2025年大学机器人控制技术（编程）试题及答案

2025年大学机器人控制技术（编程）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）本卷共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.机器人控制技术中，常用于实现精确位置控制的算法是（）A.PID控制算法B.模糊控制算法C.神经网络控制算法D.遗传算法答案：A2.以下哪种编程语言常用于机器人编程（）A.JavaB.PythonC.C++D.以上都是答案：D3.机器人的运动学主要研究（）A.机器人的动力来源问题B.机器人的运动方程和轨迹规划C.机器人的传感器数据处理D.机器人的故障诊断答案：B4.对于机器人的关节控制，通常采用的控制方式是（）A.位置控制B.速度控制C.力控制D.以上都有答案：D5.在机器人视觉系统中，用于图像特征提取的方法是（）A.直方图均衡化B.边缘检测C.霍夫变换D.以上都是答案：D6.机器人控制系统中，负责处理传感器数据并做出决策的部分是（）A.控制器B.执行机构C.传感器D.上位机答案：A7.以下哪种算法可用于机器人路径规划中的全局最优路径搜索（）A.A算法B.Dijkstra算法C.贪心算法D.以上都可以答案：B8.机器人的动力学模型主要用于分析（）A.机器人的运动速度B.机器人的受力情况C.机器人的运动精度D.机器人的能耗答案：B9.在机器人编程中，用于实现多任务并发执行的机制是（）A.线程B.进程C.函数调用D.循环结构答案：A10.机器人控制技术中，用于提高系统鲁棒性的控制策略是（）A.自适应控制B.滑模控制C.最优控制D.以上都不是答案：B第II卷（非选择题共70分）11.（10分）简述PID控制算法的原理及在机器人控制中的应用场景。PID控制算法是一种基于比例、积分、微分的控制算法。比例环节根据偏差的大小成比例地输出控制量，以快速响应偏差；积分环节对偏差进行积分，消除系统的稳态误差；微分环节根据偏差的变化率提前给出控制作用，增强系统的稳定性。在机器人控制中，常用于位置控制、速度控制等场景，比如控制机器人关节的角度和速度，使其精确地跟踪目标值。12.（15分）请说明机器人编程中常用的几种数据结构及其特点。数组：是一组相同类型数据的集合，可通过下标快速访问元素，常用于存储机器人的传感器数据序列等。链表：数据元素之间通过指针连接，插入和删除操作灵活，适用于动态数据管理，如机器人路径节点的动态添加和删除。栈：具有后进先出的特点，常用于函数调用栈、表达式求值等场景，比如机器人程序执行过程中的函数调用顺序管理。队列:先进先出，可用于任务调度、数据缓冲等，例如机器人任务队列的管理。13.（15分）结合材料：机器人在工业生产线上承担着物料搬运的任务。它需要从原料区抓取原材料，准确地放置到加工设备上，然后再将加工好的成品搬运到成品区。请描述机器人完成这一任务所涉及的主要控制环节及技术要点。首先是位置控制环节，要精确控制机器人手臂到达原料区、加工设备和成品区的准确位置，这需要运用运动学算法和精确的传感器反馈。其次是抓取和放置控制，要根据物料的形状、重量等因素，控制机器人手部的力度和动作，确保稳定抓取和准确放置。还涉及到路径规划，要规划出机器人在不同区域之间的最优运动路径，提高工作效率，同时要考虑避障等安全因素。（15分）材料：在智能仓储系统中，机器人负责货物的存储和检索。仓库内货物种类繁多，存储位置复杂。机器人需要根据上位机发送的指令，快速准确地找到目标货物并搬运到指定位置。请阐述机器人实现这一功能需要具备哪些关键技术，并说明其作用。关键技术包括：精准的定位技术，如激光定位、视觉定位等，可精确确定机器人自身及货物的位置；高效的地图构建技术，用于构建仓库的地图模型，以便规划路径；智能的路径规划算法，能根据指令和地图快速规划出最优搬运路径；先进的识别技术，如条形码识别、二维码识别等，准确识别货物信息；可靠的通信技术，保证机器人与上位机之间指令和数据的准确传输，从而实现货物的准确存储和检索。15.（15分）材料：某科研团队研发的机器人用于农业生产中的作物采摘。机器人需要在复杂的农田环境中识别不同成熟度的果实，并准确地进行采摘操作。请分析该机器人在控制技术方面可能面临的挑战及应对措施。面临的挑战：农田环境复杂，光线、地形等因素会影响机器人的视觉识别，导致果实识别不准确；果实形状不规则且位置随机，增加了准确抓取的难度；机器人在农田中运动时，可能会受到地形起伏等影响，导致运动控制不稳定。应对措施：