2025年机器人知识竞赛试题及答案

2025年机器人知识竞赛试题及答案一、单项选择题（共20题，每题2分，共40分）1.以下哪项不属于机器人三大核心部件？A.减速器B.伺服电机C.控制器D.激光雷达答案：D（解析：机器人三大核心部件为减速器、伺服电机、控制器；激光雷达属于传感器，是感知层组件。）2.工业机器人常用的6轴自由度中，第3轴主要控制的运动是？A.手臂前后伸缩B.大臂上下摆动C.小臂上下摆动D.末端旋转答案：B（解析：工业机器人6轴通常定义为：轴1（基座旋转）、轴2（大臂摆动）、轴3（小臂摆动）、轴4（手腕旋转）、轴5（手腕摆动）、轴6（末端旋转）。）3.协作机器人与传统工业机器人的本质区别在于？A.采用更轻的材料B.内置力传感器实现安全交互C.支持编程示教D.工作范围更小答案：B（解析：协作机器人的核心是通过力控技术（如力矩传感器、碰撞检测算法）实现与人的安全共融，传统工业机器人依赖物理隔离保证安全。）4.SLAM（同步定位与地图构建）技术中，以下哪种传感器组合在室内复杂环境中定位精度最高？A.单目摄像头+IMUB.双目摄像头+超声波C.激光雷达+IMUD.毫米波雷达+GPS答案：C（解析：激光雷达提供高精度点云数据，IMU（惯性测量单元）补偿动态误差，二者融合在室内无GPS场景下定位精度可达厘米级。）5.波士顿动力公司的四足机器人Spot主要采用的运动控制算法是？A.零力矩点（ZMP）控制B.模型预测控制（MPC）C.比例-积分-微分（PID）控制D.强化学习（RL）答案：B（解析：Spot通过MPC算法实时优化腿部力分配和身体姿态，适应复杂地形；ZMP多用于双足机器人稳定控制。）6.以下哪种机器人不属于服务机器人范畴？A.酒店配送机器人B.焊接机器人C.医疗康复机器人D.家用扫地机器人答案：B（解析：焊接机器人属于工业机器人，服务机器人面向非制造领域，提供生活或专业服务。）7.工业机器人中，RV减速器与谐波减速器的主要区别是？A.RV减速器适用于轻载，谐波减速器适用于重载B.RV减速器传动比更大C.RV减速器抗冲击性更强D.谐波减速器成本更低答案：C（解析：RV减速器由行星齿轮和摆线针轮组成，结构更紧凑，抗冲击性优于谐波减速器（柔性齿轮易磨损），常用于工业机器人关节；谐波减速器适用于轻载高精度场景。）8.机器人操作系统（ROS）中，节点（Node）之间的通信主要通过哪种机制实现？A.话题（Topic）与服务（Service）B.数据库存储C.共享内存D.串口通信答案：A（解析：ROS通过发布-订阅模式的话题（Topic）实现异步通信，通过请求-响应模式的服务（Service）实现同步通信，是节点间核心交互方式。）9.以下哪项是衡量机器人抓取能力的关键指标？A.重复定位精度B.最大负载重量C.工作空间体积D.力/力矩分辨率答案：D（解析：抓取能力需精确控制接触力，力/力矩分辨率决定了机器人能否稳定抓取易碎或柔性物体。）10.自动驾驶领域的“车路协同”中，机器人（车辆）与路侧单元（RSU）的通信主要依赖哪种技术？A.5G-V2XB.Wi-Fi6C.蓝牙5.0D.ZigBee答案：A（解析：5G-V2X（车联网）支持低延迟、高可靠的车-路-云通信，是车路协同的核心技术。）11.人形机器人实现双足行走的关键技术不包括？A.动态平衡控制B.足底力感知C.多关节协调规划D.激光切割加工答案：D（解析：双足行走需解决平衡（如ZMP控制）、足底力反馈（调整步态）、多关节协同（避免摔倒），激光切割属于制造工艺。）12.以下哪种传感器最适合用于机器人对透明物体（如玻璃）的检测？A.视觉摄像头B.激光雷达C.毫米波雷达D.超声波传感器答案：C（解析：毫米波雷达发射电磁波，不受透明物体反射率低的影响，可有效检测玻璃；激光雷达易被玻璃透射或反射干扰，摄像头可能因反光误判。）13.工业机器人离线编程（OLP）的主要优势是？A.无需实际机器人即可生成轨迹B.编程精度高于示教编程C.支持实时环境调整D.对操作人员技术要求更低答案：A（解析：离线编程通过仿真软件在电脑上规划路径，不占用机器人实际运行时间，适用于批量生产前的程序验证。）14.服务机器人的“多模态交互”通常指融合以下哪些方式？A.语音、视觉、触觉B.蓝牙、Wi-Fi、5GC.温度、湿度、气压D.激光、红外、超声波答案：A（解析：多模态交互指通过语音（听觉）、视觉（图像识别）、触觉（力反馈）等多种方式与用户交互，提升理解准确性。）15.以下哪项是制约人形机器人商业化的核心瓶颈？A.外观设计不够拟人B.电池续航不足C.运动控制算法复杂D.制造成本过高答案：D（解析：人形机器人需高精度关节（如减速器、伺服电机）、多传感器融合（如惯性导航、视觉），单台成本可达数十万元，远超工业或服务机器人。）16.农业机器人中，用于果园采摘的机械臂通常需要具备哪种关键功能？A.耐高压冲洗B.果实成熟度检测C.水下作业D.高温环境抗干扰答案：B（解析：采摘机器人需通过视觉或光谱传感器识别果实颜色、硬度等特征，判断成熟度，避免过早或过晚采摘。）17.机器人伦理中，“阿西莫夫三定律”的首要原则是？A.机器人不得伤害人类B.机器人必须服从人类命令C.机器人需保护自身安全D.机器人应公开数据来源答案：A（解析：阿西莫夫三定律第一定律为“机器人不得伤害人类，或因不作为使人类受到伤害”。）18.以下哪种机器人驱动方式适用于需要大扭矩输出的场景？A.液压驱动B.气动驱动C.电机驱动D.形状记忆合金驱动答案：A（解析：液压驱动通过液体压力传递动力，可输出大扭矩，常用于重型机器人（如建筑机器人、挖掘机机器人）。）19.无人机（UAV）作为空中机器人，其“避障系统”的核心是？A.全球定位系统（GPS）B.惯性导航系统（INS）C.环境感知与路径规划D.电池能量管理答案：C（解析：避障需通过传感器（如视觉、激光雷达）感知障碍物，结合路径规划算法（如A算法、RRT算法）实时调整飞行轨迹。）20.2025年最新研发的“具身智能”机器人，其核心特征是？A.具备情感表达能力B.能通过与环境交互自主学习C.支持多语言实时翻译D.采用生物肌肉驱动答案：B（解析：具身智能（EmbodiedAI）强调机器人通过“身体”与环境互动（如抓取、移动）来学习任务，而非仅依赖预训练数据。）二、填空题（共10题，每题2分，共20分）1.机器人运动学中，描述末端执行器相对于基坐标系位置和姿态的方程称为________。答案：正运动学方程2.协作机器人的安全标准中，ISO10218规定人机协作的最大接触力不超过________牛。答案：150（注：ISO10218-1:2011规定，静态接触力≤150N，动态接触力≤80N）3.AGV（自动导引车）的导航方式从早期的磁条导航发展到2025年主流的________导航，后者通过环境特征匹配实现无标记定位。答案：自然（或视觉/激光SLAM）4.医疗手术机器人中，达芬奇手术系统的核心优势是通过________技术将医生手部动作缩小并过滤抖动，提升操作精度。答案：主从控制（或比例缩放）5.机器人感知层的“多传感器融合”常用算法包括卡尔曼滤波、________和贝叶斯网络。答案：粒子滤波（或神经网络）6.工业机器人的“重复定位精度”是指机器人多次到达同一目标点的________偏差。答案：位置（或空间）7.服务机器人的“自主充电”功能通常通过________传感器（如红外、激光）识别充电桩位置，结合导航算法实现。答案：视觉（或激光雷达）8.人形机器人的“质心（CoM）”控制是实现稳定行走的关键，需通过________传感器实时监测身体姿态。答案：IMU（惯性测量单元）9.2025年新兴的“软体机器人”主要采用________材料（如硅橡胶、水凝胶）制造，具备高柔韧性和抗冲击性。答案：软质（或弹性）10.机器人伦理中的“可解释性”要求，需确保机器人决策过程（如路径选择、抓取动作）能够被人类________。答案：理解（或追溯）三、判断题（共10题，每题1分，共10分）1.所有机器人都需要具备“自主决策”能力。（）答案：×（解析：部分机器人（如远程操作机器人）依赖人类控制，无自主决策能力。）2.工业机器人的“工作空间”是指末端执行器能到达的所有点的集合。（）答案：√（解析：工作空间定义为机器人末端可到达的空间范围，由机械结构和关节运动范围决定。）3.激光雷达（LiDAR）通过发射和接收激光脉冲计算距离，因此在雨雾天气中性能不受影响。（）答案：×（解析：雨雾会散射激光，降低点云质量，需结合毫米波雷达或视觉传感器补偿。）4.协作机器人可以完全替代人类进行高危作业（如化工管道检修）。（）答案：×（解析：协作机器人需与人配合，复杂场景仍需人类判断，无法完全替代。）5.机器人的“自由度”越多，操作灵活性越高，因此工业机器人自由度越多越好。（）答案：×（解析：自由度增加会提高控制复杂度和成本，需根据任务需求选择（如焊接通常6轴足够）。）6.服务机器人的“语音识别”技术只需解决声学模型问题，无需考虑语义理解。（）答案：×（解析：语音交互需结合声学模型（声音转文字）和语言模型（文字转意图），二者缺一不可。）7.农业机器人的“变量喷洒”功能可根据作物需求调整农药用量，属于精准农业范畴。（）答案：√（解析：变量喷洒通过传感器识别作物密度或病害程度，动态调整喷洒量，减少浪费。）8.人形机器人的双足行走稳定性仅与腿部关节控制有关，与上半身姿态无关。（）答案：×（解析：上半身姿态（如手臂摆动）可调节质心位置，辅助平衡，是行走控制的重要部分。）9.机器人的“力控制”与“位置控制”是互斥的，无法同时实现。（）答案：×（解析：现代机器人可通过阻抗控制等算法实现力-位置混合控制（如协作机器人抓取易碎物体时）。）10.2025年，随着大模型（如GPT-4）的发展，机器人可直接通过自然语言指令完成复杂任务，无需编程。（）答案：√（解析：具身智能结合大语言模型（LLM）可将自然语言解析为动作序列，实现“指令即任务”。）四、简答题（共5题，每题6分，共30分）1.简述工业机器人与服务机器人在设计目标上的核心差异。答案：工业机器人设计目标以“效率与精度”为核心，需在结构化环境（如工厂）中高速、重复执行固定任务（如焊接、装配），强调负载能力、重复定位精度（通常±0.02mm以内）和长时间运行稳定性；服务机器人则以“人机交互与适应性”为核心，需在非结构化环境（如家庭、医院）中与人类共融，完成灵活任务（如配送、护理），强调安全性（如碰撞检测）、环境感知能力（如多传感器融合）和自然交互（如语音、视觉识别）。2.解释“力控技术”在协作机器人中的作用及实现方式。答案：力控技术是协作机器人实现安全人机交互的核心，作用包括：①碰撞检测：当机器人与人体接触时，通过力反馈快速停止或调整动作；②柔顺控制：在装配、打磨等任务中，根据接触力自动调整姿态，避免损坏工件或设备。实现方式：①硬件层面：关节内置力矩传感器（如ABBYuMi的每个关节均有力矩传感器）或通过伺服电机电流估算受力；②软件层面：采用阻抗控制算法（设置力-位移关系）或导纳控制算法（将外部力转换为速度/位置指令），实时调整运动参数。3.对比“轮式移动机器人”与“足式移动机器人”的适用场景及优缺点。答案：轮式机器人：适用于平坦、结构化地面（如仓库、办公室），优点是运动效率高（能耗低）、控制简单（通过差速或全向轮实现灵活转向）、速度快（可达5m/s以上）；缺点是地形适应性差，无法跨越台阶或复杂地面。足式机器人（如四足、双足）：适用于非结构化、崎岖地形（如救灾、野外勘探），优点是通过腿部关节调整可跨越障碍（如30cm高台阶）、适应斜坡（30°以上）；缺点是运动效率低（能耗高）、控制复杂（需平衡算法）、速度慢（通常≤2m/s）。4.说明“机器人视觉”中“2D视觉”与“3D视觉”的应用区别，并举例说明。答案：2D视觉通过摄像头获取平面图像，主要用于颜色识别、字符读取、2D轮廓测量（如快递面单扫描、电子元件外观检测）；缺点是无法获取深度信息，难以处理立体场景。3D视觉通过结构光、ToF（飞行时间）或双目立体视觉获取物体三维坐标，适用于需要空间定位的场景，如机器人抓取（需知道物体高度和位置）、3D建模（如文物扫描）、避障（检测障碍物三维形状）。例如，仓储机器人用2D视觉识别货架标签，用3D视觉定位货物位置以完成抓取。5.分析2025年机器人领域的三大技术趋势。答案：①具身智能普及：大语言模型（LLM）与机器人感知控制结合，实现“自然语言指令驱动任务”（如用户说“把桌子上的红色杯子拿到厨房”，机器人能理解并执行）；②多机器人协作系统：通过5G+边缘计算实现集群调度（如仓储中的AGV群、农业中的采摘机器人+运输机器人协同），提升整体效率；③软体机器人实用化：基于软材料（如离子凝胶）和流体驱动的机器人进入医疗（如可吞咽检查机器人）、救援（如狭窄空间探测机器人）领域，解决传统刚性机器人无法适应的场景。五、综合分析题（共2题，每题10分，共20分）1.某电商仓库计划引入智能分拣系统，需选择AGV（自动导引车）与AMR（自主移动机器人）中的一种。请从技术特点、成本、场景适应性三方面分析，给出选择建议。答案：技术特点：AGV依赖固定导航标记（如磁条、二维码），路径固定，需预先铺设；AMR通过SLAM技术自主构建地图，路径可动态规划（如避开临时障碍物）。成本：AGV初期硬件成本低（无需高精度传感器），但改造仓库需铺设标记（如磁条每米约200元），后期路径调整成本高（需重新铺设）；AMR需配置激光雷达、视觉传感器（单台成本比AGV高30%-