2025年大學(xué)本科（機(jī)器人工程）機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制綜合測試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本大題共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。請將正確答案的序號填在題后的括號內(nèi)。1.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制中，以下哪種控制算法常用于實(shí)現(xiàn)精確的位置控制？（）A.比例控制B.積分控制C.微分控制D.比例積分微分控制2.機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的速度控制主要通過調(diào)節(jié)（）來實(shí)現(xiàn)。A.電機(jī)電流B.電機(jī)電壓C.電機(jī)轉(zhuǎn)速D.電機(jī)扭矩3.在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)中，描述機(jī)器人末端執(zhí)行器位置和姿態(tài)的坐標(biāo)系是（）。A.笛卡爾坐標(biāo)系B.柱坐標(biāo)系C.球坐標(biāo)系D.關(guān)節(jié)坐標(biāo)系4.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制中，為了避免機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過程中出現(xiàn)振動(dòng)，通常會(huì)采用（）。A.速度濾波B.位置濾波C.加速度濾波D.力濾波5.以下哪種傳感器常用于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制中的位置反饋？（）A.激光傳感器B.視覺傳感器C.編碼器D.力傳感器6.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制中，運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的主要任務(wù)是（）。A.確定機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡B.控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度C.調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)D.檢測機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)7.在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)中，機(jī)器人的自由度是指（）。A.機(jī)器人能夠運(yùn)動(dòng)的方向數(shù)量B.機(jī)器人關(guān)節(jié)的數(shù)量C.機(jī)器人末端執(zhí)行器能夠到達(dá)的位置數(shù)量D.機(jī)器人能夠完成的動(dòng)作數(shù)量8.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制中，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的柔順運(yùn)動(dòng)，通常會(huì)采用（）。A.力控制B.位置控制C.速度控制D.加速度控制9.以下哪種算法常用于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制中的軌跡規(guī)劃？（）A.A算法B.Dijkstra算法C.遺傳算法D.樣條插值算法10.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制中，為了提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)效率，通常會(huì)采用（）。A.最優(yōu)路徑規(guī)劃B.最短時(shí)間規(guī)劃C.最小能量規(guī)劃D.以上都是第II卷（非選擇題共70分）11.（共10分）簡述機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制中開環(huán)控制和閉環(huán)控制的區(qū)別。12.（共15分）在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)中，如何通過齊次坐標(biāo)變換來描述機(jī)器人末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)？13.（共15分）材料：某機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，需要從初始位置移動(dòng)到目標(biāo)位置。已知機(jī)器人的初始位置為(0,0,0)，目標(biāo)位置為(1,1,1)。機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度為1m/s，加速度為0.5m/s2。問題：請?jiān)O(shè)計(jì)一種機(jī)器人從初始位置到目標(biāo)位置的運(yùn)動(dòng)軌跡，并計(jì)算運(yùn)動(dòng)所需的時(shí)間。14.（共20分）材料：隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，機(jī)器人在生產(chǎn)線上的應(yīng)用越來越廣泛。某工廠使用機(jī)器人進(jìn)行零件裝配，機(jī)器人需要將零件從傳送帶上抓取并安裝到指定位置。問題：（1）請分析機(jī)器人在抓取零件和安裝零件過程中可能遇到的問題，并提出相應(yīng)的解決方案。（2）如何通過運(yùn)動(dòng)控制來提高機(jī)器人在零件裝配過程中的效率和精度？15.（共20分）材料：在機(jī)器人研發(fā)過程中，需要對機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能進(jìn)行測試和評估。某機(jī)器人的最大負(fù)載為10kg，最大運(yùn)動(dòng)速度為2m/s，重復(fù)定位精度為±0.05mm。問題：（1）請?jiān)O(shè)計(jì)一種測試方案，對機(jī)器人的最大負(fù)載能力進(jìn)行測試。（2）如何通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來評估機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能是否滿足設(shè)計(jì)要求？答案：1.D2.C3.A4.C5.C6.A7.B8.A9.D10.D11.開環(huán)控制是指控制器只根據(jù)輸入信號來控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，不考慮機(jī)器人實(shí)際的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。閉環(huán)控制則是通過傳感器檢測機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并將反饋信號傳遞給控制器，控制器根據(jù)反饋信號來調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，使機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)更加精確。12.通過建立機(jī)器人各關(guān)節(jié)的坐標(biāo)系，并使用齊次坐標(biāo)變換矩陣來描述各關(guān)節(jié)之間的相對位置和姿態(tài)關(guān)系，從而可以得到機(jī)器人末端執(zhí)行器相對于基坐標(biāo)系的齊次坐標(biāo)變換矩陣，進(jìn)而描述其位置和姿態(tài)。13.可以采用直線運(yùn)動(dòng)軌跡，根據(jù)速度和加速度的關(guān)系，先加速到1m/s，再勻速運(yùn)動(dòng)，最后減速到0。加速時(shí)間t1=v/a=1/0.5=2s，減速時(shí)間t2=2s，勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間t3=(1-0.5×2×2)/1=0s，總時(shí)間t=t1+t2+t3=4s。14.（1）抓取零件可能遇到零件位置不準(zhǔn)確、抓取力度不當(dāng)?shù)葐栴}，可通過視覺傳感器精確識別零件位置，采用力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測抓取力度。安裝零件可能遇到安裝位置偏差、零件配合不緊密等問題，可利用高精度定位系統(tǒng)確保安裝位置準(zhǔn)確，優(yōu)化機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制算法提高安裝精度。（2）通過精確規(guī)劃運(yùn)動(dòng)軌跡，減少機(jī)器人空行程時(shí)間；提高運(yùn)動(dòng)控制算法的精度，如采用更先進(jìn)的PID控制算法等；優(yōu)化機(jī)器人的加減速控制，實(shí)現(xiàn)快速平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，從而提高效率和精度。15.（1）在機(jī)器人末端安裝10kg的負(fù)載，使其以一定速度進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)等，觀察機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如是否能夠