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《機器學習與知識發現》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、在ROS控制的機器人康復訓練系統中，如果訓練模式設置不合理，會對患者的康復效果產生怎樣的影響？（）A.康復效果不佳或產生副作用B.加速康復進程C.系統自動調整訓練模式D.對康復沒有影響2、在ROS中，進行機器人的軌跡規劃時，需要考慮機器人的動力學約束。假設機器人的關節具有速度和加速度限制，以下哪種軌跡規劃方法能夠滿足這些約束？（）A.三次樣條曲線規劃，能夠保證連續性但不一定滿足動力學約束B.基于模型預測控制（MPC）的規劃方法，能夠考慮動力學約束C.直線插補規劃，簡單但無法滿足復雜的約束條件D.以上方法都不能滿足動力學約束，需要特殊設計3、在ROS中，為了提高機器人系統的可靠性和容錯性，通常會采用分布式架構。假設一個分布式機器人系統中的某個節點出現故障，以下哪種機制可以幫助系統繼續運行而不受到嚴重影響？（）A.故障節點會自動重啟，并恢復到故障前的狀態B.其他節點會接管故障節點的任務，保證系統功能的完整性C.系統會停止所有操作，等待故障節點修復后再繼續運行D.系統會切換到一個備用的完全相同的機器人系統，繼續執行任務4、當在ROS中處理機器人的大規模數據存儲和檢索時，例如長期的運行數據和日志，以下哪種數據庫技術能夠提供高效和可靠的解決方案？（）A.關系型數據庫，如MySQLB.非關系型數據庫，如MongoDBC.本地文件存儲，不使用數據庫D.內存數據庫，如Redis5、假設在一個ROS驅動的倉儲機器人系統中，貨架布局發生變化但未及時更新到系統中，會對機器人的取貨操作產生什么影響？（）A.機器人可能無法準確找到貨物B.取貨效率提高C.機器人自動適應新布局D.系統性能優化6、ROS支持機器人的分布式感知和協同決策。假設多個機器人需要共同感知一個大范圍的環境并做出統一的決策。以下哪種分布式感知和決策算法的結合能夠最有效地實現這一目標？（）A.基于共識的分布式感知和投票決策算法B.每個機器人獨立感知和決策，然后匯總C.隨機選擇一個機器人作為主導進行感知和決策D.不進行分布式感知和協同決策7、在ROS中，當需要對機器人的感知數據進行融合，例如將激光雷達數據、攝像頭圖像和慣性測量單元（IMU）數據進行綜合處理，以獲得更準確的環境模型，以下哪種方法是常用且有效的？（）A.簡單地將數據疊加B.使用卡爾曼濾波算法C.隨機選擇一種數據作為主要依據D.不進行數據融合，單獨處理每種數據8、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9、在一個基于ROS的機器人抓取任務中，如果抓取力度的控制不準確，可能會導致什么結果？（）A.物體掉落或抓取損壞B.抓取更牢固C.系統自動調整抓取力度D.提高抓取效率10、假設要在ROS中開發一個能夠適應不同地形和環境的移動機器人，需要對機器人的底盤控制進行優化。以下哪種控制算法能夠更好地處理地形變化和不確定性，提高機器人的通過性和穩定性？（）A.PID控制算法B.模糊控制算法C.開環控制算法D.不進行控制算法優化，使用默認設置11、以下哪個是機器人操作系統中用于可視化機器人狀態的工具？（）（）A.RVizB.GazeboC.rqt_graphD.以上都是12、ROS中的參數服務器（ParameterServer）用于存儲和管理全局參數。假設一個機器人系統有多個節點需要訪問相同的配置參數，以下關于參數服務器使用的描述，正確的是：（）A.每個節點都應該獨立存儲參數，避免依賴參數服務器，以提高可靠性B.參數服務器能夠方便地實現參數的共享和動態修改，適合這種多節點訪問的情況C.參數服務器會增加系統的復雜性，應盡量減少使用，通過消息傳遞參數D.參數服務器只適用于存儲少量關鍵參數，對于大量參數不適用13、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14、以下哪個是機器人操作系統中用于處理圖像數據的消息類型？（）（）A.sensor_msgs/ImageB.geometry_msgs/PoseC.std_msgs/Int32D.以上都不是15、ROS中的消息（Message）定義了節點之間通信的數據格式。假設需要傳輸一個包含機器人關節角度、速度和扭矩的復雜數據結構，以下關于消息定義的描述，正確的是？（）A.消息定義只能使用基本數據類型，如整數和浮點數B.可以自定義消息類型，包含多個字段和復雜的數據結構C.消息定義一旦確定，就不能修改，否則會導致通信錯誤D.不同的節點必須使用相同的消息類型進行通信，不能自定義16、在ROS環境下，為了實現機器人之間的安全交互和碰撞避免，需要采用有效的感知和規劃方法。以下哪種技術和策略可能會被用于此目的？（）A.多傳感器融合和碰撞檢測算法B.安全距離模型和動態路徑調整C.基于意圖預測的交互控制D.以上都有可能17、在機器人的運動學建模中，需要準確描述關節之間的關系。假設一個具有多個旋轉關節和移動關節的機器人手臂。以下哪種運動學建模方法能夠簡潔地表示這種復雜的結構，并方便進行運動分析？（）A.正向運動學B.逆向運動學C.雅克比矩陣D.微分運動學18、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19、當在ROS中開發一個需要與外部系統進行集成的機器人應用時，例如與工業自動化設備或其他軟件系統進行交互。以下哪種接口和協議的選擇能夠最有效地實現這種集成，同時保證數據的準確性和實時性？（）A.使用標準的工業通信協議，如ModbusB.自定義專用的接口和協議C.依賴中間件進行數據轉換和傳輸D.不進行集成，獨立運行20、在機器人的控制系統中，模型不確定性是一個常見的問題。假設機器人的動力學模型存在一定的誤差。以下哪種控制方法能夠對模型不確定性具有較強的魯棒性，保證系統的穩定性和性能？（）A.滑?？刂艬.自適應控制C.魯棒控制D.以上方法均可二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）ROS中的控制器（Controller）如何實現對機器人的控制？2、（本題5分）解釋ROS中如何處理機器人的碰撞檢測。3、（本題5分）如何在ROS中處理機器人的復雜環境交互？4、（本題5分）簡述ROS中的環境質量評估機器人中的數據融合技術。5、（本題5分）簡述ROS中的傳感器集成方法。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的蝦苗養殖場蝦苗投喂與健康監測機器人的精準投喂與疾病預警系統。2、（本題5分）在ROS框架下，為森林防蟲機器人設計一個蟲害監測和防治藥物投放系統。3、（本題5分）設計一個使用ROS的家具廠木材切割機器人的精準切割與尺寸控制系統。4、（本題5分）基于ROS設計一個面粉廠面粉裝袋機器人的無塵裝袋與封口系統。5、（本題5分）基于ROS設計一個石花菜養殖場石花菜采摘機器人的精準采摘與分類系統。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在印刷包裝行業，機器人操作系統在物料搬運、印刷質量檢測和包裝作業中發揮作用。請綜合分析其在高速作業、精準定位、質量控制等方面的技術創新，研究印刷包裝機器人在提高生產自動化水平和產品質量一致性方面的優勢，以及在不同印刷包裝工藝中的應用特點和適應性問題。2、（本題10分）隨著5G通