行集成測試D.不進行測試，直接部署7、ROS中的參數服務器（ParameterServer）使用哪種數據結構存儲參數？（）（）A.字典B.列表C.數組D.樹8、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9、當在ROS中進行機器人路徑規劃時，以下哪種算法常用于在復雜環境中找到最優路徑？（）A.A*算法B.Dijkstra算法C.RRT算法D.蟻群算法。假設機器人需要在充滿障礙物的室內環境中快速找到一條從起始點到目標點的最短且無碰撞路徑，同時考慮環境的動態變化，上述哪種算法更適合，并闡述其特點和適用場景10、ROS中的機器人操作系統性能評估需要綜合考慮多個指標。以下哪個指標對于衡量系統的實時響應能力是最關鍵的？（）A.任務完成時間B.系統吞吐量C.響應延遲D.資源利用率11、ROS中的TF（TransformFrame）庫用于管理機器人不同部件之間的坐標變換。當機器人的結構發生變化時，以下哪種方法可以快速更新TF樹？（）A.手動重新配置TF關系B.使用自動檢測和更新機制C.重新啟動整個ROS系統D.以上方法都不太可行12、在ROS中，對于機器人的任務調度和資源分配，需要考慮多個并發的任務和有限的計算資源。假設有多個不同優先級的任務同時請求資源，以下哪種調度策略能夠更好地平衡系統性能和任務的及時性？（）A.先到先服務調度B.優先級調度C.隨機調度D.平均分配資源調度13、假設在一個基于ROS的機器人項目中，需要對機器人的傳感器數據進行實時處理和融合，比如激光雷達、攝像頭和慣性測量單元的數據，以實現精確的環境感知和導航。在這種情況下，以下哪種數據處理技術和算法框架可能會被廣泛應用？（）A.卡爾曼濾波B.粒子濾波C.深度學習框架D.以上都有可能14、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15、在ROS中，為了提高機器人系統的性能和實時性，通常會對節點進行優化。假設一個節點處理大量數據導致性能瓶頸，以下哪種優化方法可能最為有效？（）A.減少節點之間的通信次數B.使用更復雜的算法來處理數據C.增加節點的數量來分擔任務D.降低數據的采樣頻率16、ROS支持多種傳感器的集成和數據處理。假設一個移動機器人需要同時使用激光雷達、攝像頭和慣性測量單元（IMU）來感知環境。在融合這些傳感器的數據以獲得更全面和準確的環境信息時，以下哪種數據融合算法和框架最適合？（）A.簡單的加權平均法B.卡爾曼濾波C.粒子濾波D.不進行數據融合，分別處理各個傳感器數據17、ROS支持多機器人協作的應用開發。假設要實現多個機器人之間的任務分配和協調工作，以下關于協作策略和通信機制的選擇，正確的是：（）A.采用集中式控制策略，由一個中心節點進行任務分配和協調B.采用分布式控制策略，每個機器人自主決策并通過通信協商C.混合使用集中式和分布式策略，根據任務特點靈活選擇D.多機器人協作無法實現有效的任務分配和協調18、當在ROS中開發機器人的導航功能時，以下哪種地圖表示方法常用于描述環境信息？（）A.柵格地圖B.拓撲地圖C.特征地圖D.語義地圖。假設機器人需要在大型室內環境中自主導航，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航支持，并解釋其數據結構和生成方法19、當在ROS中開發一個需要與人類進行密切交互的服務機器人時，以下哪種人機交互界面設計原則是最為重要的？（）A.簡潔直觀B.功能豐富C.色彩鮮艷D.動畫效果多請解釋每個選項在人機交互中的作用和重要性，并說明為何某個選項最為關鍵20、ROS支持多種機器人平臺。假設有一個輪式移動機器人和一個足式機器人，它們在使用ROS進行控制時，以下關于平臺差異的描述，正確的是？（）A.控制算法可以完全相同，無需針對不同平臺進行修改B.輪式機器人的運動模型比足式機器人簡單，因此控制更容易C.足式機器人在ROS中的配置和參數調整與輪式機器人完全不同D.不同平臺的機器人在使用相同的傳感器時，數據處理方式相同二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）ROS中的觸覺反饋處理。2、（本題5分）ROS在木材加工機器人中的實現。3、（本題5分）ROS中的虛擬環境訓練方法。4、（本題5分）描述ROS在電子制造機器人中的應用。5、（本題5分）說明ROS中的化學試劑精確調配機器人中的調配誤差降低。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在ROS中構建一個鋼鐵廠鋼坯搬運機器人的高溫防護與搬運系統。2、（本題5分）設計一個使用ROS的海帶養殖場海帶收割與晾曬機器人的自動收割與晾曬系統。3、（本題5分）基于ROS構建一個螃蟹種苗養殖場種苗喂養與疾病防控機器人的科學喂養與疾病預防系統。4、（本題5分）開發一個使用ROS的牡蠣養殖場牡蠣采集機器人的高效采集與分揀系統。5、（本題5分）使用ROS為建筑施工機器人設計一個材料搬運和精準放置系統。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）ROS在機器人的物流配送應用中，如何優化路徑規劃和應對交通擁堵等動態因素。請綜合分析相關的算法和策略，以及ROS在提高配送效率和降低成本方面的作用。2、（本題