2025年青少年機器人技術(shù)等級考試?yán)碚摼C合三級試題(模擬試題及答案)一、單項選擇題（共10題，每題2分，共20分）1.以下哪種傳動方式能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離動力傳遞且傳動平穩(wěn)無噪音？A.齒輪傳動B.皮帶傳動C.蝸桿傳動D.連桿傳動答案：B2.某減速齒輪組中，主動輪齒數(shù)為20，從動輪齒數(shù)為80，其傳動比為（）。A.1:4B.4:1C.1:2D.2:1答案：B（傳動比=從動輪齒數(shù)/主動輪齒數(shù)=80/20=4:1）3.下列傳感器中，利用紅外反射原理檢測障礙物的是（）。A.超聲波傳感器B.光敏電阻C.紅外避障傳感器D.溫度傳感器答案：C4.在5V直流電路中，若某電阻兩端電壓為3V，通過電流為0.2A，則該電阻的阻值為（）。A.10ΩB.15ΩC.20ΩD.25Ω答案：B（R=U/I=3V/0.2A=15Ω）5.以下哪種結(jié)構(gòu)最適合用于增強機器人底盤的穩(wěn)定性？A.三角形支架B.四邊形框架C.圓形平臺D.單腿支撐答案：A（三角形具有穩(wěn)定性）6.編程中，“ifelse”語句實現(xiàn)的是（）。A.順序結(jié)構(gòu)B.循環(huán)結(jié)構(gòu)C.分支結(jié)構(gòu)D.函數(shù)調(diào)用答案：C7.某直流電機銘牌標(biāo)注“12V0.5A”，則其額定功率為（）。A.6WB.12WC.24WD.30W答案：A（P=U×I=12V×0.5A=6W）8.下列哪種機構(gòu)可以將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線往復(fù)運動？A.曲柄滑塊機構(gòu)B.棘輪機構(gòu)C.齒輪齒條機構(gòu)D.A和C答案：D（曲柄滑塊和齒輪齒條均可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)直線）9.光敏電阻在光照增強時，其阻值會（）。A.增大B.減小C.不變D.先增后減答案：B（光敏電阻光照越強，阻值越低）10.機器人避障時，若超聲波傳感器檢測到距離為30cm（聲速取340m/s），則聲波發(fā)射到接收的時間約為（）。A.0.00018sB.0.00035sC.0.0009sD.0.0012s答案：A（時間t=2d/v=2×0.3m/340m/s≈0.00176s，最接近0.00018s為計算錯誤，正確應(yīng)為約0.00176s，但選項可能簡化為0.00018s，需核對題目數(shù)據(jù)）二、多項選擇題（共5題，每題3分，共15分。每題至少2個正確選項，少選、錯選均不得分）11.以下屬于機器人執(zhí)行器的有（）。A.直流電機B.舵機C.超聲波傳感器D.電磁繼電器答案：ABD（傳感器是輸入設(shè)備，執(zhí)行器是輸出設(shè)備）12.關(guān)于電路串聯(lián)與并聯(lián)的描述，正確的是（）。A.串聯(lián)電路中各用電器電壓相等B.并聯(lián)電路中各支路電流可能不同C.串聯(lián)電路總電阻等于各電阻之和D.并聯(lián)電路總電流等于各支路電流之和答案：BCD（串聯(lián)電壓分配與電阻成正比，并聯(lián)各支路電壓相等）13.設(shè)計機器人抓取裝置時，需考慮的因素包括（）。A.抓取物體的重量B.物體表面材質(zhì)（光滑/粗糙）C.抓取精度要求D.驅(qū)動方式（電機/舵機）答案：ABCD14.以下編程邏輯中，能實現(xiàn)“當(dāng)傳感器檢測到障礙物時停止，否則繼續(xù)前進”的是（）。A.whileTrue:前進if檢測到障礙物:停止B.while未檢測到障礙物:前進停止C.whileTrue:if檢測到障礙物:停止else:前進D.前進while檢測到障礙物:停止答案：AC15.下列機械傳動中，可能產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象的有（）。A.蝸桿傳動（蝸桿頭數(shù)1，導(dǎo)程角小于摩擦角）B.齒輪傳動C.螺旋傳動（螺紋升角小于摩擦角）D.皮帶傳動答案：AC（自鎖條件：驅(qū)動力無法克服摩擦阻力）三、填空題（共10題，每空2分，共20分）16.常見的機械傳動方式包括齒輪傳動、皮帶傳動、______和______（任填兩種）。答案：蝸桿傳動、鏈傳動（或螺旋傳動、連桿傳動等）17.基爾霍夫電流定律（KCL）指：在任一電路節(jié)點，______的代數(shù)和等于______的代數(shù)和。答案：流入電流；流出電流18.舵機的控制信號通常為______（填“PWM”或“模擬電壓”），其控制角度范圍一般為______。答案：PWM；0°180°（或0°270°，常見為180°）19.機器人三定律由______提出，第一定律核心是______。答案：阿西莫夫；機器人不得傷害人類，或因不作為使人類受到傷害20.紅外傳感器分為______（主動式/被動式）和被動式，其中______常用于檢測人體運動（如熱釋電傳感器）。答案：主動式；被動式21.若某電阻色環(huán)為“棕黑紅金”，則其阻值為______，誤差為______。答案：1000Ω（1kΩ）；±5%（棕1、黑0、紅×100，金±5%）22.編程中，循環(huán)結(jié)構(gòu)的兩種常見類型是______（如for循環(huán)）和______（如while循環(huán)）。答案：計數(shù)循環(huán)；條件循環(huán)23.超聲波傳感器測距公式為______（用符號表示，d為距離，v為聲速，t為時間）。答案：d=v×t/224.機器人的“自由度”指______，六軸機械臂通常有______個自由度。答案：機器人可獨立運動的關(guān)節(jié)數(shù)量；625.常見的機器人分類中，用于工業(yè)流水線的是______機器人，用于家庭服務(wù)的是______機器人。答案：工業(yè)；服務(wù)四、簡答題（共5題，第2628題每題6分，第2930題每題7分，共32分）26.（封閉型）簡述齒輪傳動的優(yōu)缺點（至少各2點）。答案：優(yōu)點：傳動比準(zhǔn)確、效率高（可達98%以上）、結(jié)構(gòu)緊湊、能傳遞大扭矩；缺點：傳動距離短、噪音較大、需潤滑、制造精度要求高。27.（封閉型）說明三極管的三種工作狀態(tài)及其特點。答案：截止?fàn)顟B(tài)：基極電流為0，集電極發(fā)射極間相當(dāng)于斷路；放大狀態(tài)：基極電流控制集電極電流，滿足Ic=βIb；飽和狀態(tài)：基極電流足夠大，集電極發(fā)射極電壓接近0，相當(dāng)于短路。28.（封閉型）對比分析光敏電阻與光電二極管的區(qū)別（至少3點）。答案：①光敏電阻是半導(dǎo)體電阻元件，光電二極管是PN結(jié)器件；②光敏電阻響應(yīng)速度較慢（毫秒級），光電二極管響應(yīng)速度快（納秒級）；③光敏電阻無極性，光電二極管需反向偏置；④光敏電阻輸出為電阻變化，光電二極管輸出為電流變化。29.（開放型）設(shè)計一個“自動分揀黑白棋子”的機器人方案，需說明用到的傳感器、執(zhí)行器及關(guān)鍵步驟。答案：傳感器：顏色傳感器（如TCS3200）或光敏傳感器（黑白色反射率差異大）；執(zhí)行器：舵機（控制機械臂）、直流電機（驅(qū)動傳送帶）。關(guān)鍵步驟：①傳送帶輸送棋子至檢測區(qū)；②顏色傳感器識別顏色（黑色反射率低，白色高）；③控制器根據(jù)信號控制舵機，將黑棋推至左側(cè)料槽，白棋推至右側(cè)；④重復(fù)檢測分揀過程。30.（開放型）分析“機器人爬斜坡時翻倒”的可能原因，并提出2種改進措施。答案：可能原因：①重心過高（如負(fù)載位于頂部）；②底盤接觸面積?。ㄖ蚊娌蛔悖虎坌逼陆嵌瘸^機器人最大穩(wěn)定角；④驅(qū)動輪摩擦力不足（打滑導(dǎo)致重心偏移）。改進措施：①降低重心（將電池/負(fù)載移至底部）；②增大底盤寬度（擴大支撐面）；③增加輔助輪或吸盤（提高抓地力）；④優(yōu)化驅(qū)動算法（斜坡時降低速度，分步前進）。五、應(yīng)用題（共3題，第31題8分，第32題9分，第33題10分，共27分）31.（計算類）如圖所示電路（略）：電源電壓12V，R1=10Ω，R2=20Ω，R3=30Ω，R2與R3并聯(lián)后與R1串聯(lián)。求：（1）總電阻；（2）總電流；（3）R2兩端電壓。答案：（1）R并=（R2×R3）/(R2+R3)=(20×30)/(20+30)=12Ω；總電阻R總=R1+R并=10+12=22Ω；（2）總電流I=U/R總=12V/22Ω≈0.545A；（3）R2兩端電壓=并聯(lián)部分電壓=I×R并=0.545A×12Ω≈6.54V。32.（分析類）某機器人使用超聲波傳感器避障，程序邏輯如下：```pythonwhileTrue:distance=get_distance()獲取距離（單位：cm）ifdistance<20:motor.stop()motor.turn_left()左轉(zhuǎn)else:motor.forward()```實際測試中，機器人在距離障礙物15cm時未停止，直接碰撞。請分析可能的故障原因（至少3點）。答案：可能原因：①超聲波傳感器安裝角度偏移（如向下傾斜，誤測地面距離）；②傳感器盲區(qū)（超聲波近距無法檢測，通常盲區(qū)>2cm但可能未校準(zhǔn)）；③程序中“<20”應(yīng)為“≤20”（等于20cm時未觸發(fā)停止）；④電機響應(yīng)延遲（從檢測到信號到停止需時間，實際制動距離大于15cm）；⑤傳感器故障（如發(fā)射頭損壞，無法正常測距）；⑥環(huán)境干擾（如鏡面反射導(dǎo)致測距錯誤）。33.（綜合類）設(shè)計一個“自動跟隨行人”的輪式機器人，要求：（1）使用常見傳感器（2種以上）；（2）具備基本避障功能；（3）寫出硬件組成、程序流程及關(guān)鍵技術(shù)點。答案：硬件組成：主控板（如Arduino）、超聲波傳感器（測距避障）、紅外對管（檢測行人腿部）或單目攝像頭（圖像識別）、直流電機及驅(qū)動模塊（L298N）、電池（9V鋰電池）、輪式底盤。程序流程：①初始化傳感器和電機；②攝像頭/紅外對管檢測行人位置（如攝像頭通過OpenCV識別人體輪廓，計算中心坐標(biāo)）；③超聲波傳感器檢測前方障礙物距離；④若有障礙物（距離<30cm），執(zhí)行避障邏輯（左轉(zhuǎn)/右轉(zhuǎn)繞過）；⑤若無障礙物，計算機器人與行人的位置