2025年大學(xué)大四（機械設(shè)計）機器人技術(shù)專項測試卷

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本大題共10小題，每小題3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.以下哪種機器人運動學(xué)算法常用于求解機器人末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)？A.牛頓迭代法B.雅可比矩陣法C.最小二乘法D.梯度下降法2.機器人的精度主要取決于以下哪個因素？A.控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性B.傳感器的精度C.機械結(jié)構(gòu)的制造精度D.以上都是3.工業(yè)機器人常用的編程語言中，哪一種更適合描述復(fù)雜的運動軌跡？A.示教編程B.離線編程C.基于模型的編程D.腳本編程4.機器人的動力學(xué)分析主要是為了研究以下哪方面的問題？A.機器人的運動速度B.機器人的受力情況C.機器人的能量消耗D.機器人的運動精度5.當機器人在進行路徑規(guī)劃時，以下哪種算法適用于全局路徑規(guī)劃？A.A算法B.Dijkstra算法C.蟻群算法D.以上都是6.機器人視覺系統(tǒng)中，用于提取圖像特征的常用方法是？A.直方圖均衡化B.邊緣檢測C.形態(tài)學(xué)操作D.色彩空間轉(zhuǎn)換7.以下哪種傳感器不屬于機器人常用的位置傳感器？A.編碼器B.激光雷達C.陀螺儀D.應(yīng)變片8.機器人的柔順控制主要是為了實現(xiàn)以下哪種功能？A.提高機器人的運動速度B.使機器人在接觸物體時能更好地適應(yīng)環(huán)境C.增強機器人的負載能力D.優(yōu)化機器人的能耗9.對于串聯(lián)機器人，其自由度的數(shù)量通常等于？A.關(guān)節(jié)的數(shù)量B.連桿的數(shù)量C.電機的數(shù)量D.以上都不對10.機器人的智能控制算法中，哪種算法模仿了生物神經(jīng)系統(tǒng)的信息處理方式？A.模糊控制B.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制C.遺傳算法D.粒子群優(yōu)化算法第II卷（非選擇題共70分）（一）填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分。請將答案填寫在相應(yīng)的橫線上。w11.機器人運動學(xué)中，描述剛體在空間中位置和姿態(tài)的齊次坐標變換矩陣是一個______矩陣。w12.機器人的工作空間是指機器人______所能到達的空間范圍。w13.在機器人編程中，如果要實現(xiàn)機器人的重復(fù)動作，通常會使用______指令。w14.機器人視覺系統(tǒng)中的相機標定是為了確定相機的______和______。w15.機器人的力傳感器通常安裝在______部位，用于感知機器人與外界環(huán)境的相互作用力。（二）簡答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每小題5分。簡要回答問題。w16.簡述機器人運動學(xué)正解和逆解的含義，并說明它們在機器人控制中的作用。w17.請說明機器人常用的幾種驅(qū)動方式及其特點。w18.機器人路徑規(guī)劃中，局部路徑規(guī)劃和全局路徑規(guī)劃有什么區(qū)別？w19.簡述機器人視覺系統(tǒng)的主要組成部分及其功能。（三）分析題（共20分）答題要求：本大題共2小題，每小題10分。分析問題并給出合理的解答。w20.已知一個機器人的運動學(xué)方程為：[具體方程]，請分析該機器人的運動特點，并說明如何通過調(diào)整參數(shù)來改變其運動軌跡。w21.某工業(yè)機器人在工作過程中出現(xiàn)了定位不準確的問題，請分析可能導(dǎo)致該問題的原因，并提出相應(yīng)的解決措施。（四）材料分析題（共10分）答題要求：閱讀以下材料，回答問題。材料：隨著機器人技術(shù)的不斷發(fā)展，協(xié)作機器人在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛。協(xié)作機器人能夠與人類操作員在同一工作空間內(nèi)協(xié)同工作，具有較高的安全性和靈活性。例如，在汽車制造車間，協(xié)作機器人可以協(xié)助工人完成零部件的裝配工作，通過傳感器感知工人的動作和位置，自動調(diào)整自身的運動，避免與工人發(fā)生碰撞。w2u22.請分析協(xié)作機器人在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的優(yōu)勢。（5分）w2u23.結(jié)合材料，談?wù)剠f(xié)作機器人的發(fā)展對未來工業(yè)生產(chǎn)模式可能產(chǎn)生的影響。（5分）（五）設(shè)計題（共10分）答題要求：根據(jù)題目要求進行設(shè)計。w2u24.設(shè)計一個簡單的機器人控制系統(tǒng)，要求能夠?qū)崿F(xiàn)機器人的基本運動控制（如直線運動、旋轉(zhuǎn)運動），并具備一定的安全保護功能。請簡要描述系統(tǒng)的組成部分及其工作原理。（10分）答案：1.B2.D3.B4.B5.D6.B7.D8.B9.A10.B11.4×412.末端執(zhí)行器13.循環(huán)14.內(nèi)參數(shù)；外參數(shù)15.末端執(zhí)行器16.運動學(xué)正解是已知關(guān)節(jié)變量求末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)；逆解是已知末端執(zhí)行器位置和姿態(tài)求關(guān)節(jié)變量。正解用于驗證機器人運動是否正確，逆解用于控制機器人到達指定位置。17.電機驅(qū)動：控制簡單、精度高；液壓驅(qū)動：功率大、負載能力強；氣壓驅(qū)動：速度快、成本低。18.全局路徑規(guī)劃是在整個工作空間尋找從起點到終點的最優(yōu)路徑；局部路徑規(guī)劃是在機器人當前位置附近根據(jù)障礙物等實時情況規(guī)劃路徑。19.主要組成部分有相機、鏡頭、圖像采集卡、圖像處理軟件等。相機用于獲取圖像，鏡頭成像，圖像采集卡采集圖像數(shù)據(jù)，圖像處理軟件進行圖像分析處理。20.運動特點：[具體分析運動特點]。調(diào)整參數(shù)：[說明如何調(diào)整參數(shù)改變軌跡]。21.原因：可能是編碼器故障、機械結(jié)構(gòu)松動、控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不當?shù)取４胧簷z查編碼器、緊固機械結(jié)構(gòu)、重新設(shè)置控制參數(shù)等。22.優(yōu)勢：能與人類協(xié)同工作，提高安全性，可靈活調(diào)整運動，適應(yīng)不同