2025年機(jī)器人技術(shù)工程師考試試卷及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共20分）1.在六自由度串聯(lián)機(jī)械臂中，若第3關(guān)節(jié)為移動副，則其DH參數(shù)表中對應(yīng)的θ3應(yīng)取A.0°B.90°C.90°D.任意常數(shù)答案：A2.某伺服電機(jī)額定轉(zhuǎn)速3000r/min，編碼器線數(shù)為2500ppr，經(jīng)4倍頻后，每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為A.2500B.5000C.7500D.10000答案：D3.在ROS2中，用于實(shí)時(shí)圖像傳輸?shù)哪J(rèn)QoS策略是A.SensorDataB.DefaultC.ParametersD.SystemDefaults答案：A4.下列哪種路徑規(guī)劃算法天然支持動態(tài)障礙物重規(guī)劃A.AB.DLiteC.RRTD.PRM答案：B5.若力矩傳感器量程為±10N·m，輸出模擬電壓±5V，則其靈敏度為A.0.25V/(N·m)B.0.5V/(N·m)C.1V/(N·m)D.2V/(N·m)答案：B6.在工業(yè)相機(jī)標(biāo)定中，若像素坐標(biāo)系u軸與圖像x軸夾角為0，則內(nèi)參矩陣中s（傾斜因子）應(yīng)取A.0B.1C.fxD.fy答案：A7.采用CANopen協(xié)議時(shí)，心跳報(bào)文的COBID由下列哪部分決定A.NodeIDB.功能碼C.索引D.子索引答案：A8.某移動機(jī)器人采用兩輪差動模型，輪距0.4m，若左輪速度0.3m/s，右輪速度0.5m/s，則機(jī)器人角速度為A.0.2rad/sB.0.25rad/sC.0.5rad/sD.1rad/s答案：B9.在SLAM中，若閉環(huán)檢測失敗最可能導(dǎo)致的后果是A.局部漂移B.全局軌跡發(fā)散C.特征丟失D.計(jì)算量下降答案：B10.下列哪種材料最適合用作柔性氣動手指的應(yīng)變層A.硅膠B.聚酰亞胺C.芳綸D.聚乙烯答案：C11.若使用PID控制器，積分飽和最可能引發(fā)A.超調(diào)減小B.穩(wěn)態(tài)誤差增大C.響應(yīng)變慢D.振蕩加劇答案：D12.在MoveIt中，用于碰撞檢測的默認(rèn)庫是A.ODEB.BulletC.FCLD.PhysX答案：C13.某諧波減速器減速比為100:1，若輸入轉(zhuǎn)速為3000r/min，則輸出軸理論轉(zhuǎn)速為A.30r/minB.300r/minC.0.3r/minD.3r/min答案：A14.對于直流無刷電機(jī)，梯形波驅(qū)動相比正弦波驅(qū)動的主要缺點(diǎn)是A.轉(zhuǎn)矩脈動大B.效率低C.成本高D.控制復(fù)雜答案：A15.在機(jī)器人力控打磨中，常采用下列哪種坐標(biāo)系作為柔順參考A.基坐標(biāo)系B.工具坐標(biāo)系C.工件坐標(biāo)系D.世界坐標(biāo)系答案：C16.若激光雷達(dá)角分辨率為0.25°，則掃描360°可得到點(diǎn)數(shù)為A.720B.1080C.1440D.2880答案：C17.在深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)中，DDPG算法屬于A.基于策略B.基于價(jià)值C.ActorCriticD.模型預(yù)測答案：C18.下列哪項(xiàng)不是EtherCAT的實(shí)時(shí)機(jī)制A.分布式時(shí)鐘B.幀處理ontheflyC.主從輪詢D.優(yōu)先級隊(duì)列答案：D19.若機(jī)器人末端執(zhí)行器質(zhì)量增加，則其固有頻率將A.增加B.減小C.不變D.先增后減答案：B20.在Gazebo中，用于模擬激光噪聲的標(biāo)簽是A.<noise>B.<stddev>C.<gaussian>D.<random>答案：A二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分，多選少選均不得分）21.下列哪些屬于機(jī)器人操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)性提升策略A.Xenomai補(bǔ)丁B.PREEMPT_RTC.內(nèi)存池管理D.非分頁內(nèi)存E.千兆以太網(wǎng)答案：ABCD22.關(guān)于IMU誤差模型，正確的有A.零偏不穩(wěn)定性隨溫度變化B.隨機(jī)游走屬于高頻噪聲C.刻度因子誤差為乘性誤差D.交軸耦合誤差可用3×3矩陣描述E.g靈敏度與加速度無關(guān)答案：ACD23.下列哪些方法可用于機(jī)器人碰撞檢測加速A.AABB層次樹B.kdopC.GPU并行D.稀疏voxelE.隨機(jī)采樣答案：ABCD24.在SCARA機(jī)器人動力學(xué)方程中，可能包含的項(xiàng)有A.慣性力B.科氏力C.離心力D.重力E.摩擦力答案：ABCE25.關(guān)于深度相機(jī)，正確的有A.結(jié)構(gòu)光易受陽光干擾B.ToF精度與積分時(shí)間成正比C.雙目基線越大，遠(yuǎn)距誤差越小D.主動stereo需要投射紋理E.RGBD可直接輸出點(diǎn)云答案：ACDE26.下列哪些屬于ROS2節(jié)點(diǎn)生命周期狀態(tài)A.unconfiguredB.inactiveC.activeD.finalizedE.errorprocessing答案：ABCDE27.在機(jī)器人手眼標(biāo)定中，需要已知的數(shù)據(jù)有A.機(jī)器人基座到末端位姿B.相機(jī)到靶標(biāo)位姿C.靶標(biāo)到機(jī)器人基座位姿D.相機(jī)內(nèi)參E.機(jī)器人關(guān)節(jié)角答案：ABE28.關(guān)于柔性關(guān)節(jié)電機(jī)，正確的有A.采用諧波減速器可減小回程差B.彈性元件可儲能C.固有頻率低于剛性關(guān)節(jié)D.可實(shí)現(xiàn)能量回收E.控制帶寬高于剛性關(guān)節(jié)答案：ABCD29.下列哪些算法可用于六維力傳感器溫度漂移補(bǔ)償A.多項(xiàng)式擬合B.卡爾曼濾波C.小波去噪D.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)E.滑動平均答案：ABD30.在移動機(jī)器人定位中，可用于全局初始化的有A.GPSB.二維碼C.反光板D.粒子濾波重采樣E.磁釘答案：ABCE三、填空題（每空2分，共20分）31.某步進(jìn)電機(jī)步距角1.8°，驅(qū)動器采用32細(xì)分，則每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為________。答案：640032.若機(jī)器人末端速度雅可比矩陣J為6×n矩陣，當(dāng)n<6時(shí)，該機(jī)器人處于________狀態(tài)。答案：欠驅(qū)動33.在MoveIt的OMPL配置文件中，range參數(shù)用于設(shè)置________算法的步長。答案：RRT34.某伺服驅(qū)動器采用PI電流環(huán)，若Kp=0.8，Ki=100，則其轉(zhuǎn)折頻率為________rad/s。答案：12535.在ROS中，話題通信基于________傳輸協(xié)議，默認(rèn)端口為11311。答案：TCPROS36.若激光雷達(dá)測距精度為±10mm，服從均勻分布，則其標(biāo)準(zhǔn)差為________mm。答案：5.7737.某諧波減速器柔輪齒數(shù)200，剛輪齒數(shù)202，則減速比為________。答案：10138.在機(jī)器視覺中，若鏡頭焦距16mm，像元尺寸4.5μm，則理論空間分辨率為________lp/mm。答案：111.139.采用梯形速度規(guī)劃，加速度為2m/s2，最大速度1m/s，位移0.75m，則勻速段時(shí)間為________s。答案：0.2540.若機(jī)器人重復(fù)定位精度為±0.02mm，按3σ準(zhǔn)則，其標(biāo)準(zhǔn)差為________mm。答案：0.0067四、簡答題（共30分）41.（封閉型，6分）說明為什么柔性關(guān)節(jié)系統(tǒng)需要采用力矩傳感器而非電流環(huán)估算力矩，列舉兩條主要原因。答案：1.諧波減速器摩擦與彈性變形非線性大，電流力矩模型誤差可達(dá)±15%；2.彈性元件引入附加扭矩，電流環(huán)無法區(qū)分負(fù)載與彈性扭矩，導(dǎo)致力控穩(wěn)態(tài)誤差大。42.（開放型，8分）某工廠需將傳統(tǒng)PLC控制的6軸機(jī)械臂升級為開放式ROS2控制，請給出硬件與軟件改造要點(diǎn)，并評估風(fēng)險(xiǎn)。答案：硬件：更換支持EtherCAT的伺服驅(qū)動；增加工業(yè)PC運(yùn)行ROS2；保留原急停鏈；增加安全PLC做雙通道監(jiān)控。軟件：移植原Gcode解析到MoveIt2；編寫EtherCAT主站驅(qū)動；采用ros2_control框架；增加安全速度/位置邊界節(jié)點(diǎn)。風(fēng)險(xiǎn)：實(shí)時(shí)性不足需Xenomai；舊IO模塊無ROS驅(qū)動需中間層；安全認(rèn)證需重新做PLd；操作工培訓(xùn)成本高。43.（封閉型，6分）推導(dǎo)兩輪差動機(jī)器人里程計(jì)公式，給出位移Δs與航向角Δθ的表達(dá)式。答案：設(shè)輪距L，左輪位移Δsl，右輪Δsr，則Δs=(Δsl+Δsr)/2，Δθ=(ΔsrΔsl)/L。44.（開放型，10分）某服務(wù)機(jī)器人需在同一樓層乘電梯，請?jiān)O(shè)計(jì)一套基于ROS2的電梯交互系統(tǒng)，說明感知、決策、執(zhí)行模塊及通信協(xié)議。答案：感知：頂部3DLiDAR檢測電梯門開閉；YOLOv5識別樓層按鈕；麥克風(fēng)陣列獲取語音“開門/關(guān)門”。決策：狀態(tài)機(jī)管理“呼叫進(jìn)入選層退出”四態(tài)；采用BehaviorTree處理異常重試。執(zhí)行：機(jī)械臂末端安裝導(dǎo)電硅膠點(diǎn)擊按鈕；語音合成播報(bào)“請讓行”。通信：電梯公司開放ModbusTCP寄存器映射樓層與門狀態(tài)；機(jī)器人運(yùn)行ros2_modbus_bridge節(jié)點(diǎn)；QoS設(shè)為Reliable，周期100ms；安全：通過電梯光幕二次確認(rèn)門開，超時(shí)5s退出并報(bào)警。五、計(jì)算題（共30分）45.（10分）某SCARA機(jī)器人大臂長度l1=300mm，小臂l2=250mm，關(guān)節(jié)1最大速度ω1=3rad/s，關(guān)節(jié)2最大速度ω2=4rad/s。求末端在坐標(biāo)(400,0)mm處進(jìn)行直線插補(bǔ)時(shí)的最大允許速度。解：由逆解得θ2=arccos[(400230022502)/(2×300×250)]=0.38rad，θ1=arctan2(0,400)arctan2(250sinθ2,300+250cosθ2)=0.22rad。雅可比矩陣J=[300sinθ1250sin(θ1+θ2)250sin(θ1+θ2);300cosθ1+250cos(θ1+θ2)250cos(θ1+θ2)]，代入得J=[183.295.1;483.2237.1]。速度橢球最大奇異值σmax=527.4mm/rad，則vmax=σmax·min(ω1,ω2)=527.4×3=1582mm/s。受關(guān)節(jié)速度限制，實(shí)際最大線速度1.58m/s。答案：1.58m/s46.（10分）某六維力傳感器測量值Fx=10N，F(xiàn)y=0N，F(xiàn)z=20N，Tx=0.5N·m，Ty=1.2N·m，Tz=0N·m。傳感器坐標(biāo)系原點(diǎn)距機(jī)器人末端法蘭中心(0,0,100)mm，求在法蘭中心處等效合力與力矩。解：力不變，F(xiàn)=(10,0,20)N。力矩平移：r=(0,0,0.1)m，ΔT=r×F=(0,0.1×100,0)=(0,1,0)N·m，故新力矩T’=(0.5,1.2,0)+(0,1,0)=(0.5,2.2,0)N·m。答案：F=(10,0,20)N，T=(0.5,2.2,0)N·m47.（10分）某AGV滿載質(zhì)量m=200kg，車輪半徑r=0.1m，減速比i=20，電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩Tn=5N·m，路面坡度θ=5°，滾動阻力系數(shù)f=0.01，求電機(jī)所需最大轉(zhuǎn)矩并判斷是否滿足額定。解：坡度阻力F1=mgsinθ=200×9.81×0.087=170.7N；滾動阻力F2=mgfcosθ=200×9.81×0.01×0.996=19.5N；總力F=190.2N；車輪轉(zhuǎn)矩Tw=Fr=19.02N·m；電機(jī)轉(zhuǎn)矩Tm=Tw/i=0.95N·m；加速裕量取2倍，則Tpeak=1.9N·m<5N·m。答案：1.9N·m，滿足。六、綜合分析題（共30分）48.（15分）某協(xié)作機(jī)器人需在無圍欄的人機(jī)共存場景下搬運(yùn)5kg玻璃基板，要求定位精度±0.1mm，循環(huán)節(jié)拍3s?，F(xiàn)有方案：關(guān)節(jié)采用17位絕對編碼器+諧波減速器（減速比100），末端執(zhí)行器為真空吸盤。請完成：(1)計(jì)算關(guān)節(jié)側(cè)所需最小分辨率；(2)評估減速器背隙對定位的影響；(3)提出滿足安全等級PLd的傳感器配置；(4)給出節(jié)拍優(yōu)化策略。答案：(1)末端0.1mm對應(yīng)關(guān)節(jié)角Δθ=0.1/（2π×0.8×100）×360°=0.007°，17位編碼器分辨360°/131072=0.0027°<0.007°，滿足。(2)普通諧波背隙1arcmin=0.017°>0.007°，需選用零背隙<0.5arcmin或加閉環(huán)力矩補(bǔ)償。(3)雙通道安全編碼器+安全扭矩關(guān)斷(STO)；末端加六維力傳感器，閾值≤150N碰撞力；安全PLC做雙通道交叉校驗(yàn)；激光安全掃描儀2m監(jiān)控，一旦入侵降速至0.25m/s。(4)采用S曲線加減速，加速度8m/s2，最大速度1.5m/s，路徑分段預(yù)規(guī)劃，MoveIt2并行軌跡生成，通信周期1ms，真空開關(guān)≤50ms，總節(jié)拍2.7s<3s。49.（15分）某戶外巡檢機(jī)器人采用四輪獨(dú)立驅(qū)動，需通過10°斜坡，坡長5m，坡后緊接半徑5m的左轉(zhuǎn)彎，路面附