2025年機器人知識競賽試題及答案一、單項選擇題（共20題，每題2分，共40分）1.以下哪項不屬于機器人三大核心部件？A.減速器B.伺服電機C.控制器D.激光雷達(dá)答案：D（解析：機器人三大核心部件為減速器、伺服電機、控制器；激光雷達(dá)屬于傳感器，是感知層組件。）2.工業(yè)機器人常用的6軸自由度中，第3軸主要控制的運動是？A.手臂前后伸縮B.大臂上下擺動C.小臂上下擺動D.末端旋轉(zhuǎn)答案：B（解析：工業(yè)機器人6軸通常定義為：軸1（基座旋轉(zhuǎn)）、軸2（大臂擺動）、軸3（小臂擺動）、軸4（手腕旋轉(zhuǎn)）、軸5（手腕擺動）、軸6（末端旋轉(zhuǎn)）。）3.協(xié)作機器人與傳統(tǒng)工業(yè)機器人的本質(zhì)區(qū)別在于？A.采用更輕的材料B.內(nèi)置力傳感器實現(xiàn)安全交互C.支持編程示教D.工作范圍更小答案：B（解析：協(xié)作機器人的核心是通過力控技術(shù)（如力矩傳感器、碰撞檢測算法）實現(xiàn)與人的安全共融，傳統(tǒng)工業(yè)機器人依賴物理隔離保證安全。）4.SLAM（同步定位與地圖構(gòu)建）技術(shù)中，以下哪種傳感器組合在室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境中定位精度最高？A.單目攝像頭+IMUB.雙目攝像頭+超聲波C.激光雷達(dá)+IMUD.毫米波雷達(dá)+GPS答案：C（解析：激光雷達(dá)提供高精度點云數(shù)據(jù)，IMU（慣性測量單元）補償動態(tài)誤差，二者融合在室內(nèi)無GPS場景下定位精度可達(dá)厘米級。）5.波士頓動力公司的四足機器人Spot主要采用的運動控制算法是？A.零力矩點（ZMP）控制B.模型預(yù)測控制（MPC）C.比例-積分-微分（PID）控制D.強化學(xué)習(xí)（RL）答案：B（解析：Spot通過MPC算法實時優(yōu)化腿部力分配和身體姿態(tài)，適應(yīng)復(fù)雜地形；ZMP多用于雙足機器人穩(wěn)定控制。）6.以下哪種機器人不屬于服務(wù)機器人范疇？A.酒店配送機器人B.焊接機器人C.醫(yī)療康復(fù)機器人D.家用掃地機器人答案：B（解析：焊接機器人屬于工業(yè)機器人，服務(wù)機器人面向非制造領(lǐng)域，提供生活或?qū)I(yè)服務(wù)。）7.工業(yè)機器人中，RV減速器與諧波減速器的主要區(qū)別是？A.RV減速器適用于輕載，諧波減速器適用于重載B.RV減速器傳動比更大C.RV減速器抗沖擊性更強D.諧波減速器成本更低答案：C（解析：RV減速器由行星齒輪和擺線針輪組成，結(jié)構(gòu)更緊湊，抗沖擊性優(yōu)于諧波減速器（柔性齒輪易磨損），常用于工業(yè)機器人關(guān)節(jié)；諧波減速器適用于輕載高精度場景。）8.機器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點（Node）之間的通信主要通過哪種機制實現(xiàn)？A.話題（Topic）與服務(wù)（Service）B.數(shù)據(jù)庫存儲C.共享內(nèi)存D.串口通信答案：A（解析：ROS通過發(fā)布-訂閱模式的話題（Topic）實現(xiàn)異步通信，通過請求-響應(yīng)模式的服務(wù)（Service）實現(xiàn)同步通信，是節(jié)點間核心交互方式。）9.以下哪項是衡量機器人抓取能力的關(guān)鍵指標(biāo)？A.重復(fù)定位精度B.最大負(fù)載重量C.工作空間體積D.力/力矩分辨率答案：D（解析：抓取能力需精確控制接觸力，力/力矩分辨率決定了機器人能否穩(wěn)定抓取易碎或柔性物體。）10.自動駕駛領(lǐng)域的“車路協(xié)同”中，機器人（車輛）與路側(cè)單元（RSU）的通信主要依賴哪種技術(shù)？A.5G-V2XB.Wi-Fi6C.藍(lán)牙5.0D.ZigBee答案：A（解析：5G-V2X（車聯(lián)網(wǎng)）支持低延遲、高可靠的車-路-云通信，是車路協(xié)同的核心技術(shù)。）11.人形機器人實現(xiàn)雙足行走的關(guān)鍵技術(shù)不包括？A.動態(tài)平衡控制B.足底力感知C.多關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)規(guī)劃D.激光切割加工答案：D（解析：雙足行走需解決平衡（如ZMP控制）、足底力反饋（調(diào)整步態(tài)）、多關(guān)節(jié)協(xié)同（避免摔倒），激光切割屬于制造工藝。）12.以下哪種傳感器最適合用于機器人對透明物體（如玻璃）的檢測？A.視覺攝像頭B.激光雷達(dá)C.毫米波雷達(dá)D.超聲波傳感器答案：C（解析：毫米波雷達(dá)發(fā)射電磁波，不受透明物體反射率低的影響，可有效檢測玻璃；激光雷達(dá)易被玻璃透射或反射干擾，攝像頭可能因反光誤判。）13.工業(yè)機器人離線編程（OLP）的主要優(yōu)勢是？A.無需實際機器人即可生成軌跡B.編程精度高于示教編程C.支持實時環(huán)境調(diào)整D.對操作人員技術(shù)要求更低答案：A（解析：離線編程通過仿真軟件在電腦上規(guī)劃路徑，不占用機器人實際運行時間，適用于批量生產(chǎn)前的程序驗證。）14.服務(wù)機器人的“多模態(tài)交互”通常指融合以下哪些方式？A.語音、視覺、觸覺B.藍(lán)牙、Wi-Fi、5GC.溫度、濕度、氣壓D.激光、紅外、超聲波答案：A（解析：多模態(tài)交互指通過語音（聽覺）、視覺（圖像識別）、觸覺（力反饋）等多種方式與用戶交互，提升理解準(zhǔn)確性。）15.以下哪項是制約人形機器人商業(yè)化的核心瓶頸？A.外觀設(shè)計不夠擬人B.電池續(xù)航不足C.運動控制算法復(fù)雜D.制造成本過高答案：D（解析：人形機器人需高精度關(guān)節(jié)（如減速器、伺服電機）、多傳感器融合（如慣性導(dǎo)航、視覺），單臺成本可達(dá)數(shù)十萬元，遠(yuǎn)超工業(yè)或服務(wù)機器人。）16.農(nóng)業(yè)機器人中，用于果園采摘的機械臂通常需要具備哪種關(guān)鍵功能？A.耐高壓沖洗B.果實成熟度檢測C.水下作業(yè)D.高溫環(huán)境抗干擾答案：B（解析：采摘機器人需通過視覺或光譜傳感器識別果實顏色、硬度等特征，判斷成熟度，避免過早或過晚采摘。）17.機器人倫理中，“阿西莫夫三定律”的首要原則是？A.機器人不得傷害人類B.機器人必須服從人類命令C.機器人需保護(hù)自身安全D.機器人應(yīng)公開數(shù)據(jù)來源答案：A（解析：阿西莫夫三定律第一定律為“機器人不得傷害人類，或因不作為使人類受到傷害”。）18.以下哪種機器人驅(qū)動方式適用于需要大扭矩輸出的場景？A.液壓驅(qū)動B.氣動驅(qū)動C.電機驅(qū)動D.形狀記憶合金驅(qū)動答案：A（解析：液壓驅(qū)動通過液體壓力傳遞動力，可輸出大扭矩，常用于重型機器人（如建筑機器人、挖掘機機器人）。）19.無人機（UAV）作為空中機器人，其“避障系統(tǒng)”的核心是？A.全球定位系統(tǒng)（GPS）B.慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）C.環(huán)境感知與路徑規(guī)劃D.電池能量管理答案：C（解析：避障需通過傳感器（如視覺、激光雷達(dá)）感知障礙物，結(jié)合路徑規(guī)劃算法（如A算法、RRT算法）實時調(diào)整飛行軌跡。）20.2025年最新研發(fā)的“具身智能”機器人，其核心特征是？A.具備情感表達(dá)能力B.能通過與環(huán)境交互自主學(xué)習(xí)C.支持多語言實時翻譯D.采用生物肌肉驅(qū)動答案：B（解析：具身智能（EmbodiedAI）強調(diào)機器人通過“身體”與環(huán)境互動（如抓取、移動）來學(xué)習(xí)任務(wù)，而非僅依賴預(yù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)。）二、填空題（共10題，每題2分，共20分）1.機器人運動學(xué)中，描述末端執(zhí)行器相對于基坐標(biāo)系位置和姿態(tài)的方程稱為________。答案：正運動學(xué)方程2.協(xié)作機器人的安全標(biāo)準(zhǔn)中，ISO10218規(guī)定人機協(xié)作的最大接觸力不超過________牛。答案：150（注：ISO10218-1:2011規(guī)定，靜態(tài)接觸力≤150N，動態(tài)接觸力≤80N）3.AGV（自動導(dǎo)引車）的導(dǎo)航方式從早期的磁條導(dǎo)航發(fā)展到2025年主流的________導(dǎo)航，后者通過環(huán)境特征匹配實現(xiàn)無標(biāo)記定位。答案：自然（或視覺/激光SLAM）4.醫(yī)療手術(shù)機器人中，達(dá)芬奇手術(shù)系統(tǒng)的核心優(yōu)勢是通過________技術(shù)將醫(yī)生手部動作縮小并過濾抖動，提升操作精度。答案：主從控制（或比例縮放）5.機器人感知層的“多傳感器融合”常用算法包括卡爾曼濾波、________和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)。答案：粒子濾波（或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）6.工業(yè)機器人的“重復(fù)定位精度”是指機器人多次到達(dá)同一目標(biāo)點的________偏差。答案：位置（或空間）7.服務(wù)機器人的“自主充電”功能通常通過________傳感器（如紅外、激光）識別充電樁位置，結(jié)合導(dǎo)航算法實現(xiàn)。答案：視覺（或激光雷達(dá)）8.人形機器人的“質(zhì)心（CoM）”控制是實現(xiàn)穩(wěn)定行走的關(guān)鍵，需通過________傳感器實時監(jiān)測身體姿態(tài)。答案：IMU（慣性測量單元）9.2025年新興的“軟體機器人”主要采用________材料（如硅橡膠、水凝膠）制造，具備高柔韌性和抗沖擊性。答案：軟質(zhì)（或彈性）10.機器人倫理中的“可解釋性”要求，需確保機器人決策過程（如路徑選擇、抓取動作）能夠被人類________。答案：理解（或追溯）三、判斷題（共10題，每題1分，共10分）1.所有機器人都需要具備“自主決策”能力。（）答案：×（解析：部分機器人（如遠(yuǎn)程操作機器人）依賴人類控制，無自主決策能力。）2.工業(yè)機器人的“工作空間”是指末端執(zhí)行器能到達(dá)的所有點的集合。（）答案：√（解析：工作空間定義為機器人末端可到達(dá)的空間范圍，由機械結(jié)構(gòu)和關(guān)節(jié)運動范圍決定。）3.激光雷達(dá)（LiDAR）通過發(fā)射和接收激光脈沖計算距離，因此在雨霧天氣中性能不受影響。（）答案：×（解析：雨霧會散射激光，降低點云質(zhì)量，需結(jié)合毫米波雷達(dá)或視覺傳感器補償。）4.協(xié)作機器人可以完全替代人類進(jìn)行高危作業(yè)（如化工管道檢修）。（）答案：×（解析：協(xié)作機器人需與人配合，復(fù)雜場景仍需人類判斷，無法完全替代。）5.機器人的“自由度”越多，操作靈活性越高，因此工業(yè)機器人自由度越多越好。（）答案：×（解析：自由度增加會提高控制復(fù)雜度和成本，需根據(jù)任務(wù)需求選擇（如焊接通常6軸足夠）。）6.服務(wù)機器人的“語音識別”技術(shù)只需解決聲學(xué)模型問題，無需考慮語義理解。（）答案：×（解析：語音交互需結(jié)合聲學(xué)模型（聲音轉(zhuǎn)文字）和語言模型（文字轉(zhuǎn)意圖），二者缺一不可。）7.農(nóng)業(yè)機器人的“變量噴灑”功能可根據(jù)作物需求調(diào)整農(nóng)藥用量，屬于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)范疇。（）答案：√（解析：變量噴灑通過傳感器識別作物密度或病害程度，動態(tài)調(diào)整噴灑量，減少浪費。）8.人形機器人的雙足行走穩(wěn)定性僅與腿部關(guān)節(jié)控制有關(guān)，與上半身姿態(tài)無關(guān)。（）答案：×（解析：上半身姿態(tài)（如手臂擺動）可調(diào)節(jié)質(zhì)心位置，輔助平衡，是行走控制的重要部分。）9.機器人的“力控制”與“位置控制”是互斥的，無法同時實現(xiàn)。（）答案：×（解析：現(xiàn)代機器人可通過阻抗控制等算法實現(xiàn)力-位置混合控制（如協(xié)作機器人抓取易碎物體時）。）10.2025年，隨著大模型（如GPT-4）的發(fā)展，機器人可直接通過自然語言指令完成復(fù)雜任務(wù)，無需編程。（）答案：√（解析：具身智能結(jié)合大語言模型（LLM）可將自然語言解析為動作序列，實現(xiàn)“指令即任務(wù)”。）四、簡答題（共5題，每題6分，共30分）1.簡述工業(yè)機器人與服務(wù)機器人在設(shè)計目標(biāo)上的核心差異。答案：工業(yè)機器人設(shè)計目標(biāo)以“效率與精度”為核心，需在結(jié)構(gòu)化環(huán)境（如工廠）中高速、重復(fù)執(zhí)行固定任務(wù)（如焊接、裝配），強調(diào)負(fù)載能力、重復(fù)定位精度（通常±0.02mm以內(nèi)）和長時間運行穩(wěn)定性；服務(wù)機器人則以“人機交互與適應(yīng)性”為核心，需在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境（如家庭、醫(yī)院）中與人類共融，完成靈活任務(wù)（如配送、護(hù)理），強調(diào)安全性（如碰撞檢測）、環(huán)境感知能力（如多傳感器融合）和自然交互（如語音、視覺識別）。2.解釋“力控技術(shù)”在協(xié)作機器人中的作用及實現(xiàn)方式。答案：力控技術(shù)是協(xié)作機器人實現(xiàn)安全人機交互的核心，作用包括：①碰撞檢測：當(dāng)機器人與人體接觸時，通過力反饋快速停止或調(diào)整動作；②柔順控制：在裝配、打磨等任務(wù)中，根據(jù)接觸力自動調(diào)整姿態(tài)，避免損壞工件或設(shè)備。實現(xiàn)方式：①硬件層面：關(guān)節(jié)內(nèi)置力矩傳感器（如ABBYuMi的每個關(guān)節(jié)均有力矩傳感器）或通過伺服電機電流估算受力；②軟件層面：采用阻抗控制算法（設(shè)置力-位移關(guān)系）或?qū)Ъ{控制算法（將外部力轉(zhuǎn)換為速度/位置指令），實時調(diào)整運動參數(shù)。3.對比“輪式移動機器人”與“足式移動機器人”的適用場景及優(yōu)缺點。答案：輪式機器人：適用于平坦、結(jié)構(gòu)化地面（如倉庫、辦公室），優(yōu)點是運動效率高（能耗低）、控制簡單（通過差速或全向輪實現(xiàn)靈活轉(zhuǎn)向）、速度快（可達(dá)5m/s以上）；缺點是地形適應(yīng)性差，無法跨越臺階或復(fù)雜地面。足式機器人（如四足、雙足）：適用于非結(jié)構(gòu)化、崎嶇地形（如救災(zāi)、野外勘探），優(yōu)點是通過腿部關(guān)節(jié)調(diào)整可跨越障礙（如30cm高臺階）、適應(yīng)斜坡（30°以上）；缺點是運動效率低（能耗高）、控制復(fù)雜（需平衡算法）、速度慢（通?！?m/s）。4.說明“機器人視覺”中“2D視覺”與“3D視覺”的應(yīng)用區(qū)別，并舉例說明。答案：2D視覺通過攝像頭獲取平面圖像，主要用于顏色識別、字符讀取、2D輪廓測量（如快遞面單掃描、電子元件外觀檢測）；缺點是無法獲取深度信息，難以處理立體場景。3D視覺通過結(jié)構(gòu)光、ToF（飛行時間）或雙目立體視覺獲取物體三維坐標(biāo)，適用于需要空間定位的場景，如機器人抓?。ㄐ柚牢矬w高度和位置）、3D建模（如文物掃描）、避障（檢測障礙物三維形狀）。例如，倉儲機器人用2D視覺識別貨架標(biāo)簽，用3D視覺定位貨物位置以完成抓取。5.分析2025年機器人領(lǐng)域的三大技術(shù)趨勢。答案：①具身智能普及：大語言模型（LLM）與機器人感知控制結(jié)合，實現(xiàn)“自然語言指令驅(qū)動任務(wù)”（如用戶說“把桌子上的紅色杯子拿到廚房”，機器人能理解并執(zhí)行）；②多機器人協(xié)作系統(tǒng)：通過5G+邊緣計算實現(xiàn)集群調(diào)度（如倉儲中的AGV群、農(nóng)業(yè)中的采摘機器人+運輸機器人協(xié)同），提升整體效率；③軟體機器人實用化：基于軟材料（如離子凝膠）和流體驅(qū)動的機器人進(jìn)入醫(yī)療（如可吞咽檢查機器人）、救援（如狹窄空間探測機器人）領(lǐng)域，解決傳統(tǒng)剛性機器人無法適應(yīng)的場景。五、綜合分析題（共2題，每題10分，共20分）1.某電商倉庫計劃引入智能分揀系統(tǒng)，需選擇AGV（自動導(dǎo)引車）與AMR（自主移動機器人）中的一種。請從技術(shù)特點、成本、場景適應(yīng)性三方面分析，給出選擇建議。答案：技術(shù)特點：AGV依賴固定導(dǎo)航標(biāo)記（如磁條、二維碼），路徑固定，需預(yù)先鋪設(shè)；AMR通過SLAM技術(shù)自主構(gòu)建地圖，路徑可動態(tài)規(guī)劃（如避開臨時障礙物）。成本：AGV初期硬件成本低（無需高精度傳感器），但改造倉庫需鋪設(shè)標(biāo)記（如磁條每米約200元），后期路徑調(diào)整成本高（需重新鋪設(shè)）；AMR需配置激光雷達(dá)、視覺傳感器（單臺成本比AGV高30%-