2025年大學(xué)大二（機(jī)器人工程）機(jī)器人控制技術(shù)階段測(cè)試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本大題共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。請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。1.機(jī)器人控制系統(tǒng)中，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)控制的核心部件是（）A.控制器B.驅(qū)動(dòng)器C.傳感器D.減速器2.以下哪種控制算法常用于機(jī)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(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)中，描述機(jī)器人末端執(zhí)行器位置和姿態(tài)的齊次坐標(biāo)變換矩陣的維數(shù)是（）A.2×2B.3×3C.4×4D.5×54.在機(jī)器人控制系統(tǒng)中，用于檢測(cè)機(jī)器人關(guān)節(jié)位置的傳感器是（）A.力傳感器B.位置傳感器C.視覺(jué)傳感器D.聽(tīng)覺(jué)傳感器5.機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模的目的是（）A.分析機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能B.設(shè)計(jì)機(jī)器人的控制算法C.預(yù)測(cè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡D.以上都是6.以下哪種編程語(yǔ)言常用于機(jī)器人編程（）A.C++B.PythonC.JavaD.以上都是7.機(jī)器人控制系統(tǒng)中，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與外界環(huán)境交互的接口是（）A.人機(jī)接口B.通信接口C.傳感器接口D.以上都是8.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的主要任務(wù)是（）A.確定機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡B.避免機(jī)器人與障礙物碰撞C.優(yōu)化機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路徑D.以上都是9.在機(jī)器人控制系統(tǒng)中，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自主決策的技術(shù)是（）A.人工智能B.機(jī)器學(xué)習(xí)C.深度學(xué)習(xí)D.以上都是10.機(jī)器人控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)不包括（）A.智能化B.網(wǎng)絡(luò)化C.小型化D.復(fù)雜化第II卷（非選擇題共70分）11.（10分）簡(jiǎn)述機(jī)器人控制系統(tǒng)的組成及各部分的作用。12.（15分）闡述PID控制算法的原理，并說(shuō)明其在機(jī)器人控制中的應(yīng)用場(chǎng)景。13.（15分）已知機(jī)器人末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)，如何通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解計(jì)算出各關(guān)節(jié)的角度？請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明計(jì)算步驟。14.（15分）閱讀以下材料：隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。某工廠引入了一批機(jī)器人用于產(chǎn)品組裝，這些機(jī)器人能夠快速、準(zhǔn)確地完成組裝任務(wù)，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。然而，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)部分機(jī)器人在組裝過(guò)程中出現(xiàn)了與零部件碰撞的情況，導(dǎo)致產(chǎn)品損壞和機(jī)器人故障。請(qǐng)分析可能導(dǎo)致機(jī)器人碰撞的原因，并提出相應(yīng)的解決措施。15.（15分）材料：在機(jī)器人足球比賽中，機(jī)器人需要根據(jù)場(chǎng)上的實(shí)時(shí)情況做出決策，如傳球、射門等。這就要求機(jī)器人具備良好的感知能力和決策能力。請(qǐng)結(jié)合機(jī)器人控制技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，談?wù)勅绾翁岣邫C(jī)器人在足球比賽中的表現(xiàn)。答案：1.B2.D3.C4.B5.D6.D7.D8.D9.D10.D11.機(jī)器人控制系統(tǒng)主要由控制器、驅(qū)動(dòng)器、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成?？刂破魇窍到y(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)處理傳感器信號(hào)，生成控制指令；驅(qū)動(dòng)器根據(jù)控制指令驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)；傳感器用于檢測(cè)機(jī)器人的狀態(tài)和外界環(huán)境信息；執(zhí)行機(jī)構(gòu)則是機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)部件，如關(guān)節(jié)、手臂等。12.PID控制算法由比例（P）、積分（I）、微分（D）三個(gè)部分組成。比例環(huán)節(jié)根據(jù)偏差的大小產(chǎn)生控制作用，偏差越大，控制作用越強(qiáng)；積分環(huán)節(jié)用于消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；微分環(huán)節(jié)則根據(jù)偏差的變化率提前產(chǎn)生控制作用，以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。在機(jī)器人控制中，PID控制常用于機(jī)器人的位置控制、速度控制等場(chǎng)景。13.首先，根據(jù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型建立末端執(zhí)行器位置和姿態(tài)與關(guān)節(jié)角度之間的關(guān)系方程。然后，通過(guò)已知的末端執(zhí)行器位置和姿態(tài)，代入方程中求解關(guān)節(jié)角度。具體計(jì)算步驟包括：確定機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型；根據(jù)已知條件列出方程；求解方程得到關(guān)節(jié)角度。14.可能導(dǎo)致機(jī)器人碰撞的原因有：傳感器故障，無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)到障礙物；運(yùn)動(dòng)規(guī)劃不合理，沒(méi)有充分考慮機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)空間；機(jī)器人的速度過(guò)快，來(lái)不及躲避障礙物等。解決措施包括：定期檢查和維護(hù)傳感器，確保其正常工作；優(yōu)化運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法，增加安全裕度；設(shè)置合理的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度，避免過(guò)快運(yùn)動(dòng)。15.要提高機(jī)器人在足球比賽中的表現(xiàn)，可以從以下幾個(gè)方面入手：提高機(jī)器人的感知能力，如使用更先進(jìn)的傳感器，能夠更準(zhǔn)確地獲