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2025年大学机器人工程（机器人运动控制）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6题，每题5分。每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案填写在相应位置。

1. 机器人运动控制中，以下哪种控制方式能够实现高精度的轨迹跟踪？
A. 开环控制
B. 闭环控制
C. 半闭环控制
D. 复合控制

2. 对于机器人关节的运动控制，常用的电机类型是？
A. 直流电机
B. 交流电机
C. 步进电机
D. 伺服电机

3. 在机器人运动学中，描述机器人末端位置和姿态的是？
A. 关节角度
B. 连杆参数
C. 齐次坐标
D. 雅可比矩阵

4. 机器人运动控制算法中，能够有效抑制外界干扰的是？
A. PID控制
B. 模糊控制
C. 自适应控制
D. 滑模控制

5. 机器人路径规划中，用于求解最优路径的算法是？
A. A算法
B. Dijkstra算法
C. 遗传算法
D. 以上都是

6. 机器人运动控制中，反馈信号的作用是？
A. 检测机器人的运动状态
B. 调整控制参数
C. 实现闭环控制
D. 以上都是

第II卷（非选择题 共70分）

7. （10分）简述机器人运动控制的基本原理。

8. （15分）说明PID控制在机器人运动控制中的应用及优缺点。

9. （15分）材料：某机器人在执行任务时，需要从A点移动到B点，已知A点坐标为(1,1,1)，B点坐标为(3,3,3)。要求：规划一条直线路径，并计算出路径上各点的坐标。

10. （20分）材料：在机器人运动控制实验中，发现机器人在高速运动时出现抖动现象。问题：分析可能导致抖动的原因，并提出相应的解决措施。

11. （20分）材料：随着机器人应用场景的不断拓展，对机器人运动控制的精度和灵活性要求越来越高。问题：请阐述未来机器人运动控制技术的发展趋势。

答案：
1. B
2. D
3. C
4. D
5. D
6. D
7. 机器人运动控制基本原理是通过控制器接收输入指令，根据机器人运动学和动力学模型，计算出各关节的运动参数，再通过驱动器驱动电机带动关节运动，同时利用传感器获取机器人运动状态信息反馈给控制器，形成闭环控制，以精确控制机器人的运动轨迹、速度、加速度等。
8. PID控制在机器人运动控制中，P（比例）环节可快速响应偏差，使机器人快速趋近目标；I（积分）环节能消除稳态误差；D（微分）环节可预测偏差变化趋势，提高响应速度和平稳性。优点是原理简单、易于实现。缺点是参数整定较复杂，对复杂非线性系统控制效果有限。
9. 直线方程可设为x = 1 + t(3 - 1)，y = 1 + t(3 - 1)，z = 1 + t(3 - 1)，0≤t≤1。当t = 0时为A点(1,1,1)；当t = 0.5时，x = 1 + 0.5×2 = 2，y = 1 + 0.5×2 = 2，z = 1 + 0.5×2 = 2，即(2,2,2)；当t = 1时为B点(3,3,3)。
10. 可能原因：电机性能不足、传动部件间隙大、控制算法不合理、传感器精度不够等。解决措施对应为：更换高性能电机、检查并调整传动部件、优化控制算法、校准或更换高精度传感器。
11. 未来机器人运动控制技术发展趋势：更高精度控制，采用更先进算法和传感器；更强的适应性，能适应复杂环境和任务变化；更灵活的运动，实现多模态运动；智能化程度提升，具备自主决策和学习能力；与其他技术深度融合，如人工智能、物联网等，拓展应用领域。