2025年大學(xué)機器人控制技術(shù)（編程）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小題，每小題5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。請將正確答案填寫在相應(yīng)位置。1.機器人運動控制中，以下哪種算法常用于實現(xiàn)精確的位置控制？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.遺傳算法2.關(guān)于機器人編程語言，以下說法正確的是？A.機器人編程語言只能用于工業(yè)機器人B.不同品牌機器人的編程語言完全相同C.機器人編程語言可實現(xiàn)機器人的動作規(guī)劃、任務(wù)執(zhí)行等功能D.機器人編程語言不需要考慮語法規(guī)則3.在機器人路徑規(guī)劃中，A算法的核心是？A.計算節(jié)點的啟發(fā)函數(shù)值B.擴展節(jié)點C.選擇最優(yōu)路徑D.以上都是4.機器人視覺系統(tǒng)中，用于提取圖像特征的是？A.攝像頭B.圖像傳感器C.圖像處理算法D.顯示設(shè)備5.以下哪種傳感器可用于檢測機器人周圍的距離信息？A.激光傳感器B.溫度傳感器C.壓力傳感器D.聲音傳感器6.機器人控制系統(tǒng)的核心組成部分不包括？A.控制器B.傳感器C.執(zhí)行器D.電源7.對于機器人編程中的函數(shù)，以下描述錯誤的是？A.函數(shù)可提高代碼的復(fù)用性B.函數(shù)必須有返回值C.函數(shù)可以帶參數(shù)D.函數(shù)可以嵌套定義8.在機器人運動學(xué)中，描述機器人末端執(zhí)行器位置和姿態(tài)的是？A.關(guān)節(jié)角度B.笛卡爾坐標(biāo)C.歐拉角D.以上都可以第II卷（非選擇題共60分）9.（10分）簡述PID控制算法的原理及在機器人控制中的應(yīng)用場景。10.（10分）請說明機器人路徑規(guī)劃的主要步驟以及常用的路徑規(guī)劃算法有哪些。11.（10分）機器人視覺系統(tǒng)主要包括哪些部分？各部分的作用是什么？12.（15分）閱讀材料：在一個機器人項目中，需要機器人完成在一個復(fù)雜環(huán)境中的物料搬運任務(wù)。環(huán)境中有各種障礙物，并且物料的位置是隨機的。問題：請設(shè)計一個機器人控制系統(tǒng)方案，包括硬件選型和軟件編程思路，以實現(xiàn)高效準(zhǔn)確的物料搬運任務(wù)。13.（15分）閱讀材料：現(xiàn)有一個工業(yè)機器人，其任務(wù)是在流水線上對產(chǎn)品進行裝配操作。產(chǎn)品的裝配過程包括多個步驟，每個步驟需要精確的動作控制。問題：針對該工業(yè)機器人，編寫一段代碼實現(xiàn)其裝配任務(wù)的自動化控制，要求代碼中包含必要的邏輯判斷和動作指令。答案：1.A2.C3.D4.C5.A6.D7.B8.D9.PID控制算法由比例（P）、積分（I）、微分（D）三個部分組成。比例部分根據(jù)偏差大小輸出控制量，加快系統(tǒng)響應(yīng)；積分部分用于消除穩(wěn)態(tài)誤差；微分部分根據(jù)偏差變化率提前調(diào)整控制量，改善系統(tǒng)動態(tài)性能。在機器人控制中，常用于速度控制、位置控制等場景，如機器人關(guān)節(jié)的角度控制，可使機器人準(zhǔn)確到達(dá)目標(biāo)位置。10.機器人路徑規(guī)劃主要步驟包括環(huán)境建模、路徑搜索、路徑平滑。常用算法有Dijkstra算法、A算法、蟻群算法等。Dijkstra算法適用于求解靜態(tài)環(huán)境中的最短路徑；A算法結(jié)合了啟發(fā)函數(shù)，搜索效率更高；蟻群算法通過模擬螞蟻覓食行為進行路徑搜索，適用于復(fù)雜環(huán)境。11.機器人視覺系統(tǒng)主要包括攝像頭、圖像采集卡、圖像處理單元、圖像傳感器等。攝像頭用于獲取圖像；圖像采集卡將攝像頭采集的模擬圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像；圖像處理單元對圖像進行特征提取、目標(biāo)識別等處理；圖像傳感器用于檢測圖像的亮度、顏色等信息，為圖像處理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。12.硬件選型：選用帶有激光雷達(dá)用于環(huán)境感知，獲取障礙物位置；選用高精度編碼器用于機器人關(guān)節(jié)角度檢測，實現(xiàn)精確運動控制；選用合適的電機作為執(zhí)行器。軟件編程思路：利用激光雷達(dá)數(shù)據(jù)構(gòu)建環(huán)境地圖，采用A算法進行路徑規(guī)劃，結(jié)合PID控制算法實現(xiàn)機器人在路徑上的精確運動，通過傳感器反饋實時調(diào)整運動狀態(tài)，確保準(zhǔn)確搬運物料。13.```python假設(shè)機器人有三個關(guān)節(jié)，分別控制三個裝配動作joint1_angle=0joint2_angle=0joint3_angle=0defmove_joint1(angle):globaljoint1_anglejoint1_angle=angle這里添加實際控制關(guān)節(jié)1電機轉(zhuǎn)動到指定角度的代碼defmove_joint2(angle):globaljoint2_anglejoint2_angle=angle這里添加實際控制關(guān)節(jié)2電機轉(zhuǎn)動到指定角度的代碼defmove_joint3(angle):globaljoint3_anglejoint3_angle=angle這里添加實際控制關(guān)節(jié)3電機轉(zhuǎn)動到指定角度的代碼defassemble_product():第一步動作move_joint1(45)