2025年高職工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與維護(hù)（路徑規(guī)劃）下學(xué)期期中測試卷

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______一、單項(xiàng)選擇題（總共10題，每題3分，每題只有一個正確答案，請將正確答案填入括號內(nèi)）1.工業(yè)機(jī)器人路徑規(guī)劃的核心目標(biāo)是（）A.快速到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)B.避開障礙物C.以最優(yōu)路徑完成任務(wù)D.以上都是2.以下哪種路徑規(guī)劃算法適用于環(huán)境較為簡單、已知的場景（）A.A算法B.Dijkstra算法C.貪心算法D.人工勢場法3.在路徑規(guī)劃中，用于描述機(jī)器人運(yùn)動軌跡的是（）A.關(guān)節(jié)角度序列B.笛卡爾坐標(biāo)點(diǎn)序列C.速度曲線D.以上都可以4.路徑規(guī)劃中，靜態(tài)障礙物是指（）A.固定不動的障礙物B.偶爾出現(xiàn)的障礙物C.動態(tài)變化的障礙物D.可移動的障礙物5.工業(yè)機(jī)器人路徑規(guī)劃時，考慮機(jī)器人的動力學(xué)特性主要是為了（）A.提高運(yùn)動速度B.保證運(yùn)動平穩(wěn)性C.減少能量消耗D.降低硬件成本6.路徑規(guī)劃中的全局路徑規(guī)劃主要是（）A.確定大致的運(yùn)動方向B.精確避開障礙物C.實(shí)時調(diào)整路徑D.規(guī)劃詳細(xì)的運(yùn)動軌跡7.局部路徑規(guī)劃通常在（）情況下起作用。A.環(huán)境復(fù)雜且動態(tài)變化B.環(huán)境簡單且已知C.全局路徑規(guī)劃失敗時D.機(jī)器人啟動階段8.以下不屬于路徑規(guī)劃評價指標(biāo)的是（）A.路徑長度B.運(yùn)動時間C.機(jī)器人重量D.平滑度9.對于復(fù)雜環(huán)境下的路徑規(guī)劃，常采用的方法是（）A.單一算法B.多種算法結(jié)合C.人工干預(yù)D.隨機(jī)探索10.路徑規(guī)劃中，機(jī)器人的可達(dá)空間是指（）A.機(jī)器人能夠到達(dá)的所有位置B.機(jī)器人能夠有效工作的區(qū)域C.包含目標(biāo)點(diǎn)的空間D.無障礙物的空間二、多項(xiàng)選擇題（總共5題，每題5分，每題有兩個或兩個以上正確答案，請將正確答案填入括號內(nèi)）1.路徑規(guī)劃算法的特點(diǎn)包括（）A.高效性B.準(zhǔn)確性C.適應(yīng)性D.復(fù)雜性2.工業(yè)機(jī)器人路徑規(guī)劃需要考慮的因素有（）A.機(jī)器人自身結(jié)構(gòu)B.工作任務(wù)要求C.環(huán)境因素D.操作人員技能3.以下屬于路徑規(guī)劃中動態(tài)障礙物處理方法的是（）A.預(yù)測其運(yùn)動軌跡B.緊急制動C.重新規(guī)劃路徑D.忽略4.路徑規(guī)劃中的啟發(fā)式算法通常具有（）特點(diǎn)。A.快速收斂B.準(zhǔn)確性高C.對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)D.計(jì)算復(fù)雜度低5.全局路徑規(guī)劃和局部路徑規(guī)劃的區(qū)別在于（）A.規(guī)劃范圍不同B.規(guī)劃頻率不同C.對環(huán)境信息的依賴程度不同D.規(guī)劃目的不同三、判斷題（總共10題，每題2分，請判斷對錯，在括號內(nèi)打“√”或“×”）1.路徑規(guī)劃只需要考慮機(jī)器人到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的時間，不需要考慮路徑的平滑性。（）2.人工勢場法在處理狹窄通道等復(fù)雜環(huán)境時效果較好。（）3.路徑規(guī)劃算法的選擇只取決于環(huán)境的復(fù)雜性。（）4.機(jī)器人路徑規(guī)劃時，不需要考慮與其他設(shè)備的協(xié)同工作。（）5.全局路徑規(guī)劃完成后，在執(zhí)行過程中不能再進(jìn)行調(diào)整。（）6.路徑規(guī)劃中的最優(yōu)路徑一定是最短路徑。（）7.動態(tài)障礙物的出現(xiàn)不會影響路徑規(guī)劃的結(jié)果。（）8.局部路徑規(guī)劃主要用于應(yīng)對環(huán)境中的突發(fā)變化。（）9.路徑規(guī)劃中，機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)模型對規(guī)劃結(jié)果沒有影響。（）10.多種路徑規(guī)劃算法結(jié)合可以提高路徑規(guī)劃的性能。（）四、簡答題（總共3題，每題10分，請簡要回答問題）1.簡述A算法的基本原理及步驟。2.工業(yè)機(jī)器人路徑規(guī)劃中，如何考慮機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)約束？3.對比Dijkstra算法和A算法在路徑規(guī)劃中的優(yōu)缺點(diǎn)。五、案例分析題（總共1題，每題20分，請根據(jù)給定案例進(jìn)行分析解答）某工業(yè)機(jī)器人需要在一個車間內(nèi)完成物料搬運(yùn)任務(wù)，車間內(nèi)有多個固定設(shè)備和偶爾移動的人員作為障礙物。已知機(jī)器人的初始位置和目標(biāo)位置，要求規(guī)劃一條安全、高效的路徑。請分析并回答以下問題：1.首先應(yīng)采用哪種路徑規(guī)劃方法進(jìn)行全局路徑規(guī)劃？說明理由。2.在遇到動態(tài)障礙物（移動人員）時，應(yīng)如何進(jìn)行局部路徑規(guī)劃？3.如何評價規(guī)劃出的路徑是否滿足任務(wù)要求？答案：一、單項(xiàng)選擇題1.D2.B3.D4.A5.B6.A7.A8.C9.B10.A二、多項(xiàng)選擇題1.ABC2.ABC3.ABC4.AC5.ABC三、判斷題1.×2.×3.×4.×5.×6.×7.×8.√9.×10.√四、簡答題1.A算法是一種啟發(fā)式搜索算法?；驹硎峭ㄟ^一個啟發(fā)函數(shù)來估計(jì)從當(dāng)前節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的代價，結(jié)合實(shí)際已經(jīng)走過的路徑代價，在搜索過程中選擇代價最小的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展。步驟：初始化起點(diǎn)，將起點(diǎn)加入開放列表；從開放列表中選擇代價最小的節(jié)點(diǎn)；計(jì)算該節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)及其代價；若鄰居節(jié)點(diǎn)是目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，則找到路徑；否則將鄰居節(jié)點(diǎn)加入開放列表，重復(fù)上述步驟。2.考慮運(yùn)動學(xué)約束，要確保機(jī)器人關(guān)節(jié)角度在允許范圍內(nèi)，避免超出極限位置。動力學(xué)約束方面，需根據(jù)機(jī)器人負(fù)載、速度等計(jì)算所需扭矩等，保證運(yùn)動過程中不會因動力不足或過載而出現(xiàn)故障，規(guī)劃的路徑要使機(jī)器人運(yùn)動平穩(wěn)，加速度和速度變化合理。3.Dijkstra算法優(yōu)點(diǎn)是能找到全局最優(yōu)解，適用于所有類型的圖；缺點(diǎn)是時間復(fù)雜度高，對于大規(guī)模問題效率低。A算法優(yōu)點(diǎn)是引入啟發(fā)函數(shù)，通常能更快找到接近最優(yōu)的路徑，效率較高；缺點(diǎn)是啟發(fā)函數(shù)選擇不好可能找不到最優(yōu)解，對復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性有限。五、案例分析題1.可采用Dijkstra算法進(jìn)行全局路徑規(guī)劃。理由是車間環(huán)境相對固定，雖然有偶爾移動的人員，但整體結(jié)構(gòu)已知，Dijkstra算法能保證找到從初始位置到目標(biāo)位置的全局最優(yōu)路徑，為后續(xù)路徑規(guī)劃提供基礎(chǔ)框架。2.當(dāng)遇到動態(tài)障礙物時，首先預(yù)測其運(yùn)動軌跡和速度。然后根據(jù)預(yù)測結(jié)果，在局部范圍內(nèi)重新規(guī)劃路徑?？梢圆捎萌斯輬龇ǖ人惴?，使機(jī)器人避開動態(tài)障礙物，同時盡量保持原規(guī)劃路徑的方向，減少路徑調(diào)整的幅度，以提高效率。3.評價路徑是否滿足任務(wù)要求可