2026年青少年机器人竞赛题库

2026年青少年机器人竞赛题库一、编程设计题（共3题，每题15分）题目1（15分）：情境：某社区图书馆需要自动整理图书，要求机器人能识别图书上的分类标签（A、B、C三类），并按照指定路线将图书分别送入对应区域的货架。图书标签为不同颜色（红色代表A类，蓝色代表B类，绿色代表C类），货架位置固定。请设计机器人程序，实现图书的自动分类和运输。要求：1.机器人需使用颜色传感器识别标签颜色。2.根据颜色控制机器人转向，将图书送入对应货架。3.程序需包含错误处理（如标签识别失败时暂停并报警）。4.画出程序流程图，并编写伪代码或实际编程语言代码（如Python或Scratch）。答案与解析：程序流程图：（此处应为流程图，文字描述替代）1.启动程序→启用颜色传感器→读取颜色值2.若颜色值为红色→转向A类货架→停止3.若颜色值为蓝色→转向B类货架→停止4.若颜色值为绿色→转向C类货架→停止5.若颜色值无法识别→报警并暂停伪代码示例：plaintext开始启用颜色传感器循环读取颜色值如果颜色值==红色转向A类货架停止否则如果颜色值==蓝色转向B类货架停止否则如果颜色值==绿色转向C类货架停止否则报警暂停结束循环结束解析：该题考察机器人编程逻辑和传感器应用，需结合实际硬件（如EV3或Makeblock）编写代码。错误处理部分体现程序的鲁棒性。题目2（15分）：情境：某工厂需要机器人自动搬运工件，工件上有数字标签（1-5），机器人需按顺序将工件从起点搬运到终点对应的托盘上。起点和终点有固定位置，托盘按数字顺序排列。要求：1.机器人使用触摸传感器检测工件，并读取数字标签。2.根据标签数字控制机器人移动到对应托盘位置。3.程序需实现循环搬运，直至所有工件处理完毕。4.编写程序代码并标注关键步骤。答案与解析：程序代码示例（Python）：plaintext开始初始化变量工件列表=[1,2,3,4,5]初始化变量当前工件=工件列表中的第一个元素循环读取触摸传感器如果触摸传感器被触发读取数字标签控制机器人移动到对应托盘位置（如标签1→托盘1）从工件列表中移除当前工件否则延时1秒结束循环结束解析：该题考察循环控制和条件判断，需结合实际硬件编写代码。托盘位置需提前设定，确保机器人精准移动。题目3（15分）：情境：某农田需要机器人自动播种，播种区域有标记线，机器人需沿标记线行走，并在指定位置（如每间隔2米）释放种子。播种任务需分区域完成，区域边界用颜色传感器识别（黑色代表边界）。要求：1.机器人使用循迹传感器（如红外或颜色传感器）识别标记线。2.每走过2米，释放一次种子。3.程序需能自动识别区域边界（黑色线），并在边界处停止。4.编写程序代码并说明播种逻辑。答案与解析：程序代码示例（Scratch伪代码）：plaintext开始启用循迹传感器循环如果传感器检测到标记线前进计数器=计数器+1否则前进如果计数器==2释放种子计数器=0如果传感器检测到黑色线停止结束循环结束解析：该题考察循迹算法和计数控制，需结合实际传感器参数调整前进速度和播种间隔。二、机械结构设计题（共2题，每题20分）题目4（20分）：情境：某工厂需要机器人自动检测产品的高度，产品从传送带上依次滑落，机器人需用机械臂测量产品高度，并将结果发送至控制系统。设计机械臂结构，要求高度测量范围0-10厘米，精度±0.5厘米。要求：1.设计机械臂结构图，标注关键部件（如传感器、齿轮传动）。2.说明机械臂的运动原理（如伸缩或旋转）。3.选择合适的传感器（如超声波或激光测距仪），并说明理由。4.计算机械臂的传动比，确保测量精度。答案与解析：机械臂结构图（文字描述）：1.底座（固定）→齿轮箱（带动伸缩杆）→超声波传感器（安装于伸缩杆末端）→电机（驱动齿轮箱）。2.伸缩杆材质为铝合金，行程10厘米，步进电机控制，齿轮传动比1:20。传感器选择理由：超声波传感器测量距离稳定，抗干扰能力强，适合动态测量。传动比计算：电机转速1500转/分钟，齿轮比1:20，则伸缩杆速度为75转/分钟，对应0.5厘米/秒，满足测量精度要求。解析：该题考察机械设计和传感器应用，需结合实际材料选择和传动计算。题目5（20分）：情境：某餐厅需要机器人自动分拣餐具，餐具从漏斗落入传送带，机器人需用机械手抓取碗或盘子，并按类别（碗→右，盘子→左）分拣到不同区域。设计机械手结构，要求能抓取重量不超过1公斤的餐具。要求：1.设计机械手结构图，标注驱动方式（如舵机或气缸）。2.说明机械手的抓取原理（如夹爪设计）。3.选择合适的驱动元件，并计算所需扭矩。4.画出机械手运动流程图。答案与解析：机械手结构图（文字描述）：1.底座（固定）→伺服电机（驱动旋转臂）→两个舵机（控制夹爪开合）→抓取端（橡胶材质防滑）。驱动元件选择：舵机型号MG90S，扭矩20牛·米，满足抓取需求。运动流程图（文字描述）：1.接收到信号→旋转臂下降→检测餐具类型→控制夹爪开合→抓取餐具→旋转臂上升→转向对应区域→释放餐具。解析：该题考察机械手设计和运动控制，需结合实际驱动元件参数计算。三、综合应用题（共2题，每题25分）题目6（25分）：情境：某城市公园需要机器人巡逻并清理垃圾，机器人需沿预定路线行走，用机械臂抓取垃圾（如塑料瓶、纸张），并投掷到指定垃圾桶。路线由黑白标记线引导，垃圾桶位置固定。要求：1.设计机器人整体结构，包括行走模块、机械臂和传感器。2.编写程序实现循迹行走和垃圾抓取。3.说明机械臂的调整方式（如角度或高度）。4.评估机器人效率，并提出改进建议。答案与解析：机器人结构设计：1.行走模块：双轮差速驱动，循迹传感器（红外）。2.机械臂：舵机驱动，可调整角度和抓取力度。程序逻辑：循迹行走→检测到垃圾→机械臂下降抓取→投掷到垃圾桶→继续循迹。改进建议：增加摄像头辅助识别垃圾类型，提高分类效率。解析：该题考察综合设计能力，需结合实际场景优化结构。题目7（25分）：情境：某医院需要机器人运送药品，药品按病区分类（A区→1楼，B区→2楼），机器人需用机械臂抓取药盒，并通过电梯分拣到对应楼层。药盒上有RFID标签，机器人需读取标签确认目的地。要求：1.设计机器人结构，包括机械臂、RFID读取器和电梯控制系统。2.编写程序实现药盒抓取和电梯分拣。3.说明RFID读取器的应用方式。4.分析系统可能出现的故障，并提出解决方案。答案与解析：机器人结构设计：1.机械臂：舵机驱动，可抓取药盒。2.RFID读取器：固定在机械臂末端，