2025年大学本科（机器人工程）机器人系统设计试题及答案

2025年大学本科（机器人工程）机器人系统设计试题及答案

（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。每题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案的序号填在括号内。1.以下哪种机器人编程语言具有较高的执行效率和灵活性，常用于工业机器人编程？（）A.汇编语言B.C语言C.机器人专用语言D.Python2.机器人的运动学主要研究（）。A.机器人的动力来源B.机器人的运动轨迹规划C.机器人各关节的运动关系D.机器人的控制系统3.机器人的传感器中，用于检测物体表面距离信息的是（）。A.视觉传感器B.激光雷达C.触觉传感器D.超声波传感器4.机器人的控制系统中，负责将数字信号转换为模拟信号以驱动电机的是（）。A.控制器B.驱动器C.编码器D.减速器5.以下关于机器人动力学的说法，正确的是（）。A.只研究机器人的静态受力情况B.主要分析机器人运动时的受力和运动关系C.与机器人的运动学无关紧要D.仅涉及机器人的能量消耗6.机器人的末端执行器设计需要考虑多种因素，其中不包括（）。A.工作任务B.精度要求C.外形美观D.安装方式第II卷（非选择题共70分）7.（10分）简述机器人系统的主要组成部分及其功能。机器人系统主要由机械结构、控制系统、驱动系统、传感器系统和末端执行器等部分组成。机械结构为机器人提供支撑和运动的基础；控制系统负责协调各部分工作，下达指令；驱动系统为机器人提供动力，使其能够运动；传感器系统用于感知外界环境信息；末端执行器则直接作用于工作对象，完成各种任务。8.（15分）说明机器人运动学中常用的坐标变换方法及其应用场景。常用的坐标变换方法有笛卡尔坐标变换、柱坐标变换、球坐标变换等。笛卡尔坐标变换适用于描述在直角坐标系下的位置和姿态变化，常用于工业机器人在平面内的精确运动控制；柱坐标变换在处理具有圆柱对称性的场景时较为方便，例如在一些圆柱形容器的操作任务中；球坐标变换则常用于需要全方位描述空间位置的情况，如机器人在三维空间中的定位和导航。材料：在一个工业生产线上，需要一个机器人将零件从A点搬运到B点。已知A点坐标为(1,2,3)，B点坐标为(4,5,6)，机器人的基座坐标系与世界坐标系重合。机器人末端执行器的初始姿态为水平放置，方向沿x轴正方向。9.（15分）计算机器人从A点到B点的直线运动轨迹，并说明在运动过程中如何保证末端执行器姿态不变。首先计算位移向量，从A点到B点的位移向量为(4-1,5-2,6-3)=(3,3,3)。机器人可以通过规划直线运动路径，按照这个位移向量逐步移动。为保证末端执行器姿态不变，在运动过程中，控制系统需要实时监测末端执行器的姿态传感器数据，通过反馈控制不断调整机器人各关节的运动，使其在移动过程中始终保持水平放置且方向沿x轴正方向。材料：某机器人在执行任务时，其关节角度传感器出现故障，导致部分关节运动不准确。10.（20分）分析该故障可能对机器人运动产生的影响，并提出相应的解决措施。故障可能导致机器人的运动轨迹偏差，无法准确到达预定位置。关节角度不准确会使末端执行器的姿态也发生改变，影响工作精度。解决措施包括：首先对关节角度传感器进行检查和维修，若传感器损坏则更换新的传感器；在维修后，对机器人进行重新校准，通过精确测量各关节角度并与标准值对比，调整控制系统中的参数，使机器人能