2026年自动化技术（机器人案例）试题及答案

2026年自动化技术（机器人案例）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。每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.以下关于机器人运动学的说法，正确的是（）A.机器人运动学主要研究机器人的动力学问题B.运动学只关注机器人末端执行器的位置，不考虑其姿态C.运动学是研究机器人运动的几何关系和运动特性的学科D.机器人运动学与机器人的控制算法无关答案：C2.机器人在笛卡尔空间中的运动可以通过以下哪种方式描述（）A.关节角度B.齐次坐标变换C.电机转速D.传感器数据答案：B3.机器人运动轨迹规划中，常用的方法不包括（）A.关节空间轨迹规划B.笛卡尔空间轨迹规划C.遗传算法轨迹规划D.随机搜索轨迹规划答案：D4.以下哪种传感器常用于机器人的位置检测（）A.视觉传感器B.力传感器C.超声波传感器D.编码器答案：D5.机器人运动控制中，PID控制算法的作用是（）A.提高机器人的运动速度B.实现机器人的精确位置控制C.增强机器人的环境感知能力D.优化机器人的运动轨迹答案：B6.机器人动力学研究的内容是（）A.机器人的运动学模型B.机器人在力作用下的运动规律C.机器人的运动轨迹规划D.机器人的传感器数据处理答案：B第II卷（非选择题共70分）二、填空题（共20分）答题要求：本大题共5空，每空4分。请将答案填写在题中的横线上。1.机器人运动学中的正运动学是已知____________求末端执行器的位姿。答案：关节变量2.机器人在笛卡尔空间中的运动可以分解为____________、____________和____________三个方向的运动。答案：X轴、Y轴、Z轴3.机器人轨迹规划的目标是生成一条满足____________和____________要求的运动轨迹。答案：运动学、动力学4.机器人运动控制中，反馈控制的基本原理是将____________与____________进行比较，根据偏差调整控制量。答案：实际输出、期望输出5.机器人动力学方程描述了机器人____________与____________之间的关系。答案：关节力、关节运动三、简答题（共15分）答题要求：本大题共3题，每题5分。简要回答问题。1.简述机器人运动学中逆运动学的概念。答案：逆运动学是已知机器人末端执行器的位姿，求解关节变量的过程。它在机器人运动控制、轨迹规划以及操作任务中起着关键作用，能够根据期望的末端位置和姿态确定各个关节应如何运动。2.机器人运动轨迹规划的主要步骤有哪些？答案：首先要确定起始点和目标点，然后根据机器人的运动学模型和约束条件，选择合适的轨迹类型，如直线、圆弧等。接着进行轨迹的离散化，将连续轨迹转化为离散的点序列。最后对离散点进行平滑处理，以满足机器人运动的动力学要求，使运动更加平稳。3.说明PID控制算法中比例、积分、微分环节的作用。答案：比例环节根据偏差的大小成比例地调整控制量，能快速响应偏差，但可能存在稳态误差。积分环节对偏差进行积分，消除稳态误差，提高控制精度。微分环节根据偏差的变化率调整控制量，能改善系统的动态性能，抑制超调，使系统响应更加平稳。四、分析题（共15分）答题要求：阅读以下材料，回答问题。材料：某工业机器人在进行零件装配任务时，出现了定位不准确的问题。经过检查，发现机器人的运动学参数存在偏差，同时传感器数据也有一定的波动。1.请分析机器人运动学参数偏差对定位准确性的影响。答案：机器人运动学参数偏差会导致其实际运动与理论运动不一致。比如关节角度的偏差会使末端执行器的位置和姿态出现偏差，无法准确到达预定位置，从而影响零件装配的定位准确性，可能导致装配失误，影响产品质量。2.针对传感器数据波动的问题，提出可能的解决措施。答案：首先检查传感器是否正常工作，如清洁或更换损坏的部件。对传感器进行校准，提高其测量精度。增加数据滤波处理，去除噪声干扰，平滑传感器数据。优化传感器的安装位置和环境，减少外界因素对其数据的影响，以提高传感器数据的稳定性，进而保证机器人定位的准确性。五、设计题（共20分）答题要求：设计一个简单的机器人运动控制系统，使其能够实现从初始位置到目标位置的直线运动。答案：首先选择合适的电机作为动力源，通过减速器与机器人关节相连。采用编码器实时反馈关节角度信息，构成位置闭环控制系统。基于PID控制算法，根据编码器反馈的当前位置与目标位置的偏差，计算出控制量来驱动电机