2025年機(jī)器人性能優(yōu)化評(píng)估試題沖刺卷考試時(shí)長：120分鐘滿分：100分試卷名稱：2025年機(jī)器人性能優(yōu)化評(píng)估試題沖刺卷考核對(duì)象：機(jī)器人工程、自動(dòng)化、智能制造等相關(guān)專業(yè)學(xué)生及從業(yè)者題型分值分布：-判斷題（總共10題，每題2分）總分20分-單選題（總共10題，每題2分）總分20分-多選題（總共10題，每題2分）總分20分-案例分析（總共3題，每題6分）總分18分-論述題（總共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(jī)器人性能優(yōu)化主要關(guān)注機(jī)械結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)，對(duì)算法優(yōu)化無關(guān)緊要。2.在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃中，A算法比Dijkstra算法更適用于動(dòng)態(tài)環(huán)境。3.機(jī)器人的重復(fù)定位精度（Repeatability）和絕對(duì)定位精度（Accuracy）是同一概念。4.傳感器標(biāo)定過程中，使用棋盤格作為靶標(biāo)可以提高標(biāo)定精度。5.機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型越復(fù)雜，其控制效果越好。6.機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解通常存在唯一解。7.在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用中，路徑平滑性優(yōu)化可以提高生產(chǎn)效率。8.機(jī)器人的避障算法中，基于激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)處理比基于視覺的數(shù)據(jù)處理更魯棒。9.機(jī)器人的能耗優(yōu)化與運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)。10.機(jī)器人的性能評(píng)估指標(biāo)中，作業(yè)周期時(shí)間（CycleTime）越高越好。二、單選題（每題2分，共20分）1.下列哪種算法不屬于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法？（）A.A算法B.Dijkstra算法C.K-means聚類算法D.RRT算法2.機(jī)器人控制系統(tǒng)中，PID控制器的參數(shù)整定通常采用哪種方法？（）A.試湊法B.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化法C.遺傳算法D.以上都是3.機(jī)器人的傳感器標(biāo)定中，內(nèi)參標(biāo)定主要解決什么問題？（）A.傳感器與機(jī)械臂的相對(duì)位置B.傳感器自身誤差C.機(jī)器人環(huán)境感知能力D.以上都不是4.機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型中，雅可比矩陣主要用于解決什么問題？（）A.運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解B.動(dòng)力學(xué)仿真C.速度映射D.以上都不是5.機(jī)器人的路徑規(guī)劃中，以下哪種方法屬于全局路徑規(guī)劃算法？（）A.RRT算法B.Dijkstra算法C.動(dòng)態(tài)窗口法D.以上都不是6.機(jī)器人的重復(fù)定位精度通常在多少范圍內(nèi)？（）A.±0.1mmB.±1mmC.±10mmD.±100mm7.機(jī)器人的能耗優(yōu)化中，以下哪種策略最有效？（）A.提高運(yùn)動(dòng)速度B.優(yōu)化運(yùn)動(dòng)軌跡C.增加電機(jī)功率D.以上都不是8.機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解是指什么？（）A.根據(jù)關(guān)節(jié)角度計(jì)算末端位姿B.根據(jù)末端位姿計(jì)算關(guān)節(jié)角度C.優(yōu)化運(yùn)動(dòng)軌跡D.以上都不是9.機(jī)器人的傳感器標(biāo)定中，外參標(biāo)定主要解決什么問題？（）A.傳感器與機(jī)械臂的相對(duì)位置B.傳感器自身誤差C.機(jī)器人環(huán)境感知能力D.以上都不是10.機(jī)器人的性能評(píng)估中，以下哪個(gè)指標(biāo)與生產(chǎn)效率無關(guān)？（）A.作業(yè)周期時(shí)間B.運(yùn)動(dòng)速度C.定位精度D.能耗三、多選題（每題2分，共20分）1.機(jī)器人性能優(yōu)化的主要目標(biāo)包括哪些？（）A.提高運(yùn)動(dòng)速度B.降低能耗C.提高定位精度D.增加負(fù)載能力E.優(yōu)化運(yùn)動(dòng)軌跡2.機(jī)器人的傳感器標(biāo)定方法包括哪些？（）A.直接標(biāo)定法B.間接標(biāo)定法C.自標(biāo)定法D.以上都是E.外參標(biāo)定3.機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解中，可能存在哪些問題？（）A.無解B.多解C.唯一解D.不連續(xù)解E.以上都不是4.機(jī)器人的路徑規(guī)劃算法包括哪些？（）A.A算法B.Dijkstra算法C.RRT算法D.動(dòng)態(tài)窗口法E.以上都是5.機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型中，以下哪些參數(shù)是關(guān)鍵？（）A.雅可比矩陣B.陣列參數(shù)C.速度映射D.質(zhì)量矩陣E.以上都是6.機(jī)器人的性能評(píng)估指標(biāo)包括哪些？（）A.作業(yè)周期時(shí)間B.定位精度C.能耗D.運(yùn)動(dòng)速度E.以上都是7.機(jī)器人的傳感器類型包括哪些？（）A.激光雷達(dá)B.相機(jī)C.超聲波傳感器D.力傳感器E.以上都是8.機(jī)器人的控制方法包括哪些？（）A.PID控制B.LQR控制C.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制D.遺傳算法控制E.以上都是9.機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型包括哪些？（）A.正運(yùn)動(dòng)學(xué)B.逆運(yùn)動(dòng)學(xué)C.雅可比矩陣D.速度映射E.以上都是10.機(jī)器人的性能優(yōu)化方法包括哪些？（）A.運(yùn)動(dòng)軌跡優(yōu)化B.能耗優(yōu)化C.控制算法優(yōu)化D.傳感器融合E.以上都是四、案例分析（每題6分，共18分）案例1：工業(yè)機(jī)器人路徑規(guī)劃優(yōu)化某工廠使用六軸工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行物料搬運(yùn)，當(dāng)前路徑規(guī)劃導(dǎo)致機(jī)器人頻繁在狹窄空間中避障，導(dǎo)致作業(yè)效率低下。請分析以下問題：（1）簡述A算法在路徑規(guī)劃中的應(yīng)用原理。（2）提出至少兩種優(yōu)化路徑規(guī)劃的方法。（3）說明如何評(píng)估優(yōu)化后的路徑規(guī)劃效果。案例2：機(jī)器人傳感器標(biāo)定問題某團(tuán)隊(duì)在開發(fā)移動(dòng)機(jī)器人時(shí)，發(fā)現(xiàn)激光雷達(dá)與機(jī)械臂的標(biāo)定精度較低，導(dǎo)致機(jī)器人無法準(zhǔn)確感知環(huán)境。請分析以下問題：（1）簡述直接標(biāo)定法的基本步驟。（2）提出至少兩種提高標(biāo)定精度的方法。（3）說明標(biāo)定精度對(duì)機(jī)器人性能的影響。案例3：機(jī)器人能耗優(yōu)化策略某企業(yè)計(jì)劃優(yōu)化其工業(yè)機(jī)器人的能耗，以提高生產(chǎn)效率。請分析以下問題：（1）簡述機(jī)器人能耗的主要來源。（2）提出至少三種降低機(jī)器人能耗的方法。（3）說明如何評(píng)估能耗優(yōu)化效果。五、論述題（每題11分，共22分）論述1：機(jī)器人性能優(yōu)化的意義與方法請論述機(jī)器人性能優(yōu)化的意義，并詳細(xì)說明至少三種性能優(yōu)化方法及其應(yīng)用場景。論述2：機(jī)器人控制算法的發(fā)展趨勢請論述機(jī)器人控制算法的發(fā)展趨勢，并分析其對(duì)機(jī)器人性能優(yōu)化的影響。---標(biāo)準(zhǔn)答案及解析一、判斷題1.×（機(jī)器人性能優(yōu)化包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、算法、控制等多個(gè)方面）2.×（A算法適用于靜態(tài)環(huán)境，Dijkstra算法更適用于動(dòng)態(tài)環(huán)境）3.×（重復(fù)定位精度指多次返回同一位置的一致性，絕對(duì)定位精度指與參考系的位置誤差）4.√（棋盤格提供均勻分布的標(biāo)定點(diǎn)，提高標(biāo)定精度）5.×（復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)模型未必能提高控制效果，需結(jié)合實(shí)際需求）6.×（運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解可能無解、多解或不存在）7.√（路徑平滑性優(yōu)化可減少急轉(zhuǎn)彎，提高效率）8.×（激光雷達(dá)和視覺各有優(yōu)劣，取決于應(yīng)用場景）9.×（運(yùn)動(dòng)速度直接影響能耗，優(yōu)化速度可降低能耗）10.×（作業(yè)周期時(shí)間越短越好）二、單選題1.C（K-means聚類算法屬于數(shù)據(jù)挖掘算法，不屬于運(yùn)動(dòng)規(guī)劃）2.A（試湊法是最常用的PID參數(shù)整定方法）3.A（內(nèi)參標(biāo)定解決傳感器與機(jī)械臂的相對(duì)位置問題）4.C（雅可比矩陣用于速度映射）5.B（Dijkstra算法適用于靜態(tài)圖的全局路徑規(guī)劃）6.A（重復(fù)定位精度通常在±0.1mm范圍內(nèi)）7.B（優(yōu)化運(yùn)動(dòng)軌跡可降低能耗）8.A（運(yùn)動(dòng)學(xué)正解根據(jù)關(guān)節(jié)角度計(jì)算末端位姿）9.A（外參標(biāo)定解決傳感器與機(jī)械臂的相對(duì)位置問題）10.C（定位精度與生產(chǎn)效率無關(guān)，高精度可能降低效率）三、多選題1.A,B,C,D,E2.A,B,C,D,E3.A,B,C4.A,B,C,D,E5.A,B,D,E6.A,B,C,D,E7.A,B,C,D,E8.A,B,C,D,E9.A,B,C,D,E10.A,B,C,D,E四、案例分析案例1：工業(yè)機(jī)器人路徑規(guī)劃優(yōu)化（1）A算法通過評(píng)估函數(shù)（如路徑長度+啟發(fā)式函數(shù)）選擇最優(yōu)路徑，適用于靜態(tài)環(huán)境。（2）優(yōu)化方法：-使用RRT算法進(jìn)行快速路徑規(guī)劃；-優(yōu)化避障策略，如動(dòng)態(tài)窗口法。（3）評(píng)估方法：-測量作業(yè)周期時(shí)間；-分析避障次數(shù)。案例2：機(jī)器人傳感器標(biāo)定問題（1）直接標(biāo)定法步驟：-放置標(biāo)定板；-記錄傳感器和機(jī)械臂的坐標(biāo)；-計(jì)算變換矩陣。（2）提高精度方法：-使用高精度標(biāo)定板；-多次標(biāo)定取平均值。（3）標(biāo)定精度影響：-影響機(jī)器人定位精度；-影響避障效果。案例3：機(jī)器人能耗優(yōu)化策略（1）能耗來源：-電機(jī)驅(qū)動(dòng)；-控制系統(tǒng)；-傳感器功耗。（2）降低能耗方法：-優(yōu)化運(yùn)動(dòng)軌跡；-使用高效電機(jī)；-降低運(yùn)動(dòng)速度。（3）評(píng)估方法：-測量作業(yè)周期時(shí)間；-分析能耗變化。五、論述題論述1：機(jī)器人性能優(yōu)化的意義與方法機(jī)器人性能優(yōu)化的意義在于提高作業(yè)效率、降低成本、增強(qiáng)適應(yīng)性。方