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机器人技术基础试验题库

引言

机器人技术作为一门融合了机械、电子、计算机、自动化、人工智能等多学科知识的综合性技术，其发展日新月异，已广泛渗透到工业生产、服务民生、医疗健康、教育培训等各个领域。掌握机器人技术的基础理论与实践操作能力，对于相关专业学生及爱好者而言至关重要。试验教学是机器人技术基础课程中不可或缺的环节，通过亲自动手操作，学生能够深化对理论知识的理解，培养实践技能、创新思维和解决实际问题的能力。

本试验题库旨在为机器人技术基础课程的试验教学提供一套系统、专业且具有较强操作性的参考资料。题库内容涵盖了机器人认知、基本操作、传感器应用、驱动控制、编程与调试等多个方面，力求全面覆盖机器人技术的基础知识点与技能点。教师可根据教学目标、学生层次及实验条件，灵活选用或调整题目，组织开展试验教学活动。学生亦可利用本题库进行自主学习与实践探索，检验和提升自身的机器人技术素养。

一、基础认知与操作类试验

试验一：机器人基本组成与认知

*试验目的：

1.了解典型小型教育机器人（如基于Arduino、Micro:bit或其他开源平台的机器人）的基本结构与组成部分。

2.识别机器人各核心部件（如控制器、电机、传感器、电源、机械结构），并理解其大致功能。

3.掌握机器人的正确供电方式与安全操作规范。

*试验器材：小型教育机器人套件一套（含控制器、电机、驱动板、基础传感器、电池）、螺丝刀等基础工具。

*试验内容与步骤提示：

1.观察机器人实物，对照说明书或示意图，识别并记录各主要部件的名称、型号及安装位置。

2.查阅资料或在教师指导下，简述各核心部件（控制器、直流电机/舵机、常用传感器）的基本功能和工作原理。

3.学习机器人电池的安装、拆卸方法及充电注意事项，确保安全供电。

4.尝试手动推动机器人（断电情况下），观察其机械结构的灵活性，如车轮滚动是否顺畅、转向机构是否灵活。

*考核与评价方式：

1.能够准确指出并说出至少5个机器人核心部件的名称及其主要功能。

2.能够正确、安全地为机器人安装和拆卸电池。

3.提交试验报告，包括部件识别记录、功能简述及安全操作心得。

试验二：机器人编程环境搭建与基本操作

*试验目的：

1.掌握机器人控制器对应的编程软件（如ArduinoIDE、Mixly、MakeCode等）的安装与基本设置方法。

3.实现对机器人基本运动（前进、后退、左转、右转、停止）的控制。

*试验器材：已组装好的小型教育机器人、配套编程软件的计算机、USB数据线、电池。

*试验内容与步骤提示：

1.在计算机上安装并正确配置机器人控制器对应的编程环境。

2.学习编程软件的基本界面，了解菜单栏、工具栏、代码编辑区、调试信息区等功能。

3.通过USB数据线连接机器人控制器与计算机，选择正确的板型和端口。

5.编写控制机器人电机运转的程序，实现机器人前进、后退、原地左转、原地右转及停止等基本动作。

6.调试程序参数（如电机转速、运动时间），使机器人动作准确、连贯。

*考核与评价方式：

1.能够独立完成编程环境的搭建与配置。

3.机器人能够准确响应程序指令，完成指定的基本运动。

4.提交试验报告，包括编程环境搭建过程、遇到的问题及解决方法、运动控制程序代码及注释。

二、传感器技术应用试验

试验三：循迹传感器应用试验

*试验目的：

1.了解循迹传感器（如红外对管）的工作原理和基本特性。

2.掌握循迹传感器的接线方法及其与控制器的信号交互。

3.能够利用循迹传感器实现机器人沿黑线轨迹行走的基本功能。

*试验器材：带循迹传感器的机器人、黑白循迹赛道、编程计算机、USB线、电池。

*试验内容与步骤提示：

1.查阅资料，理解循迹传感器（如红外发射与接收）的工作原理，特别是其对不同颜色（黑/白）表面的反射特性差异。

2.按照电路图或说明书，将循迹传感器正确连接到机器人控制器的指定接口。

3.编写程序读取循迹传感器的输出值（数字量或模拟量），在不同颜色表面（黑、白）进行测试，并记录传感器的输出状态或数值范围。

4.根据传感器的检测结果，设计控制逻辑（如单边传感器检测到黑线时如何调整电机转速实现转向）。

*考核与评价方式：

1.能够正确解释循迹传感器的工作原理。

2.能够独立完成传感器的接线与信号读取。

3.机器人能够在指定的简单循迹赛道（如直线、90度弯）上稳定行驶一段距离。

4.提交试验报告，包括传感器原理分析、接线图、传感器数值记录表、控制逻辑分析、程序代码及调试过程。

试验四：避障传感器应用试验

*试验目的：

1.了解常用避障传感器（如红外接近传感