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2025年9月机器人三级理论综合考试试题及答案

一、单项选择题

1.工业机器人常用的坐标系中，以机器人安装基座为原点的坐标系是（）

A.工具坐标系

B.基坐标系

C.用户坐标系

D.关节坐标系

答案：B

解析：基坐标系（BaseCoordinateSystem）是机器人的基础坐标系，通常以机器人安装基座的中心点为原点，用于描述机器人本体在空间中的绝对位置。工具坐标系以末端执行器为原点，用户坐标系用于自定义工作场景，关节坐标系则描述各关节的角度位置。

2.超声波传感器测量距离的基本原理是（）

A.发射激光并接收反射光计算时间差

B.发射电磁波并接收反射波计算频率差

C.发射超声波并接收回波计算时间差

D.发射红外光并接收反射光计算强度差

答案：C

解析：超声波传感器通过发射高频超声波（通常20kHz以上），利用超声波在空气中的传播速度（约340m/s）和回波接收时间差，结合公式“距离=速度×时间/2”计算目标物体的距离。激光测距使用激光，电磁波测距常见于雷达，红外测距依赖反射光强度。

3.在PID控制算法中，积分项（I项）的主要作用是（）

A.减少系统响应时间

B.消除稳态误差

C.抑制超调

D.提高系统稳定性

答案：B

解析：PID控制中，比例项（P项）用于快速响应误差，积分项（I项）通过累积误差消除稳态误差（如恒定干扰导致的静差），微分项（D项）通过预测误差变化率抑制超调。

4.以下不属于机器人运动学研究内容的是（）

A.已知关节角度求末端位姿（正向运动学）

B.已知末端位姿求关节角度（逆向运动学）

C.机器人各关节的驱动力矩计算

D.机器人末端执行器的轨迹规划

答案：C

解析：运动学研究机器人的位置、速度、加速度等运动特性，不涉及力与力矩的计算；动力学（Dynamics）才研究力、力矩与运动的关系，如驱动力矩计算。

5.服务机器人常用的SLAM技术中，“SLAM”的全称是（）

A.同步定位与地图构建（SimultaneousLocalizationandMapping）

B.同步路径规划与导航（SimultaneousPathPlanningandNavigation）

C.传感器融合与定位（SensorFusionandLocalization）

D.空间建模与姿态估计（SpatialModelingandAttitudeEstimation）

答案：A

解析：SLAM是服务机器人实现自主导航的核心技术，其核心目标是在未知环境中，通过传感器数据（如激光雷达、摄像头）同步完成自身定位和环境地图构建。

二、多项选择题

6.以下属于机器人感知层关键组件的有（）

A.激光雷达

B.伺服电机

C.惯性测量单元（IMU）

D.触觉传感器

答案：ACD

解析：感知层负责获取环境信息，包括激光雷达（测距）、IMU（测量加速度和角速度）、触觉传感器（接触力检测）；伺服电机属于执行层（驱动关节运动）。

7.工业机器人编程方式中，属于离线编程特点的有（）

A.无需占用机器人本体

B.编程效率高，适合复杂轨迹

C.需在真实环境中调试

D.依赖虚拟仿真模型的准确性

答案：ABD

解析：离线编程通过仿真软件在计算机上编写程序，无需占用机器人本体（在线编程需暂停生产），适合复杂轨迹（如曲面加工），但需高精度虚拟模型；在线编程需在真实环境调试。

8.机器人安全标准ISO10218规定的安全防护措施包括（）

A.安装机械围栏

B.设置急停按钮

C.采用冗余控制系统

D.限制机器人运行速度

答案：ABCD

解析：ISO10218是工业机器人安全的国际标准，要求通过物理防护（围栏）、紧急停止装置（急停按钮）、控制系统冗余（避免单点故障）、速度限制（如协作机器人的安全速度）等措施保障人员安全。

9.以下属于移动机器人导航技术的有（）

A.视觉导航（基于摄像头）

B.磁条导航（基于地面磁条）

C.惯性导航（基于IMU）

D.力控导航（基于接触力反馈）

答案：ABC

解析：移动机器人导航技术包括环境感知（如视觉、激光）、定位（如惯性导航）、路径规划（如A*算法）；磁条导航是传统的引导式导航方法。力控导航主要用于机械臂的接触作业（如装配），不属于移动导航。

10.机器人操作系统（ROS）的核心功能包括（）

A.节点通信（Topic/Service）

B.硬件驱动封装

C.算法库集成（如导航、感知）

D.实时性强，适用于工业控制

答案：ABC

解析：ROS是机器人开发的开源框架，提供节点通信（Topic发布/订阅、Service请求/响应）、硬件驱动（如激光雷达驱动）、算法库（如导航栈NavigationStac