2025年大學(xué)第四學(xué)年（機(jī)器人工程）機(jī)器人綜合設(shè)計(jì)試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿(mǎn)分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題，共30分）答題要求：本卷共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。1.機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)主要研究（）A.機(jī)器人各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)B.機(jī)器人的動(dòng)力來(lái)源C.機(jī)器人的控制算法D.機(jī)器人的傳感器應(yīng)用2.以下哪種機(jī)器人編程語(yǔ)言常用于工業(yè)機(jī)器人編程（）A.C++B.PythonC.梯形圖D.匯編語(yǔ)言3.機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)分析主要目的是（）A.確定機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡B.計(jì)算機(jī)器人各關(guān)節(jié)的受力情況C.優(yōu)化機(jī)器人的外形設(shè)計(jì)D.提高機(jī)器人的傳感器精度4.機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)中，用于提取圖像特征點(diǎn)的算法是（）A.邊緣檢測(cè)算法B.霍夫變換算法C.模板匹配算法D.卡爾曼濾波算法5.機(jī)器人的位姿表示方法不包括（）A.齊次坐標(biāo)表示法B.歐拉角表示法C.四元數(shù)表示法D.笛卡爾坐標(biāo)表示法6.以下哪種傳感器可用于檢測(cè)機(jī)器人周?chē)木嚯x信息（）A.激光雷達(dá)B.攝像頭C.麥克風(fēng)D.加速度計(jì)7.機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制算法中，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人快速響應(yīng)的是（）A.PID控制算法B.模糊控制算法C.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法D.滑模控制算法8.工業(yè)機(jī)器人的重復(fù)定位精度一般在（）A.±0.01mmB.±0.1mmC.±1mmD.±10mm9.機(jī)器人路徑規(guī)劃中，屬于全局路徑規(guī)劃算法的是（）A.A算法B.Dijkstra算法C.人工勢(shì)場(chǎng)法D.遺傳算法10.以下哪種機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景中對(duì)機(jī)器人的靈活性要求最高（）A.汽車(chē)制造B.物流分揀C.醫(yī)療手術(shù)D.礦山開(kāi)采第II卷（非選擇題，共70分）11.（10分）簡(jiǎn)述機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)中的正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的概念，并說(shuō)明它們?cè)跈C(jī)器人控制中的作用。12.（15分）請(qǐng)闡述機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)的組成部分及其各自的功能。13.（15分）材料：在一個(gè)機(jī)器人焊接任務(wù)中，焊接速度對(duì)焊接質(zhì)量有重要影響。焊接速度過(guò)快，焊縫可能出現(xiàn)未熔合、氣孔等缺陷；焊接速度過(guò)慢，則會(huì)導(dǎo)致焊接變形過(guò)大，影響焊件的精度。問(wèn)題：請(qǐng)分析焊接速度與焊接質(zhì)量之間的關(guān)系，并說(shuō)明如何通過(guò)控制焊接速度來(lái)保證焊接質(zhì)量。14.（15分）材料：某機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，需要在一個(gè)復(fù)雜的環(huán)境中進(jìn)行路徑規(guī)劃。環(huán)境中存在一些障礙物，機(jī)器人需要避開(kāi)這些障礙物并到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。問(wèn)題：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種路徑規(guī)劃算法，使機(jī)器人能夠快速、安全地到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)，并說(shuō)明該算法的步驟和原理。15.（15分）材料：隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。然而，機(jī)器人的應(yīng)用也帶來(lái)了一些倫理和法律問(wèn)題，如機(jī)器人的侵權(quán)責(zé)任、就業(yè)影響等。問(wèn)題：請(qǐng)?zhí)接憴C(jī)器人應(yīng)用帶來(lái)的倫理和法律問(wèn)題，并提出相應(yīng)的解決措施。答案：1.A2.C3.B4.B5.D6.A7.D8.B9.D10.C11.正運(yùn)動(dòng)學(xué)是已知機(jī)器人各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，求解機(jī)器人末端執(zhí)行器的位姿；逆運(yùn)動(dòng)學(xué)則是已知機(jī)器人末端執(zhí)行器的位姿，求解各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。正運(yùn)動(dòng)學(xué)用于仿真機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，逆運(yùn)動(dòng)學(xué)用于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制，根據(jù)目標(biāo)位姿計(jì)算關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的精確運(yùn)動(dòng)。12.機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)主要由圖像采集設(shè)備（如攝像頭）、圖像處理單元、圖像傳感器等組成。圖像采集設(shè)備用于獲取圖像；圖像處理單元對(duì)采集到的圖像進(jìn)行預(yù)處理、特征提取、目標(biāo)識(shí)別等操作；圖像傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，為圖像處理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通過(guò)這些部分協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物體的識(shí)別、定位和測(cè)量等功能。13.焊接速度與焊接質(zhì)量呈非線(xiàn)性關(guān)系。焊接速度過(guò)快，熱量輸入不足，焊縫易出現(xiàn)未熔合、氣孔等缺陷；焊接速度過(guò)慢，熱量過(guò)度集中，會(huì)導(dǎo)致焊接變形過(guò)大。要保證焊接質(zhì)量，需根據(jù)焊件材料、厚度等因素，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定合適的焊接速度范圍。在焊接過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)焊接參數(shù)，根據(jù)反饋調(diào)整焊接速度，確保焊縫質(zhì)量符合要求。14.可采用改進(jìn)的A算法。步驟：首先構(gòu)建環(huán)境地圖，將障礙物位置標(biāo)記。然后從起點(diǎn)開(kāi)始，計(jì)算到各節(jié)點(diǎn)的代價(jià)函數(shù)，包括距離和啟發(fā)函數(shù)。每次選擇代價(jià)最小的節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展，若擴(kuò)展到目標(biāo)點(diǎn)則找到路徑，若遇到障礙物則重新選擇擴(kuò)展方向。原理：通過(guò)綜合考慮距離和目標(biāo)方向，引導(dǎo)機(jī)器人快速搜索到無(wú)碰撞的最優(yōu)路徑，在復(fù)雜環(huán)境中能高效避開(kāi)障礙物到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。15.機(jī)器人應(yīng)用帶來(lái)的倫理問(wèn)題包括機(jī)器人決策導(dǎo)致的道德困境、侵犯人類(lèi)隱私等；法律問(wèn)題有