2025年大学三年级（机器人工程）机器人运动控制试题及答案.doc

2025年大学三年级（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题目后的括号内。

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位置控制？（ ）
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，常用的传感器是（ ）
A. 激光传感器
B. 视觉传感器
C. 编码器
D. 力传感器

3. 在机器人运动学中，描述机器人末端执行器位置和姿态的参数是（ ）
A. 关节角度
B. 连杆长度
C. 齐次坐标
D. 运动轨迹

4. 机器人运动控制算法中，能够有效抑制系统振动的是（ ）
A. PID控制
B. 模糊控制
C. 自适应控制
D. 陷波滤波器

5. 以下哪种编程语言常用于机器人运动控制编程？（ ）
A. C++
B. Python
C. Java
D. 以上都是

6. 机器人运动控制中，为了提高运动效率，常采用的优化策略是（ ）
A. 路径规划优化
B. 速度规划优化
C. 加速度规划优化
D. 以上都是

第II卷（非选择题，共70分）

填空题（共20分）
答题要求：本卷共5题，每题4分，请将答案填写在题中的横线上。

1. 机器人运动控制的核心任务是使机器人按照预定的______和______进行运动。

2. 机器人运动学中的D-H参数法用于描述机器人各连杆之间的______和______关系。

3. 位置控制模式下，机器人通过调整______来实现末端执行器的精确定位。

4. 速度控制模式下，机器人的运动速度通常由______和______共同决定。

5. 机器人运动控制中的插补算法主要用于生成______，以保证机器人运动的平滑性。

简答题（共20分）
答题要求：本卷共2题，每题10分。请简要回答问题，要求语言简洁明了，逻辑清晰。

1. 简述机器人运动控制中开环控制和闭环控制的特点及适用场景。

2. 说明机器人运动学中正向运动学和逆向运动学的区别与联系。

分析题（共15分）
答题要求：本卷共1题，15分。请阅读以下材料，然后回答问题。

材料：在一个机器人焊接任务中，机器人需要精确地沿着一条复杂的焊缝进行焊接操作。然而，在实际运行过程中，发现机器人的焊接轨迹存在偏差，导致焊接质量不稳定。

问题：请分析可能导致机器人焊接轨迹偏差的原因，并提出相应的解决措施。

设计题（共15分）
答题要求：本卷共1题，15分。请根据以下要求设计一个简单的机器人运动控制系统。

要求：设计一个具有三个关节的机器人，能够实现平面内的简单运动。采用PID控制算法，实现对机器人关节角度的精确控制。描述系统的组成结构、控制原理以及主要参数的设置。

答案
1. B
2. C
3. C
4. D
5. D
6. D

填空题答案：
1. 轨迹、姿态
2. 位置、角度
3. 关节驱动电机的运动
4. 速度指令、负载情况
5. 通过各轴的运动轨迹

简答题答案：
1. 开环控制特点：结构简单、成本低、响应快，但控制精度低，适用于对控制精度要求不高、负载变化较小的简单运动控制场景。闭环控制特点：精度高、能自动补偿误差，但结构复杂、成本高、调试困难，适用于高精度运动控制，如机器人的精密装配等。
2. 正向运动学是已知关节参数求末端执行器位置姿态，逆向运动学是已知末端执行器位置姿态求关节参数；联系是都基于机器人运动学模型，正向运动学是逆向运动学求解的基础。

分析题答案：
原因可能有：传感器精度不足、机械结构误差、控制算法参数不合适、外界干扰等。解决措施：提高传感器精度、校准机械结构、优化控制算法参数、增加抗干扰措施等。

设计题答案：
系统组成结构：包括三个关节电机、减速器、编码器、控制器等。控制原理：通过编码器反馈关节角度信息给控制器，控制器采用PID算法计算控制量驱动电机。主要参数设置：根据机器人负载、运动范围等确定电机型号、减速器参数、PID参数等。