2025年大學(xué)一年級(jí)（機(jī)器人工程）機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ)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。每題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意，請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。1.機(jī)器人學(xué)中，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)主要研究的是（）A.機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成B.機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理和運(yùn)動(dòng)方式C.機(jī)器人的控制系統(tǒng)D.機(jī)器人的傳感器技術(shù)2.下列關(guān)于機(jī)器人坐標(biāo)系的說法，錯(cuò)誤的是（）A.笛卡爾坐標(biāo)系是最常用的機(jī)器人坐標(biāo)系之一B.關(guān)節(jié)坐標(biāo)系用于描述機(jī)器人各關(guān)節(jié)的角度C.工具坐標(biāo)系是固定在機(jī)器人末端執(zhí)行器上的坐標(biāo)系D.基坐標(biāo)系與機(jī)器人的安裝位置無關(guān)3.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問題是指（）A.已知機(jī)器人的關(guān)節(jié)角度，求末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)B.已知末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)，求機(jī)器人的關(guān)節(jié)角度C.研究機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度和加速度D.分析機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃4.機(jī)器人在進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常采用的運(yùn)動(dòng)控制方式是（）A.點(diǎn)位控制B.連續(xù)軌跡控制C.速度控制D.加速度控制5.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)中的雅可比矩陣主要用于（）A.描述機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)正問題B.求解機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問題C.分析機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)特性D.設(shè)計(jì)機(jī)器人的控制系統(tǒng)6.下列哪種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方式不屬于關(guān)節(jié)空間運(yùn)動(dòng)（）A.轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)B.擺動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)C.直線運(yùn)動(dòng)D.復(fù)合關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)第II卷（非選擇題共70分）7.（共10分）簡(jiǎn)述機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容。8.（共15分）畫出笛卡爾坐標(biāo)系，并說明其在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)中的應(yīng)用。9.（共15分）已知機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，如何求解其運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問題？請(qǐng)簡(jiǎn)述基本步驟。材料：某機(jī)器人在笛卡爾坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)軌跡為一條直線，起點(diǎn)坐標(biāo)為(1,1,1)，終點(diǎn)坐標(biāo)為(3,3,3)。10.（共20分）根據(jù)上述材料，計(jì)算該機(jī)器人在直線運(yùn)動(dòng)過程中的位移、速度和加速度（假設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為2秒，速度和加速度均為恒定值）。11.（共20分）分析機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)在機(jī)器人編程中的重要性，并舉例說明如何運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)進(jìn)行機(jī)器人編程。答案：1.B2.D3.B4.B5.B6.C7.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)主要研究機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理和運(yùn)動(dòng)方式，包括機(jī)器人的位置、姿態(tài)、速度、加速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)的描述和計(jì)算。它還研究機(jī)器人各關(guān)節(jié)之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以及如何通過控制關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人末端執(zhí)行器的期望運(yùn)動(dòng)。此外，運(yùn)動(dòng)學(xué)還涉及機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的正問題和逆問題求解，以及運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃等內(nèi)容。8.笛卡爾坐標(biāo)系是一個(gè)三維直角坐標(biāo)系，在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)中，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)。通過笛卡爾坐標(biāo)系，可以方便地確定機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向和目標(biāo)位置，進(jìn)行機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制和軌跡規(guī)劃。例如，在機(jī)器人進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以根據(jù)笛卡爾坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值來確定運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)，以及運(yùn)動(dòng)的路徑。9.求解機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問題的基本步驟如下：首先，根據(jù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，將末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)表示為關(guān)節(jié)變量的函數(shù)。然后，通過已知的末端執(zhí)行器位置和姿態(tài)，建立方程組。接著，求解方程組，得到關(guān)節(jié)變量的值。在求解過程中，可能需要使用數(shù)值計(jì)算方法，如牛頓迭代法等。最后，對(duì)求解結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和修正，確保其符合機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況。10.位移：根據(jù)兩點(diǎn)間距離公式，位移為$\sqrt{(3-1)^2+(3-1)^2+(3-1)^2}=2\sqrt{3}$。速度：速度等于位移除以時(shí)間，即$v=\frac{2\sqrt{3}}{2}=\sqrt{3}$。加速度：加速度等于速度的變化量除以時(shí)間，由于速度恒定，加速度為0。11.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)在機(jī)器人編程中非常重要。它為機(jī)器人編程提供了理論基礎(chǔ)，使程序員能夠準(zhǔn)確地控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。例如，在編寫機(jī)器人抓取物體的程序時(shí)，需要根據(jù)