2025年大学机器人工程（机器人系统设计）试题及答案

2025年大学机器人工程（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40分）答题要求：本卷共20小题，每小题2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。请将正确答案的序号填在题后的括号内。1.机器人系统设计中，以下哪种传感器常用于检测机器人周围的距离信息？（）A.视觉传感器B.力传感器C.超声波传感器D.温度传感器2.机器人运动学主要研究的是（）。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.机器人的控制算法3.以下不属于机器人控制系统组成部分的是（）。A.控制器B.传感器C.执行机构D.编程语言4.机器人的位姿描述通常采用（）。A.笛卡尔坐标系B.极坐标系C.柱坐标系D.球坐标系5.在机器人编程中，用于实现条件判断的语句是（）。A.if语句B.for语句C.while语句D.do-while语句6.机器人的动力学模型主要用于（）。A.运动学分析B.轨迹规划C.控制算法设计D.能量计算7.以下哪种机器人结构形式具有较高刚度和承载能力？（）A.关节型机器人B.直角坐标型机器人C.圆柱坐标型机器人D.球坐标型机器人8.机器人视觉系统中的图像处理主要包括（）。A.图像采集和存储B.图像增强和滤波C.图像特征提取和识别D.以上都是9.机器人的重复定位精度是指（）。A.机器人重复到达同一目标位置的准确程度B.机器人运动的最大速度值C.机器人能够承受的最大负载D.机器人工作空间的大小10.用于机器人编程的示教方式不包括（）。A.手把手示教B.离线编程示教C.语音示教D.触觉示教11.机器人系统设计中，考虑机器人的安全性时，以下措施不正确的是（）。A.设置安全光幕B.增加机器人的运动速度C.安装碰撞检测传感器D.编写安全保护程序12.机器人的运动控制算法中，PID控制属于（）。A.智能控制算法B.传统控制算法C.自适应控制算法D.最优控制算法13.以下哪种机器人编程语言具有较高的通用性和开放性？（）A.专用机器人编程语言B.工业机器人编程语言C.通用编程语言（如C++、Python等）D.机器人操作系统自带的编程语言14.机器人的末端执行器根据用途可分为（）。A.夹持类和吸附类B.电动类和气动类C.旋转类和直线运动类D.视觉类和触觉类15.在机器人系统设计中，机器人的通信方式不包括（）。A.串口通信B.网络通信C.蓝牙通信D.光学通信16.机器人的工作空间是指（）。A.机器人能够到达的所有位置B.机器人能够完成工作任务的区域C.机器人手臂能够伸展的最大范围D.机器人控制系统能够控制的范围17.机器人的运动规划算法中，A算法属于（）。A.全局路径规划算法B.局部路径规划算法C.轨迹跟踪算法D.运动学逆解算法18.以下关于机器人传感器的说法，错误的是（）。A.传感器是机器人获取外界信息的关键部件B.传感器的精度和可靠性直接影响机器人的性能C.机器人只需要一种传感器就可以完成所有任务D.不同类型的传感器可用于不同的检测目的19.在机器人系统设计中，优化机器人的性能不包括（）。A.提高机器人的运动速度B.降低机器人的能耗C.增加机器人的重量D.提高机器人的定位精度20.机器人的故障诊断方法不包括（）。A.基于传感器数据的诊断B.基于故障模型的诊断C.基于人工经验的诊断D.基于网络搜索的诊断第II卷（非选择题共60分）21.（10分）简述机器人系统设计的主要流程。22.（10分）说明机器人运动学正解和逆解的含义，并举例说明其在机器人控制中的应用。23.（10分）阐述机器人视觉系统的工作原理，并列举至少三种常见的视觉传感器。24.（15分）阅读以下材料：随着工业自动化的发展，机器人在生产线上的应用越来越广泛。某工厂计划引入一批机器人用于产品装配任务。在机器人选型过程中，需要考虑机器人的工作空间、重复定位精度、负载能力等因素。同时，为了实现机器人与现有生产线的无缝对接，还需要考虑机器人的通信接口和编程语言兼容性。问题：请根据上述材料，分析在机器人选型时需要重点关注哪些方面，并说明理由。25.（15分）阅读以下材料：在机器人研发过程中，遇到了机器人运动轨迹规划不合理的问题。机器人在执行任务时，经常出现碰撞障碍物、运动路径不光滑等情况，导致工作效率低下，甚至影响产品质量。经过分析，发现是运动规划算法不够优化，没有充分考虑机器人的动力学特性和环境因素。问题：请针对上述问题，提出改进机器人运动轨迹规划的建议，并说明理由。答案：1.C2.C3.D4.A5.A6.C7.B8.D9.A10.D11.B12.B13.C14.A15.D16.C17.A18.C19.C20.D21.机器人系统设计主要流程：需求分析，明确机器人应用场景和任务要求；方案设计，确定机器人结构形式、控制系统等；详细设计，细化各部分组成及参数；硬件选型与集成，选择合适部件并组装；软件编程与调试，编写控制程序并测试优化；系统测试与评估，全面测试性能并评估是否达标。22.运动学正解是已知关节变量求末端执行器位姿，逆解是已知末端执行器位姿求关节变量。应用：正解用于根据关节运动计算末端位置，如绘制运动轨迹；逆解用于让机器人按指定目标位姿运动，像抓取特定位置物体。23.工作原理：视觉传感器采集图像，图像处理提取特征，图像识别与理解实现对环境感知。常见视觉传感器：工业相机用于精确图像采集；激光位移传感器可测量距离和物体轮廓；三维视觉传感器获取物体三维信息。24.重点关注方面及理由：工作空间要符合生产线布局需求，确保能覆盖装配区域；重复定位精度高可保证装配质量一致性；负载能力需满足装配任务中零部件重量；通信接口要与生产线设备兼容