2025年大学本科（机器人工程）机器人运动控制综合测试题及答案

2025年大学本科（机器人工程）机器人运动控制综合测试题及答案

（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：本大题共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。请将正确答案的序号填在题后的括号内。1.机器人运动控制中，以下哪种控制算法常用于实现精确的位置控制？（）A.比例控制B.积分控制C.微分控制D.比例积分微分控制2.机器人关节运动的速度控制主要通过调节（）来实现。A.电机电流B.电机电压C.电机转速D.电机扭矩3.在机器人运动学中，描述机器人末端执行器位置和姿态的坐标系是（）。A.笛卡尔坐标系B.柱坐标系C.球坐标系D.关节坐标系4.机器人运动控制中，为了避免机器人在运动过程中出现振动，通常会采用（）。A.速度滤波B.位置滤波C.加速度滤波D.力滤波5.以下哪种传感器常用于机器人运动控制中的位置反馈？（）A.激光传感器B.视觉传感器C.编码器D.力传感器6.机器人运动控制中，运动规划的主要任务是（）。A.确定机器人的运动轨迹B.控制机器人的运动速度C.调整机器人的运动姿态D.检测机器人的运动状态7.在机器人运动学中，机器人的自由度是指（）。A.机器人能够运动的方向数量B.机器人关节的数量C.机器人末端执行器能够到达的位置数量D.机器人能够完成的动作数量8.机器人运动控制中，为了实现机器人的柔顺运动，通常会采用（）。A.力控制B.位置控制C.速度控制D.加速度控制9.以下哪种算法常用于机器人运动控制中的轨迹规划？（）A.A算法B.Dijkstra算法C.遗传算法D.样条插值算法10.机器人运动控制中，为了提高机器人的运动效率，通常会采用（）。A.最优路径规划B.最短时间规划C.最小能量规划D.以上都是第II卷（非选择题共70分）11.（共10分）简述机器人运动控制中开环控制和闭环控制的区别。12.（共15分）在机器人运动学中，如何通过齐次坐标变换来描述机器人末端执行器的位置和姿态？13.（共15分）材料：某机器人在执行任务时，需要从初始位置移动到目标位置。已知机器人的初始位置为(0,0,0)，目标位置为(1,1,1)。机器人的运动速度为1m/s，加速度为0.5m/s²。问题：请设计一种机器人从初始位置到目标位置的运动轨迹，并计算运动所需的时间。14.（共20分）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。某工厂使用机器人进行零件装配，机器人需要将零件从传送带上抓取并安装到指定位置。问题：（1）请分析机器人在抓取零件和安装零件过程中可能遇到的问题，并提出相应的解决方案。（2）如何通过运动控制来提高机器人在零件装配过程中的效率和精度？15.（共20分）材料：在机器人研发过程中，需要对机器人的运动性能进行测试和评估。某机器人的最大负载为10kg，最大运动速度为2m/s，重复定位精度为±0.05mm。问题：（1）请设计一种测试方案，对机器人的最大负载能力进行测试。（2）如何通过实验数据来评估机器人的运动性能是否满足设计要求？答案：1.D2.C3.A4.C5.C6.A7.B8.A9.D10.D11.开环控制是指控制器只根据输入信号来控制机器人的运动，不考虑机器人实际的运动状态。闭环控制则是通过传感器检测机器人的实际运动状态，并将反馈信号传递给控制器，控制器根据反馈信号来调整机器人的运动，使机器人的运动更加精确。12.通过建立机器人各关节的坐标系，并使用齐次坐标变换矩阵来描述各关节之间的相对位置和姿态关系，从而可以得到机器人末端执行器相对于基坐标系的齐次坐标变换矩阵，进而描述其位置和姿态。13.可以采用直线运动轨迹，根据速度和加速度的关系，先加速到1m/s，再匀速运动，最后减速到0。加速时间t1=v/a=1/0.5=2s，减速时间t2=2s，匀速运动时间t3=(1-0.5×2×2)/1=0s，总时间t=t1+t2+t3=4s。14.（1）抓取零件可能遇到零件位置不准确、抓取力度不当等问题，可通过视觉传感器精确识别零件位置，采用力传感器实时监测抓取力度。安装零件可能遇到安装位置偏差、零件配合不紧密等问题，可利用高精度定位系统确保安装位置准确，优化机器人运动控制算法提高安装精度。（2）通过精确规划运动轨迹，减少机器人空行程时间；提高运动控制算法的精度，如采用更先进的PID控制算法等；优化机器人的加减速控制，实现快速平稳运动，从而提高效率和精度。15.（1）在机器人末端安装10kg的负载，使其以一定速度进行直线运动、圆周运动等，观察机器人的运动状态，如是否能够