2025年大學(xué)本科二年級（機器人工程）機器人控制技術(shù)綜合測試試題及答案

（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20小題，每小題2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。1.機器人控制系統(tǒng)中，用于實現(xiàn)機器人各關(guān)節(jié)運動控制的核心部件是（）A.控制器B.驅(qū)動器C.傳感器D.減速器2.以下哪種控制算法常用于機器人的軌跡跟蹤控制？（）A.PID控制B.模糊控制C.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制D.以上都是3.機器人運動學(xué)主要研究（）A.機器人的運動原理B.機器人的運動規(guī)劃C.機器人的運動控制算法D.機器人的動力學(xué)4.在機器人控制系統(tǒng)中，反饋信號的作用是（）A.檢測機器人的運動狀態(tài)B.提供控制指令C.實現(xiàn)機器人的自主決策D.以上都不對5.機器人的位姿通常用（）來描述。A.位置和角度B.速度和加速度C.力和力矩D.功率和能量6.以下哪種傳感器可用于檢測機器人周圍的障礙物？（）A.激光雷達B.編碼器C.溫度傳感器D.壓力傳感器7.機器人運動規(guī)劃的目標(biāo)是（）A.找到一條從初始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)的可行路徑B.優(yōu)化機器人的運動速度C.提高機器人的運動精度D.以上都是8.機器人控制系統(tǒng)中的編程語言通常用于（）A.編寫控制程序B.實現(xiàn)人機交互C.數(shù)據(jù)處理D.以上都不對9.對于多關(guān)節(jié)機器人，其運動學(xué)逆解的作用是（）A.根據(jù)末端執(zhí)行器的位姿計算各關(guān)節(jié)的角度B.根據(jù)各關(guān)節(jié)的角度計算末端執(zhí)行器的位姿C.優(yōu)化機器人的運動軌跡D.以上都不對10.機器人動力學(xué)主要研究（）A.機器人在運動過程中的受力情況B.機器人的運動速度和加速度C.機器人的運動軌跡規(guī)劃D.機器人的運動控制算法11.在機器人控制中，自適應(yīng)控制的目的是（）A.使機器人能夠適應(yīng)不同的工作環(huán)境和任務(wù)要求B.提高機器人的運動精度C.優(yōu)化機器人的運動速度D.以上都不對12.以下哪種機器人控制方式具有較好的魯棒性？（）A.傳統(tǒng)控制B.智能控制C.自適應(yīng)控制D.以上都不對13.機器人視覺系統(tǒng)主要用于（）A.識別物體B.測量距離C.檢測顏色D.以上都是14.機器人控制系統(tǒng)中的通信模塊用于（）A.實現(xiàn)機器人與外部設(shè)備的信息交互B.傳輸控制指令C.采集傳感器數(shù)據(jù)D.以上都是15.對于串聯(lián)機器人，其自由度的數(shù)量等于（）A.關(guān)節(jié)的數(shù)量B.末端執(zhí)行器的運動維度C.關(guān)節(jié)數(shù)量與末端執(zhí)行器運動維度之和D.以上都不對16.機器人控制中的最優(yōu)控制問題通常是指（）A.在滿足一定約束條件下，使機器人的性能指標(biāo)達到最優(yōu)B.使機器人的運動速度最快C.使機器人的運動精度最高D.以上都不對17.以下哪種算法可用于機器人的路徑優(yōu)化？（）A.A算法B.Dijkstra算法C.遺傳算法D.以上都是18.機器人控制系統(tǒng)中的軟件部分通常包括（）A.操作系統(tǒng)B.控制算法庫C.編程語言編譯器D.以上都是19.在機器人控制中，力反饋控制的作用是（）A.使機器人能夠感知并適應(yīng)接觸力B.提高機器人的運動精度C.優(yōu)化機器人的運動速度D.以上都不對20.機器人運動學(xué)正解的目的是（）A.根據(jù)各關(guān)節(jié)的角度計算末端執(zhí)行器的位姿B.根據(jù)末端執(zhí)行器的位姿計算各關(guān)節(jié)的角度C.優(yōu)化機器人的運動軌跡D.以上都不對第II卷（非選擇題共60分）21.（10分）簡述機器人控制系統(tǒng)的組成部分及其功能。22.（10分）說明PID控制算法的原理，并舉例說明其在機器人控制中的應(yīng)用。23.（10分）機器人運動學(xué)逆解的求解方法有哪些？請簡要介紹其中一種方法。24.（15分）閱讀以下材料：隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，機器人在生產(chǎn)線上的應(yīng)用越來越廣泛。某企業(yè)引入了一批六關(guān)節(jié)機器人用于產(chǎn)品的裝配任務(wù)。在實際運行過程中，發(fā)現(xiàn)機器人的裝配精度存在一定問題。經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)主要原因是機器人的運動控制算法不夠優(yōu)化。請結(jié)合所學(xué)知識，提出改進該機器人裝配精度的措施。25.（15分）閱讀以下材料：在機器人足球比賽中，機器人需要快速準(zhǔn)確地識別足球和對方球員，并做出相應(yīng)的動作。這涉及到機器人的視覺系統(tǒng)、運動控制等多個方面。請設(shè)計一個機器人足球比賽中的視覺識別與運動控制方案，包括視覺系統(tǒng)的組成、運動控制策略等。答案：1.B2.D3.A4.A5.A6.A7.A8.A9.A10.A11.A12.C13.D14.D15.A16.A17.D18.D19.A20.A21.機器人控制系統(tǒng)主要由控制器、驅(qū)動器、傳感器、減速器等組成?？刂破魇呛诵?，負(fù)責(zé)處理輸入信號，生成控制指令；驅(qū)動器根據(jù)指令驅(qū)動關(guān)節(jié)運動；傳感器檢測機器人的狀態(tài)信息并反饋給控制器；減速器用于降低轉(zhuǎn)速、增大扭矩，提高機器人的運動精度和負(fù)載能力。22.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)偏差大小產(chǎn)生控制作用，偏差越大，控制作用越強；積分部分用于消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；微分部分根據(jù)偏差變化率提前產(chǎn)生控制作用，以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。例如在機器人的位置控制中，通過測量實際位置與目標(biāo)位置的偏差，利用PID算法調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速，使機器人準(zhǔn)確到達目標(biāo)位置。23.機器人運動學(xué)逆解的求解方法有代數(shù)法、幾何法、數(shù)值迭代法等。代數(shù)法是通過建立運動學(xué)方程，利用矩陣運算求解關(guān)節(jié)角度。例如對于一個簡單的二關(guān)節(jié)平面機器人，根據(jù)末端執(zhí)行器的位置和角度要求，通過建立齊次坐標(biāo)變換矩陣，列出運動學(xué)方程，進而求解出兩個關(guān)節(jié)的角度。24.措施如下：首先，可以優(yōu)化現(xiàn)有的運動控制算法，比如采用更先進的智能控制算法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制或模糊控制，來提高機器人的運動精度。其次，對機器人的運動學(xué)模型進行更精確的建模和分析，以減少模型誤差對裝配精度的影響。再者，加強對機器人的傳感器反饋系統(tǒng)的優(yōu)化，提高反饋信息的準(zhǔn)確性和及時性，以便更精準(zhǔn)地調(diào)整機器人的運動。還可以定期對機器人進行校準(zhǔn)和維護，確保各部件的正常運行。25.視覺系統(tǒng)組成：采用攝像頭采集圖像數(shù)據(jù)，配備圖像預(yù)處理模塊，用于去噪、增強等操作。利用圖像識別算法，如基于特征