2025年高职机器人工程（机器人工程）试题及答案

2025年高职机器人工程（机器人工程）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.机器人运动学主要研究机器人的（）A.运动原理B.运动轨迹规划C.运动部件结构D.运动控制算法答案：B2.机器人动力学分析的目的是为了建立机器人各关节力与（）之间的关系。A.运动参数B.电机扭矩C.负载重量D.工作空间答案：A3.以下哪种传感器不属于机器人常用的位置传感器（）A.编码器B.激光雷达C.光栅尺D.磁栅尺答案：B4.机器人编程中，用于实现条件判断的语句是（）A.for循环B.if语句C.while循环D.switch语句答案：B5.机器人视觉系统中，用于提取图像特征的算法是（）A.边缘检测B.图像滤波C.图像增强D.图像压缩答案：A6.机器人末端执行器的设计主要考虑（）A.机器人整体造型B.机器人动力来源C.作业任务要求D.机器人控制系统答案：C7.机器人运动控制中，常用的PID控制算法中，I代表（）A.比例B.积分C.微分D.增益答案：B8.机器人的工作空间是指（）A.机器人所能达到的最大位置范围B.机器人能完成工作任务的区域C.机器人各关节运动角度的范围D.机器人本体所占的空间大小答案：A9.以下哪种编程语言常用于机器人编程（）A.C语言B.PythonC.JavaD.以上都是答案：D10.机器人的精度主要取决于（）A.机械结构的制造精度B.传感器的精度C.控制系统的精度D.以上都是答案：D第II卷（非选择题，共70分）二、填空题（每空2分，共20分）1.机器人的基本组成部分包括机械结构、______、控制系统和末端执行器。答案：传感器2.机器人运动学中的正运动学是已知关节变量求______。答案：末端位置和姿态3.机器人视觉系统主要由图像采集设备、图像处理软件和______组成。答案：图像传感器4.机器人编程中的坐标系主要有世界坐标系、______和工具坐标系。答案：关节坐标系5.机器人动力学方程的建立基于牛顿第二定律和______。答案：动量定理6.机器人常用的驱动方式有电动驱动、液压驱动和______。答案：气动驱动7.机器人的重复定位精度是指机器人重复到达______的能力。答案：同一目标位置8.机器人运动轨迹规划的方法主要有______和路径规划。答案：关节空间规划9.机器人视觉中的图像预处理包括图像滤波、图像增强和______。答案：图像锐化10.机器人的编程语言可分为动作级编程语言、对象级编程语言和______。答案：任务级编程语言三、简答题（每题10分，共30分）1.简述机器人运动学正运动学和逆运动学的区别。答案：正运动学是已知关节变量求末端位置和姿态，它描述了机器人从关节空间到笛卡尔空间的映射关系。逆运动学则是已知末端位置和姿态求关节变量，其目的是根据任务要求确定机器人各关节的运动角度，以实现末端执行器到达指定位置和姿态。正运动学用于分析机器人的运动能力，逆运动学用于规划机器人的运动路径。2.机器人常用的传感器有哪些？分别简述其作用。答案：机器人常用的传感器有位置传感器（如编码器、光栅尺等），用于测量机器人关节的位置和角度；速度传感器，测量机器人的运动速度；力传感器，检测机器人与外界环境的作用力；视觉传感器（如摄像头），用于获取环境图像信息，帮助机器人识别物体、定位等；听觉传感器，使机器人能感知声音信息。3.简述机器人编程的主要步骤。答案：首先要明确机器人的任务目标，确定机器人需要完成的工作。然后进行机器人模型的建立，包括机械结构和坐标系等的定义。接着根据任务编写程序代码，选择合适的编程语言和控制算法，实现机器人的动作控制、逻辑判断等功能。编写完成后进行程序调试，检查机器人的运行是否符合预期，对出现的问题进行修正和优化，最终完成机器人编程。四、材料分析题（20分）材料：在某自动化生产线上，使用了一台工业机器人进行产品的装配工作。该机器人配备了视觉传感器用于识别产品和零部件的位置。在装配过程中，发现机器人有时会出现装配错误的情况。经检查，发现视觉传感器采集的图像存在噪声干扰，导致识别不准确。1.请分析视觉传感器图像噪声干扰对机器人装配工作的影响。（10分）答案：视觉传感器图像噪声干扰会使机器人对产品和零部件位置的识别不准确。这可能导致机器人抓取零部件的位置偏差，无法准确地将零部件装配到正确位置，从而造成装配错误。比如可能会出现零部件安装不到位、安装错位等情况，影响产品装配质量和生产线的正常运行。2.针对图像噪声干扰问题，提出至少两种解决方法。（10分）答案：可以采用图像滤波算法，如均值滤波、中值滤波等，去除图像中的噪声，提高图像清晰度，从而提升视觉传感器的识别准确性。也可以增加图像采集的次数，对多次采集的图像进行处理和分析，取平均值或采用其他融合算法，降低噪声干扰的影响，使机器人能更准确地识别产品和零部件位置，减少装配错误。五、综合应用题（20分）某机器人要完成一个在平面内的搬运任务，从初始位置A点（1,1）搬运到目标位置B点（5,5）。已知机器人的最大速度为2m/s，加速度为1m/s²。1.设计一种机器人从A点到B点的运动轨迹规划方案。（10分）答案：可以采用直线轨迹规划方案。首先计算出A点到B点的直线距离为$\sqrt{(5-1)^2+(5-1)^2}=4\sqrt{2}$m。根据最大速度和加速度，计算出加速阶段的时间$t_1=\frac{v}{a}=2s$，加速阶段的位移$s_1=\frac{1}{2}at_1^2=2m$。减速阶段同理，时间和位移也分别为2s和2m。那么匀速阶段的位移为$4\sqrt{2}-4$m，匀速阶段的时间为$(4\sqrt{2}-4)/2$s。这样机器人先加速运动2s，然后匀速运动一段时间，最后减速运动2s到达B点。2.编写机器人实现该运动轨迹的程序代码（可使用伪代码）。（10分）答案：```//定义初始位置和目标位置floatAx=1,Ay=1;floatBx=5,By=5;//定义速度和加速度floatv=2,a=1;//计算加速阶段时间floatt1=v/a;//计算加速阶段位移floats1=0.5at1t1;//计算匀速阶段位移floats2=sqrt((Bx-Ax)(Bx-Ax)+(By-Ay)(By-Ay))-2s1;//计算匀速阶段时间floatt2=s2/v;//初始化当前位置floatx=Ax,y=Ay;//加速阶段for(floatt=0;t<t1;t+=0.1){x=Ax+0.5att;y=Ay+0.5att;//执行机器人移动到(x,y)的动作}//匀速阶段for(floatt=0;t<t2;t+=0.1){x=Ax+s1+vt;y=Ay+s1+vt;//执行机器人移