2025年大學(xué)第四學(xué)年（柔性機(jī)器人）機(jī)器人設(shè)計(jì)能力測試試題及答案

（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：本卷共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。1.柔性機(jī)器人設(shè)計(jì)中，關(guān)于材料選擇的首要考慮因素是（）A.強(qiáng)度B.柔韌性C.重量D.成本答案：B2.以下哪種傳動(dòng)方式不適合用于柔性機(jī)器人（）A.鏈條傳動(dòng)B.氣動(dòng)傳動(dòng)C.液壓傳動(dòng)D.形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)答案：A3.柔性機(jī)器人的關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)關(guān)注的是（）A.高精度定位B.大扭矩輸出C.靈活的轉(zhuǎn)動(dòng)角度D.密封性答案：C4.在柔性機(jī)器人的控制系統(tǒng)中，核心部件是（）A.傳感器B.微控制器C.驅(qū)動(dòng)器D.電源模塊答案：B5.柔性機(jī)器人的外形設(shè)計(jì)主要依據(jù)（）A.美學(xué)原則B.功能需求C.制造工藝D.市場喜好答案：B6.對于柔性機(jī)器人的動(dòng)力源，以下說法正確的是（）A.只能使用電池供電B.可以多種動(dòng)力源結(jié)合C.動(dòng)力源對機(jī)器人性能影響不大D.太陽能是主要?jiǎng)恿υ创鸢福築7.柔性機(jī)器人的傳感器選型主要取決于（）A.外觀設(shè)計(jì)B.控制算法C.應(yīng)用場景D.成本預(yù)算答案：C8.柔性機(jī)器人設(shè)計(jì)中，優(yōu)化結(jié)構(gòu)的目的不包括（）A.提高穩(wěn)定性B.增加重量C.減少能耗D.提升靈活性答案：B9.以下哪種編程語言常用于柔性機(jī)器人編程（）A.C++B.PythonC.JavaD.HTML答案：B10.柔性機(jī)器人的設(shè)計(jì)流程第一步通常是（）A.方案論證B.需求分析C.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)D.材料選型答案：B第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分。請?jiān)跈M線上填寫正確答案。1.柔性機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)包括材料技術(shù)、______、控制技術(shù)等。答案：驅(qū)動(dòng)技術(shù)2.柔性機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式主要有彎曲、扭轉(zhuǎn)、______等。答案：伸展3.常用的柔性機(jī)器人材料有形狀記憶合金、______、柔性電路板等。答案：硅膠4.柔性機(jī)器人的控制系統(tǒng)主要由傳感器、______、執(zhí)行器組成。答案：控制器5.柔性機(jī)器人設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的環(huán)境適應(yīng)性因素有溫度、濕度、______等。答案：灰塵三、簡答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每小題5分。簡要回答問題。1.簡述柔性機(jī)器人與傳統(tǒng)剛性機(jī)器人相比的優(yōu)勢。答案：柔性機(jī)器人具有更好的環(huán)境適應(yīng)性，能在復(fù)雜形狀表面作業(yè)；安全性高，不易對人造成傷害；可實(shí)現(xiàn)更靈活的動(dòng)作，完成一些剛性機(jī)器人難以完成的任務(wù)。2.說明在柔性機(jī)器人設(shè)計(jì)中如何選擇合適的傳感器。答案：需根據(jù)機(jī)器人的應(yīng)用場景確定傳感器類型，如用于檢測物體位置可選擇光電傳感器；檢測力的大小可選擇壓力傳感器等。同時(shí)要考慮傳感器的精度、量程、響應(yīng)速度等參數(shù)是否滿足設(shè)計(jì)要求。3.柔性機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式有哪些特點(diǎn)？答案：氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)響應(yīng)快、成本低，但力量有限；液壓驅(qū)動(dòng)力量大、精度較高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜；形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)特定形狀變化，較為靈活。不同驅(qū)動(dòng)方式特點(diǎn)不同，需根據(jù)設(shè)計(jì)需求選擇。4.闡述柔性機(jī)器人外形設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。答案：要依據(jù)功能需求設(shè)計(jì)外形，確保機(jī)器人能順利完成任務(wù)；考慮人機(jī)協(xié)作時(shí)的安全性和舒適性；同時(shí)要兼顧制造工藝和成本，使外形易于加工且成本可控。四、材料分析題（共20分）答題要求：閱讀以下材料，回答問題。材料：在某醫(yī)療場景中，需要設(shè)計(jì)一款柔性機(jī)器人用于輔助手術(shù)。該機(jī)器人需能夠在狹小的空間內(nèi)靈活操作，對人體組織進(jìn)行精準(zhǔn)的探測和微小的手術(shù)操作，同時(shí)要避免對周圍組織造成不必要的損傷。1.針對該醫(yī)療場景，柔性機(jī)器人的材料應(yīng)具備哪些特性？答案：應(yīng)具備良好的柔韌性，以便在狹小空間靈活操作；要有一定的強(qiáng)度，保證在手術(shù)過程中不會輕易損壞；生物相容性要好，避免對人體組織產(chǎn)生不良影響。2.從控制技術(shù)角度分析，如何實(shí)現(xiàn)對該柔性機(jī)器人的精準(zhǔn)操作？答案：需要高精度的傳感器實(shí)時(shí)反饋機(jī)器人的位置和動(dòng)作狀態(tài)，通過先進(jìn)的控制算法對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)手術(shù)需求精確控制機(jī)器人的動(dòng)作，確保操作的精準(zhǔn)性。3.該柔性機(jī)器人的外形設(shè)計(jì)應(yīng)遵循什么原則？答案：外形應(yīng)設(shè)計(jì)得盡量小巧、靈活且符合人體工程學(xué)，便于在醫(yī)療場景中深入狹小空間進(jìn)行操作，同時(shí)要保證與手術(shù)器械的配合度，方便進(jìn)行手術(shù)操作。五、設(shè)計(jì)題（共20分）答題要求：請?jiān)O(shè)計(jì)一款用于家庭清潔的柔性機(jī)器人。1.簡述該柔性機(jī)器人的功能需求。答案：能夠靈活穿梭于家具之間，對地面各個(gè)角落進(jìn)行全面清潔。具備自動(dòng)避障功能，避免碰撞家具等物品?？梢赃m應(yīng)不同的地面材質(zhì)，如木地板、瓷磚等。清潔過程中噪音要小，不影響家庭成員生活。2.說明其關(guān)鍵技術(shù)和部件選型。答案：關(guān)鍵技術(shù)包括柔性材料的運(yùn)用，以實(shí)現(xiàn)靈活的運(yùn)動(dòng)；先進(jìn)的傳感器技術(shù)，用于避障和感知環(huán)境；高效的清潔部件，如旋轉(zhuǎn)拖布或吸塵裝置。部件選型上，選擇合適的柔性材料制作機(jī)身，高精度的激光傳感器用于避障，吸力強(qiáng)的吸塵電機(jī)和耐用的旋轉(zhuǎn)拖布等。3.描述該柔性機(jī)器人的整體設(shè)計(jì)思路。答案：整體設(shè)計(jì)