2025年大學機器人工程（機器人系統(tǒng)設計）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共40分）答題要求：本卷共20小題，每小題2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。請將正確答案的序號填在題后的括號內(nèi)。1.機器人系統(tǒng)設計中，以下哪種傳感器常用于檢測機器人周圍的距離信息？（）A.視覺傳感器B.力傳感器C.超聲波傳感器D.溫度傳感器2.機器人運動學主要研究的是（）。A.機器人的動力來源B.機器人的運動軌跡規(guī)劃C.機器人各關節(jié)的運動關系D.機器人的控制算法3.以下不屬于機器人控制系統(tǒng)組成部分的是（）。A.控制器B.傳感器C.執(zhí)行機構D.編程語言4.機器人的位姿描述通常采用（）。A.笛卡爾坐標系B.極坐標系C.柱坐標系D.球坐標系5.在機器人編程中，用于實現(xiàn)條件判斷的語句是（）。A.if語句B.for語句C.while語句D.do-while語句6.機器人的動力學模型主要用于（）。A.運動學分析B.軌跡規(guī)劃C.控制算法設計D.能量計算7.以下哪種機器人結構形式具有較高剛度和承載能力？（）A.關節(jié)型機器人B.直角坐標型機器人C.圓柱坐標型機器人D.球坐標型機器人8.機器人視覺系統(tǒng)中的圖像處理主要包括（）。A.圖像采集和存儲B.圖像增強和濾波C.圖像特征提取和識別D.以上都是9.機器人的重復定位精度是指（）。A.機器人重復到達同一目標位置的準確程度B.機器人運動的最大速度值C.機器人能夠承受的最大負載D.機器人工作空間的大小10.用于機器人編程的示教方式不包括（）。A.手把手示教B.離線編程示教C.語音示教D.觸覺示教11.機器人系統(tǒng)設計中，考慮機器人的安全性時，以下措施不正確的是（）。A.設置安全光幕B.增加機器人的運動速度C.安裝碰撞檢測傳感器D.編寫安全保護程序12.機器人的運動控制算法中，PID控制屬于（）。A.智能控制算法B.傳統(tǒng)控制算法C.自適應控制算法D.最優(yōu)控制算法13.以下哪種機器人編程語言具有較高的通用性和開放性？（）A.專用機器人編程語言B.工業(yè)機器人編程語言C.通用編程語言（如C++、Python等）D.機器人操作系統(tǒng)自帶的編程語言14.機器人的末端執(zhí)行器根據(jù)用途可分為（）。A.夾持類和吸附類B.電動類和氣動類C.旋轉類和直線運動類D.視覺類和觸覺類15.在機器人系統(tǒng)設計中，機器人的通信方式不包括（）。A.串口通信B.網(wǎng)絡通信C.藍牙通信D.光學通信16.機器人的工作空間是指（）。A.機器人能夠到達的所有位置B.機器人能夠完成工作任務的區(qū)域C.機器人手臂能夠伸展的最大范圍D.機器人控制系統(tǒng)能夠控制的范圍17.機器人的運動規(guī)劃算法中，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.軌跡跟蹤算法D.運動學逆解算法18.以下關于機器人傳感器的說法，錯誤的是（）。A.傳感器是機器人獲取外界信息的關鍵部件B.傳感器的精度和可靠性直接影響機器人的性能C.機器人只需要一種傳感器就可以完成所有任務D.不同類型的傳感器可用于不同的檢測目的19.在機器人系統(tǒng)設計中，優(yōu)化機器人的性能不包括（）。A.提高機器人的運動速度B.降低機器人的能耗C.增加機器人的重量D.提高機器人的定位精度20.機器人的故障診斷方法不包括（）。A.基于傳感器數(shù)據(jù)的診斷B.基于故障模型的診斷C.基于人工經(jīng)驗的診斷D.基于網(wǎng)絡搜索的診斷第II卷（非選擇題共60分）21.（10分）簡述機器人系統(tǒng)設計的主要流程。22.（10分）說明機器人運動學正解和逆解的含義，并舉例說明其在機器人控制中的應用。23.（10分）闡述機器人視覺系統(tǒng)的工作原理，并列舉至少三種常見的視覺傳感器。24.（15分）閱讀以下材料：隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，機器人在生產(chǎn)線上的應用越來越廣泛。某工廠計劃引入一批機器人用于產(chǎn)品裝配任務。在機器人選型過程中，需要考慮機器人的工作空間、重復定位精度、負載能力等因素。同時，為了實現(xiàn)機器人與現(xiàn)有生產(chǎn)線的無縫對接，還需要考慮機器人的通信接口和編程語言兼容性。問題：請根據(jù)上述材料，分析在機器人選型時需要重點關注哪些方面，并說明理由。25.（15分）閱讀以下材料：在機器人研發(fā)過程中，遇到了機器人運動軌跡規(guī)劃不合理的問題。機器人在執(zhí)行任務時，經(jīng)常出現(xiàn)碰撞障礙物、運動路徑不光滑等情況，導致工作效率低下，甚至影響產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)是運動規(guī)劃算法不夠優(yōu)化，沒有充分考慮機器人的動力學特性和環(huán)境因素。問題：請針對上述問題，提出改進機器人運動軌跡規(guī)劃的建議，并說明理由。答案：1.C2.C3.D4.A5.A6.C7.B8.D9.A10.D11.B12.B13.C14.A15.D16.C17.A18.C19.C20.D21.機器人系統(tǒng)設計主要流程：需求分析，明確機器人應用場景和任務要求；方案設計，確定機器人結構形式、控制系統(tǒng)等；詳細設計，細化各部分組成及參數(shù)；硬件選型與集成，選擇合適部件并組裝；軟件編程與調(diào)試，編寫控制程序并測試優(yōu)化；系統(tǒng)測試與評估，全面測試性能并評估是否達標。22.運動學正解是已知關節(jié)變量求末端執(zhí)行器位姿，逆解是已知末端執(zhí)行器位姿求關節(jié)變量。應用：正解用于根據(jù)關節(jié)運動計算末端位置，如繪制運動軌跡；逆解用于讓機器人按指定目標位姿運動，像抓取特定位置物體。23.工作原理：視覺傳感器采集圖像，圖像處理提取特征，圖像識別與理解實現(xiàn)對環(huán)境感知。常見視覺傳感器：工業(yè)相機用于精確圖像采集；激光位移傳感器可測量距離和物體輪廓；三維視覺傳感器獲取物體三維信息。24.重點關注方面及理由：工作空間要符合生產(chǎn)線布局需求，確保能覆蓋裝配區(qū)域；重復定位精度高可保證裝配質(zhì)量一致性；負載能力需滿足裝配任務中零部件重量；通信接口要與生產(chǎn)線設備兼容