机器人竞赛教练笔试试题及答案

机器人竞赛教练笔试试题一、填空题（每题3分，共15分）根据GB/T38134-2019《机器人术语》，机器人的自主能力指的是机器人在____环境下，无需外部干预，自主完成任务的能力。在ROS（机器人操作系统）中，实现节点间数据传输的核心机制是____。依据《机器人安全标准ISO10218》，机器人工作区域的安全防护装置应具备____功能，防止人员意外进入危险区域。机器人运动学中，已知关节变量求解末端执行器位姿的过程称为____运动学。PID控制器中，D代表____环节，其作用是改善系统的动态性能，抑制超调。二、选择题（每题4分，共20分）以下哪种电机最适合用于需要精确位置控制的机器人关节驱动？（）A.直流电机B.交流异步电机C.步进电机D.伺服电机关于机器人竞赛中常用的SLAM（同步定位与地图构建）技术，下列说法正确的是：（）A.SLAM只能使用激光雷达作为传感器B.基于视觉的SLAM在弱光环境下性能更佳C.SLAM技术需要同时解决定位和地图构建两个问题D.SLAM构建的地图不能用于路径规划在机器人控制系统中，以下哪种滤波算法常用于处理传感器的噪声数据？（）A.均值滤波B.中值滤波C.卡尔曼滤波D.高斯滤波依据《工业机器人性能规范及其试验方法GB/T12642-2013》，机器人的重复定位精度是指：（）A.机器人末端执行器回到同一目标位置的能力B.机器人末端执行器到达不同目标位置的准确性C.机器人在规定时间内完成任务的能力D.机器人抵抗外部干扰的能力以下哪项不属于机器人竞赛中常见的避障算法？（）A.人工势场法B.A*算法C.Dijkstra算法D.遗传算法三、判断题（每题3分，共15分）在机器人竞赛中，为了提高机器人运行速度，可以无限制地增加电机功率。（）机器人的动力学模型描述了关节力与关节运动之间的关系。（）依据《机器人伦理规范指南》，机器人不得设计具有伤害人类意图的功能。（）机器视觉系统中，图像的灰度化处理会降低图像的信息量。（）机器人竞赛中，使用开源代码不需要遵守其开源协议。（）四、简答题（每题10分，共30分）简述机器人竞赛中路径规划的主要方法及其优缺点，并说明在复杂环境下如何选择合适的路径规划算法。依据现行机器人安全标准，阐述机器人竞赛场地安全防护的主要措施及设计要点。结合机器人运动学和动力学知识，分析在机器人竞赛中提高机器人运动精度和稳定性的技术手段。五、论述题（20分）结合国内外机器人竞赛的发展趋势，从技术创新、人才培养和竞赛规则优化等方面，论述如何提升机器人竞赛的教育价值和行业影响力。机器人竞赛教练笔试试题答案一、填空题未知话题（Topic）通信联锁正微分二、选择题DCCAD三、判断题×√√××四、简答题路径规划主要方法及其优缺点：人工势场法：优点是算法简单，计算量小，能实时避障；缺点是存在局部极小值问题，可能导致机器人陷入无法逃脱的位置。A*算法：优点是能保证找到最优路径，适用于静态环境；缺点是计算复杂度高，在大规模地图中搜索效率低。Dijkstra算法：优点是能找到全局最优路径；缺点是时间复杂度高，搜索过程与目标位置无关，效率较低。遗传算法：优点是具有较好的全局搜索能力，对复杂环境适应性强；缺点是计算时间长，收敛速度慢，结果具有一定随机性。复杂环境下选择：复杂环境下可结合多种算法，如先用A*算法进行全局路径规划，再用人工势场法进行局部避障；或者采用改进的遗传算法，提高搜索效率和稳定性。机器人竞赛场地安全防护主要措施及设计要点：安全围栏：设置高度不低于1.2米的坚固围栏，围栏间隙应防止人员肢体伸入机器人工作区域，围栏出入口设置安全门，且门与机器人控制系统联锁，门打开时机器人停止运行。急停装置：在竞赛场地周围及操作区域设置多个急停按钮，确保在紧急情况下能迅速停止所有机器人运行，急停按钮应符合相关电气安全标准，操作方便且醒目。警示标识：在场地周边及危险区域设置清晰的警示标识，如“机器人工作区域，禁止入内”等，提醒人员注意安全。传感器防护：对场地内用于定位、检测等的传感器进行防护，防止人员误触或损坏，同时确保传感器正常工作不被干扰。提高机器人运动精度和稳定性的技术手段：运动学方面：采用高精度的运动学建模，精确计算机器人各关节与末端执行器的位姿关系；通过运动学标定技术，修正机器人实际参数与理论参数的偏差，提高定位精度；优化机器人的结构设计，减少关节间隙和传动误差对运动精度的影响。动力学方面：建立准确的动力学模型，考虑摩擦力、惯性力等因素对机器人运动的影响；采用先进的控制算法，如自适应控制、鲁棒控制等，实时调整控制参数，补偿外界干扰和模型误差；合理选择驱动电机和传动机构，确保提供稳定的驱动力矩，提高机器人的动态性能和稳定性。五、论述题技术创新：鼓励参赛队伍将前沿技术如人工智能、5G通信、柔性机器人技术等应用于竞赛项目中，推动机器人技术在竞赛场景下的创新发展。通过设置创新奖项，激发参赛者的创新思维，促进新技术在机器人领域的快速落地和应用，使竞赛成为新技术的试验场和推广平台。人才培养：在竞赛过程中，注重培养学生的实践能力、团队协作能力和创新思维。设计多层次、多类型的竞赛项目，满足不同层次学生的需求，从基础的机器人搭建到复杂的自主决策任务，让学生在实践中逐步掌握机器人技术。同时，邀请行业专家参与竞赛指导和评审，为学生提供与行业接轨的学习机会，引导学生向专业领域深入发展，为行业培养高素质的专业人才。竞赛规则优化：根据行业发展需求和技术发展趋势，及时调整竞赛规则。规则应既保证竞赛的公平性和规范性，又能激发参赛者的创新活力。例如，在规则中