2025年大学机器人工程（机器人技术研发）试题及答案.doc

2025年大学机器人工程（机器人技术研发）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）
（总共10题，每题3分，每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. 运动部件设计
D. 运动性能分析
2. 机器人动力学中，用于描述力与运动关系的基本方程是
A. 牛顿第一定律
B. 牛顿第二定律
C. 牛顿第三定律
D. 能量守恒定律
3. 机器人视觉系统的核心部件是
A. 摄像头
B. 图像传感器
C. 图像处理软件
D. 光源
4. 机器人编程中，常用的编程语言不包括
A. C++
B. Python
C. Java
D. HTML
5. 机器人的机械结构设计需要考虑的因素不包括
A. 强度
B. 刚度
C. 美观度
D. 重量
6. 机器人的传感器按照测量原理可分为
A. 接触式传感器和非接触式传感器
B. 内部传感器和外部传感器
C. 有源传感器和无源传感器
D. 数字传感器和模拟传感器
7. 机器人的运动控制方式不包括
A. 开环控制
B. 闭环控制
C. 自适应控制
D. 智能控制
8. 机器人的编程语言中，适合初学者的是
A. 汇编语言
B. 机器语言
C. 高级语言
D. 图形化编程语言
9. 机器人的应用领域不包括
A. 工业制造
B. 医疗服务
C. 教育教学
D. 农业生产
10. 机器人的发展趋势不包括
A. 智能化
B. 小型化
C. 复杂化
D. 网络化

第II卷（非选择题 共70分）
二、填空题（每题3分，共15分）
1. 机器人的自由度是指机器人____________的数目。
2. 机器人的末端执行器是指机器人____________的工具。
3. 机器人的运动学逆解是指已知机器人____________，求解各关节变量。
4. 机器人的动力学正解是指已知机器人____________，求解各关节的受力和力矩。
5. 机器人的视觉系统主要包括____________、图像处理和图像分析三个部分。

三、简答题（每题10分，共30分）
1. 简述机器人运动学的主要研究内容。
2. 简述机器人动力学的基本方程及其应用。
3. 简述机器人视觉系统的工作原理。

四、材料分析题（共15分）
材料：随着人工智能技术的不断发展，机器人在各个领域的应用越来越广泛。在工业制造领域，机器人可以完成各种复杂的加工任务，提高生产效率和质量。在医疗服务领域，机器人可以协助医生进行手术、护理等工作，提高医疗水平。在教育教学领域，机器人可以作为教学工具，帮助学生更好地学习。但是，机器人的应用也带来了一些问题，如就业岗位减少、伦理道德问题等。
问题：请结合材料，分析机器人应用带来的影响，并提出相应的对策。

五、设计题（共20分）
设计一个简单的机器人控制系统，要求包括机器人的运动控制、传感器检测和数据处理等功能。请简述设计思路和主要步骤。

答案：
一、选择题
1. B
2. B
3. B
4. D
5. C
6. A
7. D
8. D
9. D
10. C

二、填空题
1. 独立运动的关节
2. 末端操作
3. 末端位姿
4. 关节变量和外力
5. 图像采集

三、简答题
1. 机器人运动学主要研究机器人各关节的运动关系，包括运动学正解和逆解。运动学正解是已知关节变量求解末端位姿，运动学逆解是已知末端位姿求解关节变量。还研究机器人的轨迹规划、速度分析等内容。
2. 机器人动力学基本方程是牛顿第二定律。应用包括分析机器人运动时各关节的受力和力矩，为机器人的结构设计和控制提供依据，如优化关节驱动电机选型，设计合理的控制算法以实现精确运动控制。
3. 机器人视觉系统工作原理：图像采集部分通过摄像头等设备获取外界图像，然后将图像传输到图像处理模块进行去噪、增强、滤波等处理，最后图像分析模块提取图像中的特征信息，如物体形状、位置、颜色等，为机器人决策提供数据支持。

四、影响：积极影响在于提高生产效率、医疗水平，辅助教学等。消极影响是导致就业岗位减少，引发伦理道德问题。对策：加强职业培训，提升劳动者技能以适应新岗位需求；建立健全伦理道德准则和监管机制，规范机器人应用。

五、设计思路：采用单片机作为核心控制单元，通过传感器获取机器人运动状态和环境信息，利用算法处理数据并控制电机实现运动控制。主要步骤包括确定机器人的运动模型和控制策略，选择合适的传感器和电机，设计硬件电路连接，编写控制程序实现各功能模块的协同工作。