2025年中職（機器人操作基礎）機器人控制階段測試題及答案

（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8題，每題5分。每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括號內。1.機器人控制系統(tǒng)中，用于處理傳感器數(shù)據(jù)并做出決策的部分是（）A.控制器B.執(zhí)行器C.傳感器D.驅動器答案：A2.以下哪種控制算法常用于機器人的位置控制，能使機器人快速準確地到達目標位置（）A.PID控制B.模糊控制C.神經(jīng)網(wǎng)絡控制D.遺傳算法答案：A3.機器人運動控制中，關節(jié)空間控制是基于（）進行的控制。A.機器人的笛卡爾坐標B.機器人的關節(jié)角度C.機器人的末端位置D.機器人質心答案：B4.當機器人需要在復雜環(huán)境中避障時，通常采用的控制策略是（）A.開環(huán)控制B.閉環(huán)控制C.自適應控制D.智能控制答案：D5.機器人控制系統(tǒng)中，用于將控制信號轉換為機器人關節(jié)運動的部件是（）A.控制器B.執(zhí)行器C.傳感器D.編碼器答案：B6.以下關于機器人運動學的說法，正確的是（）A.研究機器人的動力學方程B.描述機器人關節(jié)運動與末端位置的關系C.分析機器人的能量消耗D.確定機器人的最優(yōu)控制策略答案：B7.機器人在執(zhí)行任務時，若要實現(xiàn)平滑的軌跡運動，常采用的插補算法是（）A.直線插補B.圓弧插補C.樣條插補D.以上都是答案：D8.機器人控制中，反饋控制的核心是（）A.比較設定值與實際值B.計算控制量C.執(zhí)行控制動作D.以上都是答案：A第II卷（非選擇題，共60分）二、填空題（共15分）答題要求：本大題共5空，每空3分。請將正確答案填在橫線上。1.機器人控制系統(tǒng)主要由______、______、______和______等部分組成。答案：控制器、執(zhí)行器（驅動器）、傳感器、控制算法2.機器人運動控制的主要任務是使機器人按照預定的______和______運動。答案：軌跡、速度3.常用的機器人位置控制方法有______和______。答案：點位控制、連續(xù)軌跡控制4.機器人的動力學分析主要研究機器人在______作用下的運動狀態(tài)。答案：力和力矩5.機器人控制算法的優(yōu)化目標包括提高______、______和______等。答案：控制精度、響應速度、穩(wěn)定性三（共15分）答題要求：請簡要回答以下問題。1.簡述機器人開環(huán)控制和閉環(huán)控制的區(qū)別。（7分）答案：開環(huán)控制是按照預先設定的控制量進行控制，不考慮實際輸出與設定值的差異，控制簡單但精度較低。閉環(huán)控制則通過檢測實際輸出并與設定值比較，根據(jù)偏差調整控制量，能提高控制精度和穩(wěn)定性，但系統(tǒng)相對復雜。2.機器人運動學和動力學在機器人控制中分別起到什么作用？（8分）答案：運動學描述機器人關節(jié)運動與末端位置的關系，為機器人運動規(guī)劃提供基礎，確定機器人能到達的位置和姿態(tài)。動力學分析機器人在力和力矩作用下的運動狀態(tài)，有助于計算所需的驅動力矩，優(yōu)化機器人的運動性能和控制策略，確保機器人平穩(wěn)、高效地運行。四、材料分析題（共15分）答題要求：閱讀以下材料，回答問題。材料：在一個工業(yè)生產線上，有一臺機器人負責將零件從A點搬運到B點。該機器人采用關節(jié)空間控制方式，其控制系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測關節(jié)角度和電機電流。在一次搬運過程中，發(fā)現(xiàn)機器人到達B點的位置存在較大偏差。1.請分析可能導致機器人位置偏差的原因。（7分）答案：可能原因有：關節(jié)角度傳感器精度不夠，導致反饋的角度信息不準確，影響位置控制；電機性能變化，如電機扭矩不足或轉速不穩(wěn)定，使關節(jié)運動不準確；控制算法參數(shù)設置不合理，不能有效糾正偏差；機械結構存在松動或磨損，影響關節(jié)運動精度。2.針對上述原因，提出相應的解決措施。（8分）答案：對于傳感器精度問題，可更換高精度的關節(jié)角度傳感器；對于電機問題，檢查電機并進行維護或更換；調整控制算法的參數(shù)，通過實驗優(yōu)化參數(shù)設置，提高控制精度；對機械結構進行檢查和緊固，如有磨損及時修復或更換部件，確保機械結構的穩(wěn)定性和精度。五、綜合應用題（共15分）答題要求：請根據(jù)題目要求，運用所學知識進行解答。1.設計一個簡單的機器人控制系統(tǒng)，使其能夠實現(xiàn)從初始位置沿直線運動到目標位置，并在到達目標位置后停止。要求說明系統(tǒng)的組成部分及各部分的作用。（7分）答案：系統(tǒng)組成：控制器，用于處理輸入信號，根據(jù)預設算法計算控制量；執(zhí)行器（驅動器），將控制信號轉換為機器人關節(jié)的運動；傳感器，如位置傳感器，實時反饋機器人的位置信息；控制算法，采用直線插補算法，使機器人沿直線運動。作用：控制器協(xié)調各部分工作，執(zhí)行器驅動機器人運動，傳感器提供位置反饋，控制算法規(guī)劃運動軌跡。2.若該機器人在運動過程中受到外部干擾，導致位置偏差，如何通過控制算法進行調整，使其回到正確的運動軌跡？請簡要說明調整思路。（8分）答案：通過位置傳感器實時檢測到位置偏差，將實際位置與目標位置進行比較，得到偏差值。根據(jù)偏差值，利用PID控制算法進行調