2025年3月電子學(xué)會(huì)青少年機(jī)器人技術(shù)(四級(jí))等級(jí)考試試卷及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.以下哪種機(jī)構(gòu)常用于將圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)？A.齒輪機(jī)構(gòu)B.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)C.絲桿螺母機(jī)構(gòu)D.棘輪機(jī)構(gòu)答案：C解析：絲桿螺母機(jī)構(gòu)可以將絲桿的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為螺母的直線運(yùn)動(dòng)。齒輪機(jī)構(gòu)主要用于傳遞動(dòng)力和改變轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向；曲柄搖桿機(jī)構(gòu)是將圓周運(yùn)動(dòng)和往復(fù)擺動(dòng)相互轉(zhuǎn)換；棘輪機(jī)構(gòu)主要用于實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)。2.在一個(gè)由多個(gè)齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)中，如果大齒輪帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，那么小齒輪的轉(zhuǎn)速會(huì)：A.變快B.變慢C.不變D.無(wú)法確定答案：A解析：根據(jù)齒輪傳動(dòng)的原理，大齒輪帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小齒輪的轉(zhuǎn)速會(huì)變快，因?yàn)樾↓X輪的齒數(shù)少，在相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)會(huì)比大齒輪多。3.以下哪種傳感器可以檢測(cè)物體的距離？A.溫度傳感器B.光線傳感器C.超聲波傳感器D.聲音傳感器答案：C解析：超聲波傳感器通過(guò)發(fā)射超聲波并接收反射波來(lái)計(jì)算與物體之間的距離。溫度傳感器用于檢測(cè)溫度；光線傳感器用于檢測(cè)光線強(qiáng)度；聲音傳感器用于檢測(cè)聲音的大小等。4.要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主避障功能，通常需要用到以下哪種傳感器組合？A.溫度傳感器和光線傳感器B.超聲波傳感器和紅外傳感器C.聲音傳感器和濕度傳感器D.加速度傳感器和陀螺儀傳感器答案：B解析：超聲波傳感器和紅外傳感器都可以檢測(cè)障礙物的距離和位置，通過(guò)這兩種傳感器的組合可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主避障功能。溫度傳感器、光線傳感器、聲音傳感器、濕度傳感器、加速度傳感器和陀螺儀傳感器在避障功能中一般不直接用于檢測(cè)障礙物。5.一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)中，若最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于其余兩桿長(zhǎng)度之和，且以最短桿的鄰桿為機(jī)架，則該機(jī)構(gòu)為：A.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)B.雙曲柄機(jī)構(gòu)C.雙搖桿機(jī)構(gòu)D.無(wú)法確定答案：A解析：根據(jù)四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型判斷條件，當(dāng)最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于其余兩桿長(zhǎng)度之和，且以最短桿的鄰桿為機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。若以最短桿為機(jī)架，則為雙曲柄機(jī)構(gòu)；若以最短桿的對(duì)桿為機(jī)架，則為雙搖桿機(jī)構(gòu)。6.以下關(guān)于電機(jī)的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是：A.直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以通過(guò)改變電壓來(lái)調(diào)節(jié)B.步進(jìn)電機(jī)可以精確控制轉(zhuǎn)動(dòng)的角度C.伺服電機(jī)一般用于需要精確位置控制的場(chǎng)合D.交流電機(jī)不能用于機(jī)器人中答案：D解析：交流電機(jī)也可以用于機(jī)器人中，只是在一些小型機(jī)器人中，直流電機(jī)使用更為廣泛。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電壓成正比，可以通過(guò)改變電壓來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；步進(jìn)電機(jī)可以通過(guò)脈沖信號(hào)精確控制轉(zhuǎn)動(dòng)的角度；伺服電機(jī)具有高精度的位置控制能力，常用于需要精確位置控制的場(chǎng)合。7.在搭建機(jī)器人時(shí)，使用螺絲釘固定零件時(shí)，應(yīng)該注意：A.螺絲釘擰得越緊越好B.螺絲釘?shù)拈L(zhǎng)度可以隨意選擇C.要根據(jù)零件的厚度選擇合適長(zhǎng)度的螺絲釘D.不需要使用墊圈答案：C解析：使用螺絲釘固定零件時(shí)，要根據(jù)零件的厚度選擇合適長(zhǎng)度的螺絲釘，螺絲釘太長(zhǎng)可能會(huì)損壞其他部件，太短則無(wú)法牢固固定。螺絲釘并非擰得越緊越好，過(guò)緊可能會(huì)損壞零件；墊圈可以起到保護(hù)零件表面和增加摩擦力的作用，在很多情況下是需要使用的。8.以下哪種編程方式通常用于控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)？A.圖形化編程B.匯編語(yǔ)言編程C.數(shù)據(jù)庫(kù)編程D.網(wǎng)頁(yè)編程答案：A解析：圖形化編程具有直觀、簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，非常適合青少年和初學(xué)者用于控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。匯編語(yǔ)言編程難度較大，主要用于對(duì)性能要求極高的底層開(kāi)發(fā)；數(shù)據(jù)庫(kù)編程主要用于管理和操作數(shù)據(jù)；網(wǎng)頁(yè)編程用于創(chuàng)建網(wǎng)頁(yè)和網(wǎng)站。9.一個(gè)機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)90度的動(dòng)作，在編程時(shí)需要控制：A.左右電機(jī)同時(shí)正轉(zhuǎn)B.左電機(jī)正轉(zhuǎn)，右電機(jī)反轉(zhuǎn)C.左右電機(jī)同時(shí)反轉(zhuǎn)D.左電機(jī)反轉(zhuǎn)，右電機(jī)正轉(zhuǎn)答案：D解析：當(dāng)左電機(jī)反轉(zhuǎn)，右電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器人會(huì)向左轉(zhuǎn)動(dòng)。左右電機(jī)同時(shí)正轉(zhuǎn)機(jī)器人會(huì)前進(jìn)；左右電機(jī)同時(shí)反轉(zhuǎn)機(jī)器人會(huì)后退；左電機(jī)正轉(zhuǎn)，右電機(jī)反轉(zhuǎn)機(jī)器人會(huì)向右轉(zhuǎn)。10.以下哪種機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)？A.齒輪機(jī)構(gòu)B.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)C.槽輪機(jī)構(gòu)D.平行四邊形機(jī)構(gòu)答案：C解析：槽輪機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)，在主動(dòng)件連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件做周期性的間歇運(yùn)動(dòng)。齒輪機(jī)構(gòu)主要用于傳遞動(dòng)力和改變轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向；曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是將圓周運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換；平行四邊形機(jī)構(gòu)主要用于實(shí)現(xiàn)平行移動(dòng)。11.在使用傳感器時(shí)，需要對(duì)傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)的目的是：A.提高傳感器的靈敏度B.使傳感器的測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確C.增加傳感器的使用壽命D.降低傳感器的功耗答案：B解析：校準(zhǔn)傳感器的目的是使傳感器的測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確，消除傳感器在制造和使用過(guò)程中產(chǎn)生的誤差。校準(zhǔn)一般不會(huì)直接提高傳感器的靈敏度、增加使用壽命或降低功耗。12.以下關(guān)于機(jī)器人自由度的說(shuō)法，正確的是：A.機(jī)器人的自由度越多，其運(yùn)動(dòng)越靈活B.機(jī)器人的自由度越少，其運(yùn)動(dòng)越靈活C.機(jī)器人的自由度與運(yùn)動(dòng)靈活性無(wú)關(guān)D.機(jī)器人的自由度只與機(jī)器人的大小有關(guān)答案：A解析：機(jī)器人的自由度越多，它能夠在更多的方向上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)也就越靈活。機(jī)器人的自由度與機(jī)器人的大小沒(méi)有直接關(guān)系。13.一個(gè)機(jī)器人要在不平坦的地面上穩(wěn)定行走，通常需要具備：A.較多的輪子B.較大的重量C.良好的平衡能力D.高速的運(yùn)動(dòng)能力答案：C解析：在不平坦的地面上穩(wěn)定行走，機(jī)器人需要具備良好的平衡能力，以應(yīng)對(duì)地面的起伏和變化。較多的輪子不一定能保證在不平坦地面上的穩(wěn)定性；較大的重量可能會(huì)增加機(jī)器人的能耗和對(duì)地面的壓力；高速運(yùn)動(dòng)能力在不平坦地面上可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人失去平衡。14.以下哪種材料常用于制作機(jī)器人的外殼？A.木材B.玻璃C.塑料D.陶瓷答案：C解析：塑料具有重量輕、成本低、易于加工等優(yōu)點(diǎn)，常用于制作機(jī)器人的外殼。木材的強(qiáng)度和耐用性相對(duì)較差；玻璃易碎，不適合用于制作機(jī)器人外殼；陶瓷質(zhì)地脆，也不適合作為機(jī)器人外殼材料。15.在編程控制機(jī)器人時(shí)，使用循環(huán)語(yǔ)句的目的是：A.使程序更加簡(jiǎn)潔B.提高程序的運(yùn)行速度C.讓機(jī)器人執(zhí)行重復(fù)的動(dòng)作D.增加程序的復(fù)雜度答案：C解析：循環(huán)語(yǔ)句可以讓程序重復(fù)執(zhí)行一段代碼，從而使機(jī)器人執(zhí)行重復(fù)的動(dòng)作。使用循環(huán)語(yǔ)句可以使程序更加簡(jiǎn)潔，但這不是主要目的；循環(huán)語(yǔ)句不一定能提高程序的運(yùn)行速度，有時(shí)還可能會(huì)增加運(yùn)行時(shí)間；增加程序復(fù)雜度也不是使用循環(huán)語(yǔ)句的目的。二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共30分）1.以下屬于機(jī)器人常用傳感器的有：A.超聲波傳感器B.紅外傳感器C.壓力傳感器D.觸摸傳感器答案：ABCD解析：超聲波傳感器、紅外傳感器、壓力傳感器和觸摸傳感器都是機(jī)器人常用的傳感器。超聲波傳感器用于檢測(cè)距離；紅外傳感器可用于檢測(cè)障礙物、物體的接近等；壓力傳感器可以檢測(cè)壓力變化；觸摸傳感器用于檢測(cè)是否被觸摸。2.四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型有：A.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)B.雙曲柄機(jī)構(gòu)C.雙搖桿機(jī)構(gòu)D.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)答案：ABC解析：四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型包括曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是一種特殊的四桿機(jī)構(gòu)，但它不屬于四桿機(jī)構(gòu)的基本類(lèi)型分類(lèi)。3.以下關(guān)于齒輪傳動(dòng)的說(shuō)法，正確的有：A.齒輪傳動(dòng)可以改變轉(zhuǎn)速B.齒輪傳動(dòng)可以改變轉(zhuǎn)向C.齒輪傳動(dòng)的效率較高D.齒輪傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳動(dòng)答案：ABC解析：齒輪傳動(dòng)可以通過(guò)不同齒數(shù)的齒輪組合改變轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，且傳動(dòng)效率較高。但齒輪傳動(dòng)一般適用于近距離傳動(dòng)，遠(yuǎn)距離傳動(dòng)時(shí)需要使用鏈條、皮帶等其他傳動(dòng)方式。4.機(jī)器人編程中常用的控制結(jié)構(gòu)有：A.順序結(jié)構(gòu)B.選擇結(jié)構(gòu)C.循環(huán)結(jié)構(gòu)D.遞歸結(jié)構(gòu)答案：ABC解析：機(jī)器人編程中常用的控制結(jié)構(gòu)有順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。順序結(jié)構(gòu)是按照程序的書(shū)寫(xiě)順序依次執(zhí)行；選擇結(jié)構(gòu)根據(jù)條件判斷執(zhí)行不同的代碼塊；循環(huán)結(jié)構(gòu)用于重復(fù)執(zhí)行一段代碼。遞歸結(jié)構(gòu)在機(jī)器人編程中使用相對(duì)較少。5.要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的循跡功能，通?？梢允褂茫篈.紅外循跡傳感器B.攝像頭C.超聲波傳感器D.溫度傳感器答案：AB解析：紅外循跡傳感器和攝像頭都可以用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的循跡功能。紅外循跡傳感器通過(guò)檢測(cè)地面反射的紅外線來(lái)判斷軌跡；攝像頭可以拍攝地面圖像，通過(guò)圖像處理來(lái)識(shí)別軌跡。超聲波傳感器主要用于檢測(cè)距離，溫度傳感器用于檢測(cè)溫度，它們一般不用于循跡功能。6.在搭建機(jī)器人時(shí)，常用的連接方式有：A.螺絲釘連接B.卡扣連接C.膠水連接D.焊接連接答案：ABCD解析：在搭建機(jī)器人時(shí)，螺絲釘連接、卡扣連接、膠水連接和焊接連接都是常用的連接方式。螺絲釘連接牢固且可拆卸；卡扣連接方便快捷；膠水連接可以用于一些無(wú)法使用其他連接方式的情況；焊接連接適用于金屬部件的連接。7.以下關(guān)于電機(jī)的說(shuō)法，正確的有：A.直流電機(jī)有正負(fù)極之分B.步進(jìn)電機(jī)的步距角越小，控制精度越高C.伺服電機(jī)可以根據(jù)輸入信號(hào)精確控制位置D.交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速一般是固定的答案：ABC解析：直流電機(jī)有正負(fù)極之分，正負(fù)極連接不同會(huì)使電機(jī)轉(zhuǎn)向不同。步進(jìn)電機(jī)的步距角越小，每次轉(zhuǎn)動(dòng)的角度就越小，控制精度也就越高。伺服電機(jī)可以根據(jù)輸入的信號(hào)精確控制位置。交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以通過(guò)改變電源頻率等方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，并非固定不變。8.機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式有：A.輪式運(yùn)動(dòng)B.履帶式運(yùn)動(dòng)C.足式運(yùn)動(dòng)D.飛行運(yùn)動(dòng)答案：ABCD解析：機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式包括輪式運(yùn)動(dòng)、履帶式運(yùn)動(dòng)、足式運(yùn)動(dòng)和飛行運(yùn)動(dòng)。輪式運(yùn)動(dòng)速度快、效率高；履帶式運(yùn)動(dòng)適用于復(fù)雜地形；足式運(yùn)動(dòng)具有更好的適應(yīng)性；飛行運(yùn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)空中作業(yè)。9.以下屬于機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的有：A.工業(yè)制造B.醫(yī)療服務(wù)C.教育教學(xué)D.家庭服務(wù)答案：ABCD解析：機(jī)器人在工業(yè)制造中可以進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)；在醫(yī)療服務(wù)中可以輔助手術(shù)、護(hù)理等；在教育教學(xué)中可以用于培養(yǎng)學(xué)生的編程和創(chuàng)新能力；在家庭服務(wù)中可以進(jìn)行清潔、陪伴等工作。10.在設(shè)計(jì)機(jī)器人時(shí)，需要考慮的因素有：A.功能需求B.成本C.安全性D.外觀設(shè)計(jì)答案：ABCD解析：在設(shè)計(jì)機(jī)器人時(shí)，需要考慮功能需求，以滿足實(shí)際應(yīng)用的需要；成本是一個(gè)重要因素，要在保證性能的前提下控制成本；安全性是必須考慮的，確保機(jī)器人在使用過(guò)程中不會(huì)對(duì)人造成傷害；外觀設(shè)計(jì)也很重要，美觀的外觀可以提高用戶的接受度。三、判斷題（每題1分，共10分）1.傳感器的精度越高，測(cè)量結(jié)果就一定越準(zhǔn)確。（×）解析：傳感器的精度只是影響測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的一個(gè)因素，測(cè)量結(jié)果還會(huì)受到環(huán)境因素、校準(zhǔn)情況等多種因素的影響。2.齒輪傳動(dòng)中，兩個(gè)相互嚙合的齒輪的模數(shù)必須相同。（√）解析：模數(shù)是齒輪的一個(gè)重要參數(shù)，兩個(gè)相互嚙合的齒輪的模數(shù)必須相同，才能保證正常的傳動(dòng)。3.機(jī)器人只能使用一種傳感器。（×）解析：為了實(shí)現(xiàn)更多的功能和更準(zhǔn)確的控制，機(jī)器人通常會(huì)使用多種傳感器組合。4.四桿機(jī)構(gòu)中，只要最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于其余兩桿長(zhǎng)度之和，就一定能形成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。（×）解析：還需要考慮機(jī)架的選擇，只有以最短桿的鄰桿為機(jī)架時(shí)才是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。5.直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電流成正比。（×）解析：直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電壓成正比，在一定條件下，電流也會(huì)影響轉(zhuǎn)速，但不是簡(jiǎn)單的正比關(guān)系。6.編程時(shí)，使用注釋可以提高程序的可讀性。（√）解析：注釋可以對(duì)程序的代碼進(jìn)行解釋說(shuō)明，方便他人和自己理解程序的功能和邏輯。7.機(jī)器人的自由度越多，其控制難度就越大。（√）解析：自由度越多，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式就越復(fù)雜，需要控制的參數(shù)也越多，控制難度也就越大。8.超聲波傳感器可以檢測(cè)所有物體的距離。（×）解析：超聲波傳感器對(duì)于一些柔軟、吸聲的物體可能檢測(cè)效果不佳，不能檢測(cè)所有物體的距離。9.機(jī)器人的外殼只起到保護(hù)內(nèi)部部件的作用，不需要考慮其他因素。（×）解析：機(jī)器人的外殼除了保護(hù)內(nèi)部部件，還需要考慮外觀設(shè)計(jì)、重量、散熱等因素。10.步進(jìn)電機(jī)可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)。（√）解析：步進(jìn)電機(jī)可以通過(guò)連續(xù)輸入脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)連續(xù)旋轉(zhuǎn)。四、簡(jiǎn)答題（每題10分，共20分）1.請(qǐng)簡(jiǎn)述四桿機(jī)構(gòu)成為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的條件。答：四桿機(jī)構(gòu)成為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)需要滿足以下條件：（1）桿長(zhǎng)條件：最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和。（2）機(jī)架選擇：以最短桿的鄰桿為機(jī)架。當(dāng)滿足這兩個(gè)條件時(shí)，最短桿為曲柄，能做整周圓周運(yùn)動(dòng)，而與曲柄相連的另一桿為搖桿，做往復(fù)擺動(dòng)，從而形成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。2.請(qǐng)說(shuō)明機(jī)器人編程中選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)的作用，并各舉一個(gè)例子。答：選擇結(jié)構(gòu)的作用是根據(jù)條件判斷的結(jié)果來(lái)決定執(zhí)行不同的代碼塊，使程序能夠根據(jù)不同的情況做出不同的響應(yīng)。例如，在一個(gè)機(jī)器人避障程序中，當(dāng)超聲波傳感器檢測(cè)到前方障礙物距離小于10厘米時(shí)，機(jī)器人執(zhí)行左轉(zhuǎn)動(dòng)作；否則，機(jī)器人繼續(xù)前進(jìn)。用圖形化編程表示可能是一個(gè)“如果……那么……否則”的模塊，“如果”后面的條件是障礙物距離小于10厘米，“那么”后面是左轉(zhuǎn)動(dòng)作的代碼，“否則”后面是繼續(xù)前進(jìn)的代碼。循環(huán)結(jié)構(gòu)的作用是讓程序重復(fù)執(zhí)行一段代碼，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的重復(fù)動(dòng)作。例如，在一個(gè)機(jī)器人巡邏程序中，機(jī)器人需要不斷地前進(jìn)、檢測(cè)障礙物、轉(zhuǎn)彎等動(dòng)作?？梢允褂醚h(huán)結(jié)構(gòu)讓這些動(dòng)作不斷重復(fù)執(zhí)行，直到滿足特定的結(jié)束條件，如電量不足等。用圖形化編程可能是一個(gè)“重復(fù)執(zhí)行”的模塊，將前進(jìn)、檢測(cè)、轉(zhuǎn)彎等代碼放在這個(gè)模塊內(nèi)部。五、編程題（10分）題目：使用圖形化編程軟件（如Scratch）編寫(xiě)一個(gè)程序，讓機(jī)器人模擬一個(gè)掃地機(jī)器人的工作過(guò)程。要求機(jī)器人從起點(diǎn)開(kāi)始，向前直線行走3秒，然后右轉(zhuǎn)90度，再向前直線行走3