2025年大学第四学年（柔性机器人）机器人设计能力测试试题及答案

2025年大学第四学年（柔性机器人）机器人设计能力测试试题及答案

（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.柔性机器人设计中，关于材料选择的首要考虑因素是（）A.强度B.柔韧性C.重量D.成本答案：B2.以下哪种传动方式不适合用于柔性机器人（）A.链条传动B.气动传动C.液压传动D.形状记忆合金驱动答案：A3.柔性机器人的关节设计需要重点关注的是（）A.高精度定位B.大扭矩输出C.灵活的转动角度D.密封性答案：C4.在柔性机器人的控制系统中，核心部件是（）A.传感器B.微控制器C.驱动器D.电源模块答案：B5.柔性机器人的外形设计主要依据（）A.美学原则B.功能需求C.制造工艺D.市场喜好答案：B6.对于柔性机器人的动力源，以下说法正确的是（）A.只能使用电池供电B.可以多种动力源结合C.动力源对机器人性能影响不大D.太阳能是主要动力源答案：B7.柔性机器人的传感器选型主要取决于（）A.外观设计B.控制算法C.应用场景D.成本预算答案：C8.柔性机器人设计中，优化结构的目的不包括（）A.提高稳定性B.增加重量C.减少能耗D.提升灵活性答案：B9.以下哪种编程语言常用于柔性机器人编程（）A.C++B.PythonC.JavaD.HTML答案：B10.柔性机器人的设计流程第一步通常是（）A.方案论证B.需求分析C.结构设计D.材料选型答案：B第II卷（非选择题共70分）二、填空题（共10分）答题要求：本大题共5小题，每小题2分。请在横线上填写正确答案。1.柔性机器人的关键技术包括材料技术、______、控制技术等。答案：驱动技术2.柔性机器人的运动方式主要有弯曲、扭转、______等。答案：伸展3.常用的柔性机器人材料有形状记忆合金、______、柔性电路板等。答案：硅胶4.柔性机器人的控制系统主要由传感器、______、执行器组成。答案：控制器5.柔性机器人设计时要考虑的环境适应性因素有温度、湿度、______等。答案：灰尘三、简答题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每小题5分。简要回答问题。1.简述柔性机器人与传统刚性机器人相比的优势。答案：柔性机器人具有更好的环境适应性，能在复杂形状表面作业；安全性高，不易对人造成伤害；可实现更灵活的动作，完成一些刚性机器人难以完成的任务。2.说明在柔性机器人设计中如何选择合适的传感器。答案：需根据机器人的应用场景确定传感器类型，如用于检测物体位置可选择光电传感器；检测力的大小可选择压力传感器等。同时要考虑传感器的精度、量程、响应速度等参数是否满足设计要求。3.柔性机器人的驱动方式有哪些特点？答案：气动驱动响应快、成本低，但力量有限；液压驱动力量大、精度较高，但结构复杂；形状记忆合金驱动可实现特定形状变化，较为灵活。不同驱动方式特点不同，需根据设计需求选择。4.阐述柔性机器人外形设计的要点。答案：要依据功能需求设计外形，确保机器人能顺利完成任务；考虑人机协作时的安全性和舒适性；同时要兼顾制造工艺和成本，使外形易于加工且成本可控。四、材料分析题（共20分）答题要求：阅读以下材料，回答问题。材料：在某医疗场景中，需要设计一款柔性机器人用于辅助手术。该机器人需能够在狭小的空间内灵活操作，对人体组织进行精准的探测和微小的手术操作，同时要避免对周围组织造成不必要的损伤。1.针对该医疗场景，柔性机器人的材料应具备哪些特性？答案：应具备良好的柔韧性，以便在狭小空间灵活操作；要有一定的强度，保证在手术过程中不会轻易损坏；生物相容性要好，避免对人体组织产生不良影响。2.从控制技术角度分析，如何实现对该柔性机器人的精准操作？答案：需要高精度的传感器实时反馈机器人的位置和动作状态，通过先进的控制算法对传感器数据进行处理，根据手术需求精确控制机器人的动作，确保操作的精准性。3.该柔性机器人的外形设计应遵循什么原则？答案：外形应设计得尽量小巧、灵活且符合人体工程学，便于在医疗场景中深入狭小空间进行操作，同时要保证与手术器械的配合度，方便进行手术操作。五、设计题（共20分）答题要求：请设计一款用于家庭清洁的柔性机器人。1.简述该柔性机器人的功能需求。答案：能够灵活穿梭于家具之间，对地面各个角落进行全面清洁。具备自动避障功能，避免碰撞家具等物品。可以适应不同的地面材质，如木地板、瓷砖等。清洁过程中噪音要小，不影响家庭成员生活。2.说明其关键技术和部件选型。答案：关键技术包括柔性材料的运用，以实现灵活的运动；先进的传感器技术，用于避障和感知环境；高效的清洁部件，如旋转拖布或吸尘装置。部件选型上，选择合适的柔性材料制作机身，高精度的激光传感器用于避障，吸力强的吸尘电机和耐用的旋转拖布等。3.描述该柔性机器人的整体设计思路。答案：整体设计