机械设计智能机器人应用能力考核试题及真题

机械设计智能机器人应用能力考核试题及真题考试时长：120分钟满分：100分题型分值分布：-判断题（10题，每题2分）总分20分-单选题（10题，每题2分）总分20分-多选题（10题，每题2分）总分20分-案例分析（3题，每题6分）总分18分-论述题（2题，每题11分）总分22分总分：100分---一、判断题（每题2分，共20分）1.机器人的运动学逆解是指根据末端执行器的期望位姿求解关节变量的过程。2.六自由度机器人比五自由度机器人具有更高的运动灵活性。3.机器人关节扭矩与关节角之间存在一一对应的关系。4.机器人的工作空间是指机器人能够到达的所有点的集合。5.机器人动力学模型主要用于控制机器人的运动轨迹。6.机器人的标定是指确定机器人各部件的几何参数和物理参数的过程。7.机器人的示教编程是指通过手动操作机器人来完成编程任务。8.机器人的力控模式是指机器人能够感知并控制接触力的大小。9.机器人的视觉系统主要用于识别环境中的物体和障碍物。10.机器人的运动学正解是指根据关节变量求解末端执行器的位姿的过程。二、单选题（每题2分，共20分）1.下列哪种类型的机器人属于并联机器人？（）A.桁架式机器人B.齿轮齿条式机器人C.液压缸式机器人D.机械臂式机器人2.机器人运动学方程中，雅可比矩阵的作用是？（）A.描述机器人关节速度与末端速度的关系B.描述机器人工作空间的大小C.描述机器人动力学特性D.描述机器人标定过程3.机器人动力学方程中，科氏力主要出现在？（）A.关节运动时B.末端执行器运动时C.机器人静止时D.机器人标定时4.机器人标定过程中，常用的标定工具是？（）A.三维激光扫描仪B.二维相机C.力传感器D.编码器5.机器人示教编程的优点是？（）A.精度高B.适用于复杂任务C.不需要编程知识D.运动速度快6.机器人力控模式的应用场景是？（）A.精密装配B.物体抓取C.环境探索D.运动控制7.机器人视觉系统的核心部件是？（）A.相机B.图像处理芯片C.控制器D.执行器8.机器人运动学逆解的求解方法包括？（）A.代数法B.数值法C.演示法D.以上都是9.机器人动力学模型的应用场景是？（）A.运动控制B.力控C.视觉识别D.标定10.机器人工作空间的大小主要受？（）A.自由度数量B.关节限位C.机械结构D.以上都是三、多选题（每题2分，共20分）1.机器人运动学方程包括？（）A.正运动学方程B.逆运动学方程C.动力学方程D.静力学方程2.机器人标定方法包括？（）A.直接标定法B.间接标定法C.自标定法D.外标定法3.机器人示教编程的缺点是？（）A.效率低B.精度差C.不适用于复杂任务D.需要编程知识4.机器人力控模式的应用包括？（）A.精密装配B.物体抓取C.环境探索D.人机协作5.机器人视觉系统的应用包括？（）A.物体识别B.环境感知C.运动跟踪D.视觉引导6.机器人运动学逆解的求解方法包括？（）A.代数法B.数值法C.演示法D.迭代法7.机器人动力学模型的应用包括？（）A.运动控制B.力控C.视觉识别D.标定8.机器人工作空间的大小受哪些因素影响？（）A.自由度数量B.关节限位C.机械结构D.控制算法9.机器人标定的目的是？（）A.提高精度B.减少误差C.优化性能D.简化控制10.机器人示教编程的应用场景是？（）A.精密装配B.物体抓取C.环境探索D.运动控制四、案例分析（每题6分，共18分）1.案例背景：某工厂使用一台六自由度工业机器人进行物料搬运任务。机器人需要从A点抓取工件并移动到B点，A点坐标为（1,2,3）米，B点坐标为（4,5,6）米。机器人关节参数如下：-关节1：旋转关节，范围0-360度-关节2：旋转关节，范围-90-90度-关节3：旋转关节，范围0-360度-关节4：伸缩关节，范围0-1米-关节5：旋转关节，范围-90-90度-关节6：伸缩关节，范围0-0.5米问题：（1）请简述机器人运动学逆解的求解步骤。（2）假设机器人当前关节角为（30,45,60,0.5,30,0.2）度，请计算末端执行器的位姿。2.案例背景：某公司使用一台五自由度协作机器人进行装配任务。机器人需要抓取一个重量为5kg的工件，并将其放置在距离机器人基座1米的位置。机器人关节参数如下：-关节1：旋转关节，范围0-360度-关节2：旋转关节，范围-90-90度-关节3：旋转关节，范围0-360度-关节4：伸缩关节，范围0-1米-关节5：旋转关节，范围-90-90度问题：（1）请简述机器人力控模式的原理和应用场景。（2）假设机器人需要以0.1N的力控制工件，请简述实现该功能的步骤。3.案例背景：某实验室使用一台六自由度机器人进行实验任务。机器人需要抓取一个透明玻璃杯并将其放置在实验台上。机器人关节参数如下：-关节1：旋转关节，范围0-360度-关节2：旋转关节，范围-90-90度-关节3：旋转关节，范围0-360度-关节4：伸缩关节，范围0-1米-关节5：旋转关节，范围-90-90度-关节6：伸缩关节，范围0-0.5米问题：（1）请简述机器人视觉系统的组成和应用。（2）假设机器人需要识别玻璃杯的位置并抓取，请简述实现该功能的步骤。五、论述题（每题11分，共22分）1.论述题：请论述机器人运动学逆解的求解方法及其应用场景。2.论述题：请论述机器人动力学模型的重要性及其在运动控制中的应用。---标准答案及解析一、判断题1.√2.√3.×（关节扭矩与关节角的关系是非线性的）4.√5.×（动力学模型主要用于运动控制）6.√7.√8.√9.√10.√二、单选题1.A2.A3.A4.A5.C6.B7.A8.D9.A10.D三、多选题1.A,B2.A,B,C3.A,B4.A,B,D5.A,B,C,D6.A,B,D7.A,B8.A,B,C,D9.A,B,C10.A,B,D四、案例分析1.案例背景：（1）机器人运动学逆解的求解步骤：-建立机器人运动学方程（正运动学方程）；-通过代数法或数值法求解关节角；-验证求解结果的正确性。（2）末端执行器的位姿计算：-使用逆运动学方程求解关节角；-假设逆解结果为（θ1,θ2,θ3,d4,θ5,θ6），则末端执行器的位姿为（x,y,z,rx,ry,rz）。2.案例背景：（1）机器人力控模式的原理和应用场景：-原理：机器人能够感知并控制接触力的大小；-应用场景：精密装配、物体抓取、人机协作。（2）实现0.1N力控制的步骤：-启用力控模式；-设置力控参数（如力的大小和方向）；-监控接触力并调整关节运动。3.案例背景：（1）机器人视觉系统的组成和应用：-组成：相机、图像处理芯片、控制器；-应用：物体识别、环境感知、运动跟踪、视觉引导。（2）抓取玻璃杯的步骤：-使用相机识别玻璃杯的位置；-计算玻璃杯的坐标；-使用逆运动学方程求解关节角；-控制机器人抓取玻璃杯。五、