全国青少年机器人技术等级模拟考试(一级)A试题库及答案

全国青少年机器人技术等级模拟考试(一级)A试题库及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）下列各题只有一个正确答案，请将正确选项的字母填在括号内。1.下列哪种零件最适合用来把两根垂直相交的梁固定成“T”形？A.长销B.直角连接片C.滑轮D.橡胶圈答案：B解析：直角连接片两侧各带两个孔，可同时将两根梁成90°锁紧，结构稳定且拆装方便。2.机器人小车在直行时突然向左偏转，最不可能的原因是：A.左轮直径略大于右轮B.右轮电机转速偏低C.地面右侧有细小沙粒D.主控板电池电量显示为95%答案：D解析：电池电量95%属于正常范围，不会导致明显偏转；其余选项均会造成左右轮速差。3.下列关于“齿轮传动”描述正确的是：A.两齿轮啮合时，齿数多的转速一定快B.齿轮只能传递运动，不能改变方向C.主动齿轮20齿、从动齿轮40齿，可起减速增扭作用D.齿轮传动效率通常低于皮带答案：C解析：齿数比40/20=2，减速比为2，扭矩约增加一倍；A应为转速慢；B可改变方向；D齿轮效率高于皮带。4.在图形化编程中，想让LED灯每秒闪烁一次，正确的时间模块是：A.延时10毫秒B.延时100毫秒C.延时500毫秒D.延时1000毫秒答案：D解析：1000毫秒=1秒，可使亮灭各持续1秒，形成1Hz闪烁。5.机器人“循迹”最常用的传感器是：A.超声波传感器B.红外对管C.温度传感器D.声音传感器答案：B解析：红外对管可检测地面反射率差异，黑白线对比明显，是循迹首选。6.下列哪种结构最能有效防止搭建的机械臂左右晃动？A.使用更长的销钉B.增加三角形支撑C.把颜色不同的梁交替拼接D.在末端加配重答案：B解析：三角形具有稳定性，可显著削弱晃动；其余方法效果有限或带来副作用。7.当主动齿轮顺时针旋转时，与之间接啮合（中间加一惰轮）的从动齿轮旋转方向为：A.顺时针B.逆时针C.不转D.先逆后顺答案：A解析：单数惰轮不改变首末轮转向，两齿轮同向旋转。8.在机器人调试中，若超声波测得距离值始终为“0”，不可能的原因是：A.触发脚位插错B.被测物体吸收声波C.返回脚位断路D.超声波探头被遮挡答案：B答案：吸声材料只会降低回波强度，不会导致恒为0；其余均可能让模块误判为无回波。9.下列关于“杠杆”描述正确的是：A.动力臂越长越省力B.支点必须在杆正中C.杠杆不能连续旋转D.第一类杠杆不省力答案：A解析：动力臂>阻力臂即省力；支点位置可变；杠杆连续旋转即形成轮轴；第一类杠杆可省力也可费力。10.若把两个相同的电机并联接到同一电源，则：A.总电流减半B.转速加倍C.总扭矩不变D.总电流增加答案：D解析：并联后电压不变，两电机各自工作，总电流为两者之和；扭矩与单电机相同，转速不变。二、判断题（每题1分，共10分）正确打“√”，错误打“×”。11.皮带传动相比齿轮传动噪音更小，且可跨远距离传递动力。答案：√12.在搭建中，销钉越紧越好，这样结构才牢固。答案：×解析：过紧会撑裂梁孔，甚至导致“白化”断裂，适度即可。13.只要电机额定电压相同，就可以把不同型号的电机串联使用。答案：×解析：串联会导致分压不均，电流受限于最小电机，易烧毁。14.使用颜色传感器时，环境红外光越强，识别越准确。答案：×解析：过强环境光会淹没传感器自身发光，造成误判。15.机器人主控板上的“GND”表示电源正极。答案：×解析：GND为地线，负极。16.在齿轮系中，总减速比等于各级减速比之积。答案：√17.三角形支架的稳定性与材料颜色无关。答案：√18.若把循迹传感器离地高度调得过高，会出现“丢线”现象。答案：√19.机器人手臂的“自由度”越多，控制算法一定越简单。答案：×解析：自由度越多，运动学越复杂，算法难度增加。20.使用图形化编程时，循环模块内部不能再放循环模块。答案：×解析：可以嵌套循环，但需注意逻辑清晰，防止死循环。三、填空题（每空2分，共20分）21.若主动齿轮12齿，从动齿轮36齿，则减速比为______，从动轴扭矩理论上增大为原来的______倍。答案：3；322.在搭建起重机底座时，常利用______形结构提高稳定性，其数学原理是______的稳定性。答案：三角；三角形23.超声波传感器测距公式：距离(cm)=______×回波时间(μs)÷______。答案：0.034；224.若电机空载转速为200rpm，减速箱减速比为50，则输出轴转速为______rpm。答案：425.图形化编程中，让小车走正方形需重复使用______次“前进+右转90°”模块组合。答案：426.红外对管检测到黑色时，反射光强度______，输出电压______（升高/降低）。答案：减弱；降低27.在齿轮啮合中，两轴中心距=（齿数和）×______÷2。答案：模数28.若电池标称7.4V、容量2200mAh，理论上以2A电流放电，可连续工作______分钟。答案：66解析：2.2Ah÷2A=1.1h=66min。29.机器人竞赛中，常用______对电机进行PID闭环调速，其中P指______。答案：编码器；比例系数30.当皮带传动出现“打滑”时，可适当______中心距或______皮带张紧度。答案：增大；增加四、连线题（每线1分，共10分）31.将左侧结构与右侧主要作用用直线连接：A.蜗轮蜗杆1.改变旋转方向90°B.锥齿轮2.大减速比且自锁C.曲柄摇杆3.旋转运动变往复摆动D.滑轮组4.省力提升重物E.凸轮5.将旋转变直线往复答案：A-2；B-1；C-3；D-4；E-5五、简答题（每题5分，共20分）32.简述齿轮传动与皮带传动各两项优点与缺点。答案：齿轮优点：1.传动效率高（90~95%）；2.精确无滑差，适合精确定位。齿轮缺点：1.噪音大；2.对中心距要求严格，过载易崩齿。皮带优点：1.噪音低，能缓冲冲击；2.可长距离传递，结构简单。皮带缺点：1.存在打滑，传动比不恒定；2.需定期张紧、更换，寿命较短。33.机器人小车循迹时频繁“左右摇摆”，请给出三种调试思路。答案：(1)降低车速：减小PWM占空比，让传感器有足够时间反应；(2)调整传感器位置：将两探头间距缩至略大于黑线宽度，减少同时压线概率；(�3)软件加PID：用比例算法根据偏差大小动态调节左右轮速差，抑制振荡。34.说明如何利用“三角形稳定性”原理解决机械臂晃动问题，并给出具体搭建技巧。答案：在机械臂与支架之间增设斜撑梁，形成前后左右多个三角形；选用带角度孔的专用连接片，使斜撑与主梁呈30~60°角；所有连接点采用双销+直角片锁死，避免平行四边形变形；若臂长>15cm，可在下方加拉杆形成“悬臂梁+斜拉”组合，大幅削减晃动幅度。35.阅读程序：图形化模块“超声波距离<10”→“电机A、B停止”→“LED亮”→“延时2秒”→“LED灭”。请指出该段程序实现了什么功能，并给出两处可优化点。答案：功能：当机器人检测到前方10cm内有障碍物时，立即停车并点亮LED警示2秒。优化1：加入声音报警，提高提示效果；优化2：LED灭后自动后退10cm再停车，避免持续挡路。六、综合实践题（共20分）36.任务：设计一辆“齿轮传动爬坡小车”，要求：(1)仅用一级齿轮减速；(2)最大外形≤长20cm×宽12cm×高10cm；(3)能在坡度30°、宽15cm、长50cm的粗糙斜坡上自主上行并稳定停住；(4)使用图形化编程，上坡过程速度≤0.2m/s，防止冲坡；(5)结构可重复拆装，销钉可复用≥10次不松动。请完成：①写出减速比计算过程（电机空载300rpm，轮径5cm，目标爬坡速度0.15m/s，保留整数比）；②画出侧视简图，标注关键尺寸与受力分析；③给出程序核心逻辑伪代码；④列出所需零件清单（含数量、规格）；⑤说明如何验证“销钉可复用≥10次”。答案：①计算：轮周长=π×5≈15.7cm；目标轮速=0.15m/s=15cm/s；所需轮转速=15/15.7≈0.96转/s≈57.6rpm；减速比=300/57.6≈5.2，取整5:1；选主动10齿、从动50齿，模数0.5，中心距=(10+50)×0.5/2=15mm，结构紧凑。②侧视简图（文字描述）：电机卧放，输出轴朝后；10齿齿轮与电机轴紧配；50齿大齿轮与后轮轴紧配；两齿轮中心连线与底板平行，离地高度25mm；电池盒前置，重心落在前后轮中心略靠前20mm；前轮为万向随动，后轮为驱动；在底板下方加两根5mm直径铜柱作为“防后翻支脚”，距尾部10mm，离地3mm。③程序伪代码：主循环{超声波测距>5cm？是→设电机PWM=30%（限速0.15m/s）；否→电机停止，蜂鸣器响；陀螺仪读取俯仰角>35°？是→电机停止，LED快闪（提示坡度过大）；}④零件清单：电机TT1:48减速电机×1主控板UNO兼容×110齿齿轮模数0.5×150齿齿轮模数0.5×1后轮直径50mm橡胶轮×2前轮万向轮25mm×1梁15孔×2、11孔×2