2025年大學(xué)三年級(jí)（機(jī)器人工程）編程控制綜合試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題，共30分）答題要求：本卷共6題，每題5分。每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將正確答案填寫在題目后面的括號(hào)內(nèi)。1.以下哪種編程語(yǔ)言常用于機(jī)器人底層控制編程？（）A.PythonB.C++C.JavaD.JavaScript2.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制中，用于描述機(jī)器人末端執(zhí)行器位置和姿態(tài)的是（）A.關(guān)節(jié)空間B.笛卡爾空間C.工作空間D.任務(wù)空間3.PID控制器中，I參數(shù)的作用是（）A.加快響應(yīng)速度B.消除穩(wěn)態(tài)誤差C.減小超調(diào)量D.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性4.機(jī)器人路徑規(guī)劃中，A算法屬于（）A.全局路徑規(guī)劃算法B.局部路徑規(guī)劃算法C.混合路徑規(guī)劃算法D.基于傳感器的路徑規(guī)劃算法5.以下哪種傳感器常用于機(jī)器人避障？（）A.激光雷達(dá)B.攝像頭C.超聲波傳感器D.以上都是6.在機(jī)器人編程中，用于實(shí)現(xiàn)多線程并發(fā)控制的是（）A.信號(hào)量B.互斥鎖C.條件變量D.以上都是第II卷（非選擇題，共70分）7.（10分）簡(jiǎn)述機(jī)器人編程控制中常用的坐標(biāo)系及其作用。8.（15分）寫出實(shí)現(xiàn)機(jī)器人關(guān)節(jié)角度控制的PID算法代碼框架（以Python為例）。9.（15分）闡述機(jī)器人路徑規(guī)劃的基本流程，并說明常用的路徑規(guī)劃算法及其優(yōu)缺點(diǎn)。10.（20分）材料：某機(jī)器人需要在一個(gè)復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中完成貨物搬運(yùn)任務(wù)。室內(nèi)存在多個(gè)障礙物，且環(huán)境布局會(huì)不定期改變。問題：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)基于傳感器的局部路徑規(guī)劃方案，以確保機(jī)器人能夠安全、高效地完成貨物搬運(yùn)任務(wù)。11.（10分）材料：在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)機(jī)器人在執(zhí)行直線運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)較大偏差。問題：分析可能導(dǎo)致該偏差的原因，并提出相應(yīng)的解決措施。答案：1.B2.B3.B4.A5.D6.D7.機(jī)器人編程控制中常用的坐標(biāo)系有笛卡爾坐標(biāo)系、關(guān)節(jié)坐標(biāo)系等。笛卡爾坐標(biāo)系用于描述機(jī)器人末端執(zhí)行器在空間中的位置和姿態(tài)，便于進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃和軌跡控制。關(guān)節(jié)坐標(biāo)系則以機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)為坐標(biāo)軸，用于控制關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)角度，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的具體動(dòng)作。8.```pythondefpid_control(target,current,kp,ki,kd):error=target-currentintegral+=errorderivative=error-prev_erroroutput=kperror+kiintegral+kdderivativeprev_error=errorreturnoutput```9.機(jī)器人路徑規(guī)劃基本流程：首先進(jìn)行環(huán)境建模，獲取環(huán)境信息；然后根據(jù)任務(wù)要求確定起始點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)；接著選擇合適的路徑規(guī)劃算法進(jìn)行路徑搜索；最后對(duì)搜索到的路徑進(jìn)行平滑處理。常用算法如Dijkstra算法，優(yōu)點(diǎn)是能找到全局最優(yōu)路徑，缺點(diǎn)是計(jì)算復(fù)雜度高，不適用于大規(guī)模環(huán)境。A算法結(jié)合了啟發(fā)式信息，搜索效率較高，是較為常用的全局路徑規(guī)劃算法。10.可采用激光雷達(dá)和超聲波傳感器結(jié)合的方案。激光雷達(dá)用于全局環(huán)境感知，構(gòu)建地圖。超聲波傳感器用于近距離避障。當(dāng)機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)時(shí)，先根據(jù)激光雷達(dá)地圖規(guī)劃大致路徑，在接近障礙物時(shí)，超聲波傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)距離，若距離過近則調(diào)整路徑，以安全高效完成貨物搬運(yùn)。11.可能原因：電機(jī)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，如轉(zhuǎn)速、扭矩等；傳感器測(cè)量誤差；運(yùn)動(dòng)控制算