2026年機器人運動規(guī)劃應(yīng)用評估試題考試時長：120分鐘滿分：100分試卷名稱：2026年機器人運動規(guī)劃應(yīng)用評估試題考核對象：機器人工程、自動化、智能制造等相關(guān)專業(yè)學(xué)生及行業(yè)從業(yè)者題型分值分布：-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.機器人運動規(guī)劃的目標(biāo)是在滿足約束條件的前提下，尋找最優(yōu)路徑。2.A算法是一種啟發(fā)式搜索算法，常用于機器人路徑規(guī)劃。3.速度規(guī)劃是機器人運動規(guī)劃中唯一考慮時間因素的環(huán)節(jié)。4.機器人工作空間中的障礙物必須以幾何形狀表示才能進行規(guī)劃。5.采樣一致性算法（RRT）適用于高維復(fù)雜空間中的路徑規(guī)劃。6.機器人運動規(guī)劃中的可達性分析只考慮靜態(tài)障礙物。7.優(yōu)化算法在運動規(guī)劃中主要用于減少路徑長度。8.機器人運動規(guī)劃與動力學(xué)規(guī)劃是同一概念。9.機器人運動規(guī)劃中的時間最優(yōu)控制不考慮能量消耗。10.機器人運動規(guī)劃的應(yīng)用場景不包括醫(yī)療手術(shù)機器人。二、單選題（每題2分，共20分）1.以下哪種算法不屬于基于采樣的路徑規(guī)劃方法？A.A算法B.RRT算法C.Dijkstra算法D.PRM算法2.機器人運動規(guī)劃中，以下哪個概念描述的是機器人能夠到達的區(qū)域？A.工作空間B.可達空間C.障礙物區(qū)域D.路徑長度3.速度規(guī)劃的主要目的是？A.確定路徑軌跡B.優(yōu)化路徑平滑度C.控制機器人速度和加速度D.分析可達性4.以下哪種方法常用于處理動態(tài)障礙物？A.障礙物回避算法B.固定路徑規(guī)劃C.靜態(tài)規(guī)劃D.時間最優(yōu)控制5.機器人運動規(guī)劃中的“局部最優(yōu)解”指的是？A.路徑長度最短B.滿足所有約束條件C.局部區(qū)域內(nèi)最優(yōu)的路徑D.能量消耗最低6.以下哪種算法屬于基于優(yōu)化的路徑規(guī)劃方法？A.RRT算法B.Dijkstra算法C.GeneticAlgorithm（遺傳算法）D.PRM算法7.機器人運動規(guī)劃中的“全局最優(yōu)解”指的是？A.路徑長度最短B.滿足所有約束條件C.整體最優(yōu)的路徑D.能量消耗最低8.以下哪種方法常用于處理高維復(fù)雜空間中的路徑規(guī)劃？A.A算法B.Dijkstra算法C.RRT算法D.PRM算法9.機器人運動規(guī)劃中的“時間最優(yōu)控制”主要考慮？A.路徑長度B.速度和加速度優(yōu)化C.障礙物回避D.路徑平滑度10.機器人運動規(guī)劃中的“動力學(xué)約束”指的是？A.機器人關(guān)節(jié)限制B.機器人運動速度限制C.機器人運動加速度限制D.以上都是三、多選題（每題2分，共20分）1.機器人運動規(guī)劃中常見的優(yōu)化目標(biāo)包括？A.路徑長度最短B.時間最優(yōu)C.能量消耗最低D.路徑平滑度最高E.障礙物回避2.機器人運動規(guī)劃中常用的算法包括？A.A算法B.Dijkstra算法C.RRT算法D.PRM算法E.GeneticAlgorithm（遺傳算法）3.機器人運動規(guī)劃中的約束條件包括？A.機器人關(guān)節(jié)限制B.機器人運動速度限制C.機器人運動加速度限制D.障礙物位置E.工作空間邊界4.機器人運動規(guī)劃的應(yīng)用場景包括？A.工業(yè)自動化B.醫(yī)療手術(shù)機器人C.探索機器人D.服務(wù)機器人E.裝配機器人5.機器人運動規(guī)劃中的“采樣方法”包括？A.隨機采樣B.基于幾何特征的采樣C.基于優(yōu)化的采樣D.基于學(xué)習(xí)的采樣E.固定采樣6.機器人運動規(guī)劃中的“路徑平滑度”指的是？A.路徑曲線的連續(xù)性B.路徑曲線的二階導(dǎo)數(shù)C.路徑長度D.路徑角度變化E.路徑速度變化7.機器人運動規(guī)劃中的“可達性分析”包括？A.靜態(tài)障礙物分析B.動態(tài)障礙物分析C.機器人工作空間分析D.機器人關(guān)節(jié)限制分析E.路徑長度分析8.機器人運動規(guī)劃中的“優(yōu)化算法”包括？A.遺傳算法B.梯度下降算法C.粒子群算法D.貝葉斯優(yōu)化E.A算法9.機器人運動規(guī)劃中的“時間最優(yōu)控制”考慮？A.機器人運動速度B.機器人運動加速度C.路徑長度D.障礙物回避時間E.能量消耗10.機器人運動規(guī)劃中的“動力學(xué)約束”包括？A.機器人關(guān)節(jié)極限B.機器人運動速度極限C.機器人運動加速度極限D(zhuǎn).機器人質(zhì)量分布E.機器人慣性矩四、案例分析（每題6分，共18分）案例1：工業(yè)機器人裝配路徑規(guī)劃某工廠使用六自由度工業(yè)機器人進行零件裝配，工作空間存在固定障礙物（如設(shè)備、貨架）和動態(tài)障礙物（如移動人員）。要求機器人能夠在滿足裝配任務(wù)的前提下，以最短時間完成路徑規(guī)劃，并具備動態(tài)避障能力。問題：（1）請簡述該案例中機器人運動規(guī)劃的關(guān)鍵步驟。（2）請列舉至少兩種適用于該案例的路徑規(guī)劃算法，并說明其優(yōu)缺點。案例2：醫(yī)療手術(shù)機器人路徑規(guī)劃某醫(yī)院使用七自由度手術(shù)機器人進行微創(chuàng)手術(shù)，工作空間中存在骨骼、血管等靜態(tài)障礙物，且手術(shù)過程中可能出現(xiàn)動態(tài)變化（如組織變形）。要求機器人能夠在滿足手術(shù)精度的前提下，以最平滑的路徑到達手術(shù)目標(biāo)點，并具備實時避障能力。問題：（1）請簡述該案例中機器人運動規(guī)劃的主要挑戰(zhàn)。（2）請列舉至少兩種適用于該案例的路徑規(guī)劃方法，并說明其適用性。案例3：探索機器人地形路徑規(guī)劃某探索機器人需在未知地形中移動，工作空間存在復(fù)雜地形（如山地、河流）和動態(tài)障礙物（如移動的巖石）。要求機器人能夠在滿足續(xù)航能力的前提下，以最短時間完成路徑規(guī)劃，并具備地形適應(yīng)性。問題：（1）請簡述該案例中機器人運動規(guī)劃的特殊要求。（2）請列舉至少兩種適用于該案例的路徑規(guī)劃算法，并說明其優(yōu)缺點。五、論述題（每題11分，共22分）1.請論述機器人運動規(guī)劃中的“采樣一致性算法（RRT）”的工作原理及其應(yīng)用場景。2.請論述機器人運動規(guī)劃中的“動力學(xué)約束”對路徑規(guī)劃的影響，并舉例說明如何處理動力學(xué)約束。---標(biāo)準(zhǔn)答案及解析一、判斷題1.√2.√3.×（速度規(guī)劃、時間規(guī)劃、能量規(guī)劃均考慮時間因素）4.×（障礙物可表示為點集、多邊形等）5.√6.×（可達性分析需考慮靜態(tài)和動態(tài)障礙物）7.×（優(yōu)化目標(biāo)還包括時間、能量、平滑度等）8.×（運動規(guī)劃關(guān)注軌跡，動力學(xué)規(guī)劃關(guān)注力與運動關(guān)系）9.×（時間最優(yōu)控制需考慮能量消耗）10.×（醫(yī)療手術(shù)機器人需路徑規(guī)劃）二、單選題1.C2.B3.C4.A5.C6.C7.C8.C9.B10.D三、多選題1.A,B,C,D2.A,B,C,D,E3.A,B,C,D,E4.A,B,C,D,E5.A,B,C,D,E6.A,B,D,E7.A,B,C,D,E8.A,B,C,D,E9.A,B,D,E10.A,B,C,D,E四、案例分析案例1：工業(yè)機器人裝配路徑規(guī)劃（1）關(guān)鍵步驟：-工作空間建模（靜態(tài)和動態(tài)障礙物表示）-路徑規(guī)劃算法選擇（如A、RRT）-路徑優(yōu)化（平滑度、時間最優(yōu)）-實時避障（動態(tài)障礙物檢測與回避）（2）算法：-A算法：優(yōu)點是能找到最優(yōu)路徑，缺點是計算量大；-RRT算法：優(yōu)點是計算效率高，缺點是路徑平滑度較差。案例2：醫(yī)療手術(shù)機器人路徑規(guī)劃（1）主要挑戰(zhàn)：-精度要求高（需避免損傷組織）-動態(tài)變化（組織變形）-實時性（手術(shù)過程中需快速響應(yīng)）（2）方法：-基于采樣的快速探索隨機樹（RRT）：適用于高維空間，能動態(tài)調(diào)整路徑；-基于優(yōu)化的路徑規(guī)劃：適用于精度要求高的場景。案例3：探索機器人地形路徑規(guī)劃（1）特殊要求：-地形適應(yīng)性（需處理復(fù)雜地形）-續(xù)航能力（需優(yōu)化能量消耗）-動態(tài)避障（需處理移動障礙物）（2）算法：-基于優(yōu)化的路徑規(guī)劃：適用于復(fù)雜地形，能優(yōu)化路徑長度和能量消耗；-RRT算法：適用于未知環(huán)境，計算效率高。五、論述題1.RRT算法工作原理及應(yīng)用場景-工作原理：-從起點開始，隨機采樣工作空間，生成樹狀結(jié)構(gòu)；-每次采樣后，尋找樹中最近的節(jié)點，連接形成新邊；-重復(fù)直到到達目標(biāo)點。-應(yīng)用場景：-未知環(huán)境探索（如機器人導(dǎo)航）；-復(fù)雜地形路徑規(guī)劃（如無人機