2025年大学三年级（机器人工程）编程控制综合试题及答案

2025年大学三年级（机器人工程）编程控制综合试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共30分）答题要求：本卷共6题，每题5分。每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案填写在题目后面的括号内。1.以下哪种编程语言常用于机器人底层控制编程？（）A.PythonB.C++C.JavaD.JavaScript2.机器人运动控制中，用于描述机器人末端执行器位置和姿态的是（）A.关节空间B.笛卡尔空间C.工作空间D.任务空间3.PID控制器中，I参数的作用是（）A.加快响应速度B.消除稳态误差C.减小超调量D.提高系统稳定性4.机器人路径规划中，A算法属于（）A.全局路径规划算法B.局部路径规划算法C.混合路径规划算法D.基于传感器的路径规划算法5.以下哪种传感器常用于机器人避障？（）A.激光雷达B.摄像头C.超声波传感器D.以上都是6.在机器人编程中，用于实现多线程并发控制的是（）A.信号量B.互斥锁C.条件变量D.以上都是第II卷（非选择题，共70分）7.（10分）简述机器人编程控制中常用的坐标系及其作用。8.（15分）写出实现机器人关节角度控制的PID算法代码框架（以Python为例）。9.（15分）阐述机器人路径规划的基本流程，并说明常用的路径规划算法及其优缺点。10.（20分）材料：某机器人需要在一个复杂的室内环境中完成货物搬运任务。室内存在多个障碍物，且环境布局会不定期改变。问题：请设计一个基于传感器的局部路径规划方案，以确保机器人能够安全、高效地完成货物搬运任务。11.（10分）材料：在机器人运动控制实验中，发现机器人在执行直线运动时出现较大偏差。问题：分析可能导致该偏差的原因，并提出相应的解决措施。答案：1.B2.B3.B4.A5.D6.D7.机器人编程控制中常用的坐标系有笛卡尔坐标系、关节坐标系等。笛卡尔坐标系用于描述机器人末端执行器在空间中的位置和姿态，便于进行任务规划和轨迹控制。关节坐标系则以机器人的各个关节为坐标轴，用于控制关节的运动角度，实现机器人的具体动作。8.```pythondefpid_control(target,current,kp,ki,kd):error=target-currentintegral+=errorderivative=error-prev_erroroutput=kperror+kiintegral+kdderivativeprev_error=errorreturnoutput```9.机器人路径规划基本流程：首先进行环境建模，获取环境信息；然后根据任务要求确定起始点和目标点；接着选择合适的路径规划算法进行路径搜索；最后对搜索到的路径进行平滑处理。常用算法如Dijkstra算法，优点是能找到全局最优路径，缺点是计算复杂度高，不适用于大规模环境。A算法结合了启发式信息，搜索效率较高，是较为常用的全局路径规划算法。10.可采用激光雷达和超声波传感器结合的方案。激光雷达用于全局环境感知，构建地图。超声波传感器用于近距离避障。当机器人执行任务时，先根据激光雷达地图规划大致路径，在接近障碍物时，超声波传感器实时检测距离，若距离过近则调整路径，以安全高效完成货物搬运。11.可能原因：电机参数设置不当，如转速、扭矩等；传感器测量误差；运动控制算