2025年3月青少年機器人技術(shù)等級考試(二級)實際操作真題試卷及答案一、搭建部分1.搭建一個簡易起重機。要求：-具有可升降的吊臂。-吊臂能夠進(jìn)行一定角度的旋轉(zhuǎn)。-配備一個用于懸掛重物的吊鉤。2.搭建一個能自動分揀不同顏色小球的裝置。要求：-有一個入口用于放入小球。-裝置內(nèi)部能夠識別小球顏色。-不同顏色的小球能被分揀到不同的出口。3.搭建一個帶有動力裝置的秋千。要求：-秋千主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。-動力裝置能夠帶動秋千做往復(fù)擺動。-擺動幅度和頻率可以進(jìn)行一定程度的調(diào)節(jié)。二、編程部分1.針對搭建的簡易起重機，編寫程序?qū)崿F(xiàn)以下功能：按下一個按鈕，吊臂上升。按下另一個按鈕，吊臂下降。按下第三個按鈕，吊臂順時針旋轉(zhuǎn)。按下第四個按鈕，吊臂逆時針旋轉(zhuǎn)。2.為自動分揀小球的裝置編寫程序，實現(xiàn)小球顏色的識別和分揀功能。要求：-利用傳感器識別小球顏色。-根據(jù)識別結(jié)果控制相應(yīng)的機械結(jié)構(gòu)將小球分揀到不同出口。3.為帶有動力裝置的秋千編寫程序，實現(xiàn)以下功能：程序啟動后，秋千開始擺動?？梢酝ㄟ^程序調(diào)節(jié)秋千的擺動幅度和頻率。三、答案與解析1.搭建部分答案簡易起重機答案：按照要求搭建出具有可升降吊臂、能旋轉(zhuǎn)且配備吊鉤的起重機結(jié)構(gòu)。解析：可使用常見的機器人搭建材料，如積木、桿件等。吊臂的升降可通過齒輪傳動或繩索滑輪系統(tǒng)實現(xiàn)；旋轉(zhuǎn)可通過旋轉(zhuǎn)軸和齒輪組實現(xiàn)；吊鉤可使用簡單的鉤子部件固定在吊臂末端。自動分揀不同顏色小球的裝置答案：成功搭建出有入口、能識別顏色并將不同顏色小球分揀到不同出口的裝置。解析：入口可設(shè)計為一個漏斗狀結(jié)構(gòu)。顏色識別可使用顏色傳感器。分揀機械結(jié)構(gòu)可采用擋板或滑道，根據(jù)顏色傳感器的信號控制擋板的開合或滑道的方向，使小球進(jìn)入不同出口。帶有動力裝置的秋千答案：搭建出主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)固、動力裝置能帶動秋千往復(fù)擺動且擺動幅度和頻率可調(diào)節(jié)的秋千。解析：秋千主體可使用框架結(jié)構(gòu)保證穩(wěn)固。動力裝置可采用電機，通過曲柄搖桿機構(gòu)將電機的圓周運動轉(zhuǎn)化為秋千的往復(fù)擺動。擺動幅度和頻率的調(diào)節(jié)可通過改變電機的轉(zhuǎn)速或曲柄的長度來實現(xiàn)。2.編程部分答案簡易起重機程序答案：#假設(shè)按鈕分別連接到引腳1、2、3、4

importRPi.GPIOasGPIO

importtime

#設(shè)置GPIO模式

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

#定義按鈕引腳

button_up=1

button_down=2

button_clockwise=3

button_counterclockwise=4

#設(shè)置按鈕引腳為輸入模式

GPIO.setup(button_up,GPIO.IN,pull_up_down=GPIO.PUD_UP)

GPIO.setup(button_down,GPIO.IN,pull_up_down=GPIO.PUD_UP)

GPIO.setup(button_clockwise,GPIO.IN,pull_up_down=GPIO.PUD_UP)

GPIO.setup(button_counterclockwise,GPIO.IN,pull_up_down=GPIO.PUD_UP)

#模擬吊臂上升、下降、旋轉(zhuǎn)的函數(shù)

defarm_up():

print("吊臂上升")

defarm_down():

print("吊臂下降")

defarm_clockwise():

print("吊臂順時針旋轉(zhuǎn)")

defarm_counterclockwise():

print("吊臂逆時針旋轉(zhuǎn)")

try:

whileTrue:

ifGPIO.input(button_up)==GPIO.LOW:

arm_up()

time.sleep(0.2)

elifGPIO.input(button_down)==GPIO.LOW:

arm_down()

time.sleep(0.2)

elifGPIO.input(button_clockwise)==GPIO.LOW:

arm_clockwise()

time.sleep(0.2)

elifGPIO.input(button_counterclockwise)==GPIO.LOW:

arm_counterclockwise()

time.sleep(0.2)

exceptKeyboardInterrupt:

GPIO.cleanup()解析：程序通過檢測按鈕的狀態(tài)來觸發(fā)相應(yīng)的函數(shù)，模擬吊臂的上升、下降、順時針旋轉(zhuǎn)和逆時針旋轉(zhuǎn)操作。使用RPi.GPIO庫來控制樹莓派的GPIO引腳，通過GPIO.input()函數(shù)讀取按鈕狀態(tài)。自動分揀小球裝置程序答案：importRPi.GPIOasGPIO

importtime

fromcolor_sensorimportColorSensor#假設(shè)存在顏色傳感器模塊

#設(shè)置GPIO模式

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

#定義顏色傳感器引腳和分揀機械結(jié)構(gòu)控制引腳

color_sensor_pin=5

sorting_mechanism_pin_1=6

sorting_mechanism_pin_2=7

#設(shè)置引腳模式

GPIO.setup(sorting_mechanism_pin_1,GPIO.OUT)

GPIO.setup(sorting_mechanism_pin_2,GPIO.OUT)

#初始化顏色傳感器

color_sensor=ColorSensor(color_sensor_pin)

#定義顏色分揀函數(shù)

defsort_balls():

color=color_sensor.get_color()

ifcolor=="red":

GPIO.output(sorting_mechanism_pin_1,GPIO.HIGH)

GPIO.output(sorting_mechanism_pin_2,GPIO.LOW)

print("紅色小球分揀到出口1")

elifcolor=="blue":

GPIO.output(sorting_mechanism_pin_1,GPIO.LOW)

GPIO.output(sorting_mechanism_pin_2,GPIO.HIGH)

print("藍(lán)色小球分揀到出口2")

else:

print("未知顏色小球")

try:

whileTrue:

sort_balls()

time.sleep(1)

exceptKeyboardInterrupt:

GPIO.cleanup()解析：程序通過顏色傳感器獲取小球顏色，根據(jù)顏色結(jié)果控制分揀機械結(jié)構(gòu)的引腳輸出，將不同顏色的小球分揀到不同出口。使用自定義的ColorSensor類來讀取顏色信息。帶有動力裝置的秋千程序答案：importRPi.GPIOasGPIO

importtime

#設(shè)置GPIO模式

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

#定義動力裝置控制引腳

motor_pin=8

#設(shè)置引腳為輸出模式

GPIO.setup(motor_pin,GPIO.OUT)

#定義擺動函數(shù)

defswing(amplitude,frequency):

period=1/frequency

half_period=period/2

duty_cycle=amplitude/100

pwm=GPIO.PWM(motor_pin,frequency)

pwm.start(0)

try:

whileTrue:

pwm.ChangeDutyCycle(duty_cycle)

time.sleep(half_period)

pwm.ChangeDutyCycle(0)

time.sleep(half_period)

exceptKeyboardInterrupt:

pwm.stop()