2025年大学一年级（机器人工程）机器人学基础试题及答案

2025年大学一年级（机器人工程）机器人学基础试题及答案

（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。每题只有一个选项符合题意，请将正确答案的序号填在括号内。1.机器人学中，机器人运动学主要研究的是（）A.机器人的结构组成B.机器人的运动原理和运动方式C.机器人的控制系统D.机器人的传感器技术2.下列关于机器人坐标系的说法，错误的是（）A.笛卡尔坐标系是最常用的机器人坐标系之一B.关节坐标系用于描述机器人各关节的角度C.工具坐标系是固定在机器人末端执行器上的坐标系D.基坐标系与机器人的安装位置无关3.机器人运动学中的运动学逆问题是指（）A.已知机器人的关节角度，求末端执行器的位置和姿态B.已知末端执行器的位置和姿态，求机器人的关节角度C.研究机器人的运动速度和加速度D.分析机器人的运动轨迹规划4.机器人在进行直线运动时，通常采用的运动控制方式是（）A.点位控制B.连续轨迹控制C.速度控制D.加速度控制5.机器人运动学中的雅可比矩阵主要用于（）A.描述机器人的运动学正问题B.求解机器人的运动学逆问题C.分析机器人的动力学特性D.设计机器人的控制系统6.下列哪种机器人运动方式不属于关节空间运动（）A.转动关节运动B.摆动关节运动C.直线运动D.复合关节运动第II卷（非选择题共70分）7.（共10分）简述机器人运动学的主要研究内容。8.（共15分）画出笛卡尔坐标系，并说明其在机器人运动学中的应用。9.（共15分）已知机器人的运动学方程，如何求解其运动学逆问题？请简述基本步骤。材料：某机器人在笛卡尔坐标系下的运动轨迹为一条直线，起点坐标为(1,1,1)，终点坐标为(3,3,3)。10.（共20分）根据上述材料，计算该机器人在直线运动过程中的位移、速度和加速度（假设运动时间为2秒，速度和加速度均为恒定值）。11.（共20分）分析机器人运动学在机器人编程中的重要性，并举例说明如何运用运动学知识进行机器人编程。答案：1.B2.D3.B4.B5.B6.C7.机器人运动学主要研究机器人的运动原理和运动方式，包括机器人的位置、姿态、速度、加速度等运动参数的描述和计算。它还研究机器人各关节之间的运动关系，以及如何通过控制关节运动来实现机器人末端执行器的期望运动。此外，运动学还涉及机器人运动的正问题和逆问题求解，以及运动轨迹规划等内容。8.笛卡尔坐标系是一个三维直角坐标系，在机器人运动学中，用于描述机器人末端执行器在空间中的位置和姿态。通过笛卡尔坐标系，可以方便地确定机器人的运动方向和目标位置，进行机器人的运动控制和轨迹规划。例如，在机器人进行直线运动时，可以根据笛卡尔坐标系中的坐标值来确定运动的起点和终点，以及运动的路径。9.求解机器人运动学逆问题的基本步骤如下：首先，根据机器人的运动学方程，将末端执行器的位置和姿态表示为关节变量的函数。然后，通过已知的末端执行器位置和姿态，建立方程组。接着，求解方程组，得到关节变量的值。在求解过程中，可能需要使用数值计算方法，如牛顿迭代法等。最后，对求解结果进行验证和修正，确保其符合机器人的实际运动情况。10.位移：根据两点间距离公式，位移为$\sqrt{(3-1)^2+(3-1)^2+(3-1)^2}=2\sqrt{3}$。速度：速度等于位移除以时间，即$v=\frac{2\sqrt{3}}{2}=\sqrt{3}$。加速度：加速度等于速度的变化量除以时间，由于速度恒定，加速度为0。11.机器人运动学在机器人编程中非常重要。它为机器人编程提供了理论基础，使程序员能够准确地控制机器人的运动。例如，在编写机器人抓取物体的程序时，需要根据