機械設(shè)計智能機器人應(yīng)用能力考核試題及真題考試時長：120分鐘滿分：100分題型分值分布：-判斷題（10題，每題2分）總分20分-單選題（10題，每題2分）總分20分-多選題（10題，每題2分）總分20分-案例分析（3題，每題6分）總分18分-論述題（2題，每題11分）總分22分總分：100分---一、判斷題（每題2分，共20分）1.機器人的運動學(xué)逆解是指根據(jù)末端執(zhí)行器的期望位姿求解關(guān)節(jié)變量的過程。2.六自由度機器人比五自由度機器人具有更高的運動靈活性。3.機器人關(guān)節(jié)扭矩與關(guān)節(jié)角之間存在一一對應(yīng)的關(guān)系。4.機器人的工作空間是指機器人能夠到達(dá)的所有點的集合。5.機器人動力學(xué)模型主要用于控制機器人的運動軌跡。6.機器人的標(biāo)定是指確定機器人各部件的幾何參數(shù)和物理參數(shù)的過程。7.機器人的示教編程是指通過手動操作機器人來完成編程任務(wù)。8.機器人的力控模式是指機器人能夠感知并控制接觸力的大小。9.機器人的視覺系統(tǒng)主要用于識別環(huán)境中的物體和障礙物。10.機器人的運動學(xué)正解是指根據(jù)關(guān)節(jié)變量求解末端執(zhí)行器的位姿的過程。二、單選題（每題2分，共20分）1.下列哪種類型的機器人屬于并聯(lián)機器人？（）A.桁架式機器人B.齒輪齒條式機器人C.液壓缸式機器人D.機械臂式機器人2.機器人運動學(xué)方程中，雅可比矩陣的作用是？（）A.描述機器人關(guān)節(jié)速度與末端速度的關(guān)系B.描述機器人工作空間的大小C.描述機器人動力學(xué)特性D.描述機器人標(biāo)定過程3.機器人動力學(xué)方程中，科氏力主要出現(xiàn)在？（）A.關(guān)節(jié)運動時B.末端執(zhí)行器運動時C.機器人靜止時D.機器人標(biāo)定時4.機器人標(biāo)定過程中，常用的標(biāo)定工具是？（）A.三維激光掃描儀B.二維相機C.力傳感器D.編碼器5.機器人示教編程的優(yōu)點是？（）A.精度高B.適用于復(fù)雜任務(wù)C.不需要編程知識D.運動速度快6.機器人力控模式的應(yīng)用場景是？（）A.精密裝配B.物體抓取C.環(huán)境探索D.運動控制7.機器人視覺系統(tǒng)的核心部件是？（）A.相機B.圖像處理芯片C.控制器D.執(zhí)行器8.機器人運動學(xué)逆解的求解方法包括？（）A.代數(shù)法B.數(shù)值法C.演示法D.以上都是9.機器人動力學(xué)模型的應(yīng)用場景是？（）A.運動控制B.力控C.視覺識別D.標(biāo)定10.機器人工作空間的大小主要受？（）A.自由度數(shù)量B.關(guān)節(jié)限位C.機械結(jié)構(gòu)D.以上都是三、多選題（每題2分，共20分）1.機器人運動學(xué)方程包括？（）A.正運動學(xué)方程B.逆運動學(xué)方程C.動力學(xué)方程D.靜力學(xué)方程2.機器人標(biāo)定方法包括？（）A.直接標(biāo)定法B.間接標(biāo)定法C.自標(biāo)定法D.外標(biāo)定法3.機器人示教編程的缺點是？（）A.效率低B.精度差C.不適用于復(fù)雜任務(wù)D.需要編程知識4.機器人力控模式的應(yīng)用包括？（）A.精密裝配B.物體抓取C.環(huán)境探索D.人機協(xié)作5.機器人視覺系統(tǒng)的應(yīng)用包括？（）A.物體識別B.環(huán)境感知C.運動跟蹤D.視覺引導(dǎo)6.機器人運動學(xué)逆解的求解方法包括？（）A.代數(shù)法B.數(shù)值法C.演示法D.迭代法7.機器人動力學(xué)模型的應(yīng)用包括？（）A.運動控制B.力控C.視覺識別D.標(biāo)定8.機器人工作空間的大小受哪些因素影響？（）A.自由度數(shù)量B.關(guān)節(jié)限位C.機械結(jié)構(gòu)D.控制算法9.機器人標(biāo)定的目的是？（）A.提高精度B.減少誤差C.優(yōu)化性能D.簡化控制10.機器人示教編程的應(yīng)用場景是？（）A.精密裝配B.物體抓取C.環(huán)境探索D.運動控制四、案例分析（每題6分，共18分）1.案例背景：某工廠使用一臺六自由度工業(yè)機器人進行物料搬運任務(wù)。機器人需要從A點抓取工件并移動到B點，A點坐標(biāo)為（1,2,3）米，B點坐標(biāo)為（4,5,6）米。機器人關(guān)節(jié)參數(shù)如下：-關(guān)節(jié)1：旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，范圍0-360度-關(guān)節(jié)2：旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，范圍-90-90度-關(guān)節(jié)3：旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，范圍0-360度-關(guān)節(jié)4：伸縮關(guān)節(jié)，范圍0-1米-關(guān)節(jié)5：旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，范圍-90-90度-關(guān)節(jié)6：伸縮關(guān)節(jié)，范圍0-0.5米問題：（1）請簡述機器人運動學(xué)逆解的求解步驟。（2）假設(shè)機器人當(dāng)前關(guān)節(jié)角為（30,45,60,0.5,30,0.2）度，請計算末端執(zhí)行器的位姿。2.案例背景：某公司使用一臺五自由度協(xié)作機器人進行裝配任務(wù)。機器人需要抓取一個重量為5kg的工件，并將其放置在距離機器人基座1米的位置。機器人關(guān)節(jié)參數(shù)如下：-關(guān)節(jié)1：旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，范圍0-360度-關(guān)節(jié)2：旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，范圍-90-90度-關(guān)節(jié)3：旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，范圍0-360度-關(guān)節(jié)4：伸縮關(guān)節(jié)，范圍0-1米-關(guān)節(jié)5：旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，范圍-90-90度問題：（1）請簡述機器人力控模式的原理和應(yīng)用場景。（2）假設(shè)機器人需要以0.1N的力控制工件，請簡述實現(xiàn)該功能的步驟。3.案例背景：某實驗室使用一臺六自由度機器人進行實驗任務(wù)。機器人需要抓取一個透明玻璃杯并將其放置在實驗臺上。機器人關(guān)節(jié)參數(shù)如下：-關(guān)節(jié)1：旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，范圍0-360度-關(guān)節(jié)2：旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，范圍-90-90度-關(guān)節(jié)3：旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，范圍0-360度-關(guān)節(jié)4：伸縮關(guān)節(jié)，范圍0-1米-關(guān)節(jié)5：旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，范圍-90-90度-關(guān)節(jié)6：伸縮關(guān)節(jié)，范圍0-0.5米問題：（1）請簡述機器人視覺系統(tǒng)的組成和應(yīng)用。（2）假設(shè)機器人需要識別玻璃杯的位置并抓取，請簡述實現(xiàn)該功能的步驟。五、論述題（每題11分，共22分）1.論述題：請論述機器人運動學(xué)逆解的求解方法及其應(yīng)用場景。2.論述題：請論述機器人動力學(xué)模型的重要性及其在運動控制中的應(yīng)用。---標(biāo)準(zhǔn)答案及解析一、判斷題1.√2.√3.×（關(guān)節(jié)扭矩與關(guān)節(jié)角的關(guān)系是非線性的）4.√5.×（動力學(xué)模型主要用于運動控制）6.√7.√8.√9.√10.√二、單選題1.A2.A3.A4.A5.C6.B7.A8.D9.A10.D三、多選題1.A,B2.A,B,C3.A,B4.A,B,D5.A,B,C,D6.A,B,D7.A,B8.A,B,C,D9.A,B,C10.A,B,D四、案例分析1.案例背景：（1）機器人運動學(xué)逆解的求解步驟：-建立機器人運動學(xué)方程（正運動學(xué)方程）；-通過代數(shù)法或數(shù)值法求解關(guān)節(jié)角；-驗證求解結(jié)果的正確性。（2）末端執(zhí)行器的位姿計算：-使用逆運動學(xué)方程求解關(guān)節(jié)角；-假設(shè)逆解結(jié)果為（θ1,θ2,θ3,d4,θ5,θ6），則末端執(zhí)行器的位姿為（x,y,z,rx,ry,rz）。2.案例背景：（1）機器人力控模式的原理和應(yīng)用場景：-原理：機器人能夠感知并控制接觸力的大??；-應(yīng)用場景：精密裝配、物體抓取、人機協(xié)作。（2）實現(xiàn)0.1N力控制的步驟：-啟用力控模式；-設(shè)置力控參數(shù)（如力的大小和方向）；-監(jiān)控接觸力并調(diào)整關(guān)節(jié)運動。3.案例背景：（1）機器人視覺系統(tǒng)的組成和應(yīng)用：-組成：相機、圖像處理芯片、控制器；-應(yīng)用：物體識別、環(huán)境感知、運動跟蹤、視覺引導(dǎo)。（2）抓取玻璃杯的步驟：-使用相機識別玻璃杯的位置；-計算玻璃杯的坐標(biāo)；-使用逆運動學(xué)方程求解關(guān)節(jié)角；-控制機器人抓取玻璃杯。五、