2025年高職機器人工程（機器人工程）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選項中，只有一項是符合題目要求的。1.機器人運動學主要研究機器人的（）A.運動原理B.運動軌跡規(guī)劃C.運動部件結(jié)構(gòu)D.運動控制算法答案：B2.機器人動力學分析的目的是為了建立機器人各關(guān)節(jié)力與（）之間的關(guān)系。A.運動參數(shù)B.電機扭矩C.負載重量D.工作空間答案：A3.以下哪種傳感器不屬于機器人常用的位置傳感器（）A.編碼器B.激光雷達C.光柵尺D.磁柵尺答案：B4.機器人編程中，用于實現(xiàn)條件判斷的語句是（）A.for循環(huán)B.if語句C.while循環(huán)D.switch語句答案：B5.機器人視覺系統(tǒng)中，用于提取圖像特征的算法是（）A.邊緣檢測B.圖像濾波C.圖像增強D.圖像壓縮答案：A6.機器人末端執(zhí)行器的設(shè)計主要考慮（）A.機器人整體造型B.機器人動力來源C.作業(yè)任務要求D.機器人控制系統(tǒng)答案：C7.機器人運動控制中，常用的PID控制算法中，I代表（）A.比例B.積分C.微分D.增益答案：B8.機器人的工作空間是指（）A.機器人所能達到的最大位置范圍B.機器人能完成工作任務的區(qū)域C.機器人各關(guān)節(jié)運動角度的范圍D.機器人本體所占的空間大小答案：A9.以下哪種編程語言常用于機器人編程（）A.C語言B.PythonC.JavaD.以上都是答案：D10.機器人的精度主要取決于（）A.機械結(jié)構(gòu)的制造精度B.傳感器的精度C.控制系統(tǒng)的精度D.以上都是答案：D第II卷（非選擇題，共70分）二、填空題（每空2分，共20分）1.機器人的基本組成部分包括機械結(jié)構(gòu)、______、控制系統(tǒng)和末端執(zhí)行器。答案：傳感器2.機器人運動學中的正運動學是已知關(guān)節(jié)變量求______。答案：末端位置和姿態(tài)3.機器人視覺系統(tǒng)主要由圖像采集設(shè)備、圖像處理軟件和______組成。答案：圖像傳感器4.機器人編程中的坐標系主要有世界坐標系、______和工具坐標系。答案：關(guān)節(jié)坐標系5.機器人動力學方程的建立基于牛頓第二定律和______。答案：動量定理6.機器人常用的驅(qū)動方式有電動驅(qū)動、液壓驅(qū)動和______。答案：氣動驅(qū)動7.機器人的重復定位精度是指機器人重復到達______的能力。答案：同一目標位置8.機器人運動軌跡規(guī)劃的方法主要有______和路徑規(guī)劃。答案：關(guān)節(jié)空間規(guī)劃9.機器人視覺中的圖像預處理包括圖像濾波、圖像增強和______。答案：圖像銳化10.機器人的編程語言可分為動作級編程語言、對象級編程語言和______。答案：任務級編程語言三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述機器人運動學正運動學和逆運動學的區(qū)別。答案：正運動學是已知關(guān)節(jié)變量求末端位置和姿態(tài)，它描述了機器人從關(guān)節(jié)空間到笛卡爾空間的映射關(guān)系。逆運動學則是已知末端位置和姿態(tài)求關(guān)節(jié)變量，其目的是根據(jù)任務要求確定機器人各關(guān)節(jié)的運動角度，以實現(xiàn)末端執(zhí)行器到達指定位置和姿態(tài)。正運動學用于分析機器人的運動能力，逆運動學用于規(guī)劃機器人的運動路徑。2.機器人常用的傳感器有哪些？分別簡述其作用。答案：機器人常用的傳感器有位置傳感器（如編碼器、光柵尺等），用于測量機器人關(guān)節(jié)的位置和角度；速度傳感器，測量機器人的運動速度；力傳感器，檢測機器人與外界環(huán)境的作用力；視覺傳感器（如攝像頭），用于獲取環(huán)境圖像信息，幫助機器人識別物體、定位等；聽覺傳感器，使機器人能感知聲音信息。3.簡述機器人編程的主要步驟。答案：首先要明確機器人的任務目標，確定機器人需要完成的工作。然后進行機器人模型的建立，包括機械結(jié)構(gòu)和坐標系等的定義。接著根據(jù)任務編寫程序代碼，選擇合適的編程語言和控制算法，實現(xiàn)機器人的動作控制、邏輯判斷等功能。編寫完成后進行程序調(diào)試，檢查機器人的運行是否符合預期，對出現(xiàn)的問題進行修正和優(yōu)化，最終完成機器人編程。四、材料分析題（20分）材料：在某自動化生產(chǎn)線上，使用了一臺工業(yè)機器人進行產(chǎn)品的裝配工作。該機器人配備了視覺傳感器用于識別產(chǎn)品和零部件的位置。在裝配過程中，發(fā)現(xiàn)機器人有時會出現(xiàn)裝配錯誤的情況。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)視覺傳感器采集的圖像存在噪聲干擾，導致識別不準確。1.請分析視覺傳感器圖像噪聲干擾對機器人裝配工作的影響。（10分）答案：視覺傳感器圖像噪聲干擾會使機器人對產(chǎn)品和零部件位置的識別不準確。這可能導致機器人抓取零部件的位置偏差，無法準確地將零部件裝配到正確位置，從而造成裝配錯誤。比如可能會出現(xiàn)零部件安裝不到位、安裝錯位等情況，影響產(chǎn)品裝配質(zhì)量和生產(chǎn)線的正常運行。2.針對圖像噪聲干擾問題，提出至少兩種解決方法。（10分）答案：可以采用圖像濾波算法，如均值濾波、中值濾波等，去除圖像中的噪聲，提高圖像清晰度，從而提升視覺傳感器的識別準確性。也可以增加圖像采集的次數(shù)，對多次采集的圖像進行處理和分析，取平均值或采用其他融合算法，降低噪聲干擾的影響，使機器人能更準確地識別產(chǎn)品和零部件位置，減少裝配錯誤。五、綜合應用題（20分）某機器人要完成一個在平面內(nèi)的搬運任務，從初始位置A點（1,1）搬運到目標位置B點（5,5）。已知機器人的最大速度為2m/s，加速度為1m/s2。1.設(shè)計一種機器人從A點到B點的運動軌跡規(guī)劃方案。（10分）答案：可以采用直線軌跡規(guī)劃方案。首先計算出A點到B點的直線距離為$\sqrt{(5-1)^2+(5-1)^2}=4\sqrt{2}$m。根據(jù)最大速度和加速度，計算出加速階段的時間$t_1=\frac{v}{a}=2s$，加速階段的位移$s_1=\frac{1}{2}at_1^2=2m$。減速階段同理，時間和位移也分別為2s和2m。那么勻速階段的位移為$4\sqrt{2}-4$m，勻速階段的時間為$(4\sqrt{2}-4)/2$s。這樣機器人先加速運動2s，然后勻速運動一段時間，最后減速運動2s到達B點。2.編寫機器人實現(xiàn)該運動軌跡的程序代碼（可使用偽代碼）。（10分）答案：```//定義初始位置和目標位置floatAx=1,Ay=1;floatBx=5,By=5;//定義速度和加速度floatv=2,a=1;//計算加速階段時間floatt1=v/a;//計算加速階段位移floats1=0.5at1t1;//計算勻速階段位移floats2=sqrt((Bx-Ax)(Bx-Ax)+(By-Ay)(By-Ay))-2s1;//計算勻速階段時間floatt2=s2/v;//初始化當前位置floatx=Ax,y=Ay;//加速階段for(floatt=0;t<t1;t+=0.1){x=Ax+0.5att;y=Ay+0.5att;//執(zhí)行機器人移動到(x,y)的動作}//勻速階段for(floatt=0;t<t2;t+=0.1){x=Ax+s1+vt;y=Ay+s1+vt;//執(zhí)行機器人移