2026年大学大三（机器人工程）机器人系统设计综合测试题及答案

2025年大学大三（机器人工程）机器人系统设计综合测试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共40分）答题要求：本卷共20小题，每小题2分，共40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.机器人系统的核心组成部分不包括以下哪一项？A.机器人本体B.控制系统C.传感器D.外部环境2.以下哪种编程语言常用于机器人运动控制编程？A.PythonB.C++C.MATLABD.Arduino3.机器人的运动学主要研究的是？A.机器人的动力学原理B.机器人的运动规划C.机器人各关节的运动关系D.机器人的能量消耗4.机器人的位姿通常用什么来表示？A.角度B.坐标C.速度D.加速度5.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.陀螺仪C.激光雷达D.电位器6.机器人控制系统中的PID控制器，其中I代表的是？A.比例B.积分C.微分D.增益7.机器人的路径规划算法中，A算法属于？A.全局路径规划算法B.局部路径规划算法C.混合路径规划算法D.参数化路径规划算法8.用于机器人视觉识别的常用算法是？A.卡尔曼滤波算法B.霍夫变换算法C.支持向量机算法D.卷积神经网络算法9.机器人的动力学主要研究的是？A.机器人的运动学原理B.机器人在受力情况下的运动C.机器人的运动规划D.机器人的能量转换10.以下哪种通信方式常用于机器人与上位机之间的数据传输？A.USBB.Wi-FiC.蓝牙D.以上都是11.机器人的机械结构设计中，以下哪种结构常用于提高机器人的刚性？A.框架结构B.连杆结构C.桁架结构D.以上都不是12.机器人的传感器数据融合方法中，加权平均法属于？A.直接融合法B.间接融合法C.混合融合法D.以上都不是13.机器人的编程语言中，ROS系统常用的编程语言是？A.PythonB.C++C.LispD.Java14.机器人的运动控制中，关节空间控制和笛卡尔空间控制的区别在于？A.控制的坐标系不同B.控制的精度不同C.控制的速度不同D.控制的算法不同15.以下哪种机器人应用场景不属于工业机器人的范畴？A.汽车制造B.物流分拣C.医疗手术D.电子装配16.机器人的人工智能算法中，强化学习主要用于？A.机器人的决策与控制B.机器人的视觉识别C.机器人的运动规划D.机器人的故障诊断17.机器人的人机协作安全技术中，常用的安全传感器是？A.激光传感器B.力传感器C.红外传感器D.超声波传感器18.机器人的软件系统中，操作系统的作用不包括以下哪一项？A.管理硬件资源B.提供用户接口C.运行应用程序D.设计机器人外形19.机器人的运动规划算法中，Dijkstra算法属于？A.全局路径规划算法B.局部路径规划算法C.混合路径规划算法D.参数化路径规划算法20.机器人的传感器中，用于检测机器人与物体之间距离的传感器是？A.视觉传感器B.触觉传感器C.距离传感器D.听觉传感器第II卷（非选择题共60分）答题要求：本卷共5小题，共60分。请根据题目要求，在答题区域内作答，解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。21.（10分）简述机器人系统设计中，运动学和动力学的区别与联系。22.（12分）请说明机器人常用的传感器类型及其作用，并举例说明一种传感器在机器人中的具体应用。23.（12分）描述机器人控制系统的组成部分及其功能，并说明PID控制器在机器人控制中的工作原理。24.（13分）材料：在工业生产中，机器人需要完成复杂的装配任务。例如，将一个小零件准确地安装到一个较大的部件上。问题：请设计一个机器人的局部路径规划算法，使其能够在装配过程中避开障碍物，准确地到达目标位置。25.（13分）材料：随着机器人技术的发展，人机协作越来越普遍。在一个人机协作的场景中，机器人与操作人员共同完成一项任务。问题：阐述人机协作安全技术的重要性，并说明至少两种常用的人机协作安全技术及其原理。答案：1.D2.B3.C4.B5.C6.B7.A8.D9.B10.D11.C12.A13.B14.A15.C16.A17.B18.D19.A20.C21.运动学主要研究机器人各关节的运动关系，关注机器人的位置、姿态和运动轨迹等运动学参数，不考虑力的作用。动力学则研究机器人在受力情况下的运动，涉及机器人的惯性、力、力矩等动力学参数。运动学是动力学的基础，为动力学分析提供运动状态信息；动力学是运动学的深入，考虑了力对运动的影响，二者相互关联，共同为机器人系统设计提供理论支持。22.机器人常用传感器类型及作用：视觉传感器用于获取图像信息，可识别物体、场景等；力传感器检测机器人与物体间的力，用于力反馈控制等；距离传感器测量机器人与物体的距离，避障等。如激光雷达，通过发射激光束并接收反射光来测量距离，构建环境地图，帮助机器人在未知环境中导航和避障。23.机器人控制系统组成及功能：控制器，控制机器人各关节运动；驱动器，驱动关节执行动作；传感器接口，连接传感器获取反馈信息；电源模块，提供动力。PID控制器工作原理：根据设定值与实际值的偏差，比例环节产生与偏差成正比的控制作用，积分环节消除稳态误差，微分环节根据偏差变化率提前调整控制量，三者结合使机器人快速、稳定地跟踪目标运动。24.可采用改进的A算法。首先对装配场景进行地图构建，标记出障碍物位置。然后从起始点开始，根据启发函数和代价函数计算节点的优先级。在扩展节点时，检查是否会与障碍物碰撞，若可能则不扩展该节点。通过不断更新节点优先级，逐步找到到达目标位置的路径，同时在路径搜索过程中实时检测新出现的障碍物，动态调整路径，确保能避开障碍物准确到达目标。25.人机协作安全技术重要性：保障操作人员安