国家开放大学电大本科《机器人技术及应用》2021期末试题及答案(试卷号：1400)

国家开放大学电大本科《机器人技术及应用》2021期末试题及答案（试卷号：1400）国家开放大学电大本科《机器人技术及应用》2021期末试题及答案（试卷号：1400）一、单项选择题（每小题3分，共45分）1．在变径轮设计中，借鉴了()的设计，使得车轮可以主动变形进行越障。A．滑块机构B．曲轴机构C．杠杆机构D．放缩机构2．连杆悬架系统和独立驱动轮系也成为目前()的主流设计。A.扫地机器人B．音乐机器人C．水下机器人D．星球探测机器人3．相对而言，混合式移动机器人的()。A.自由度偏多、重量比较大B．自由度偏多、重量比较小C．自由度偏少、重量比较大D．自由度偏少、重量比较小二、判断题（每小题2分，共30分）16.履带式机器人是在轮式机器人的基础上发展起来的，是一类具有良好越障能力的移动机构，对于野外环境中的复杂地形具有很强的适应能力。()17.腿式（也称步行或者足式）机构的研究最早可以追溯到中国春秋时期鲁班设计的木车马。()18.球形机器人是一种具有球形或近似球形的外壳，通过其内部的驱动装置实现整体滚动的特殊移动机器人。()19.构成运动副的两个构件之间的相对运动若是平面运动则称为平面运动副，若为空间运动则称为空间运动副。()20.在平面机构中，每个构件只有3个自由度。每个平面低副（转动副和移动副）提供1个约束，每个平面高副提供3个约束。()21．机构自由度是机构具有独立运动的数目。()22.气压驱动系统用压缩空气作为气源驱动直线或旋转气缸，用人工或电磁阀进行控制。()23．和液压驱动系统相比，气压驱动系统的功率一质量比要高得多。()24.永磁式步进电机步距大，起动频率高，控制功率大。()25.机器人外部传感器的功能是测量运动学及动力学参数。()26.电位计位移传感器的工作原理是绕线电阻的端点和电刷之间的电阻一有改变，就可测量出位移的大小。()27.Arduino可以用来开发交互产品，例如控制电灯、电机和其他各式各样的物理设备。()28.ArduinoDuemilanove不支持USB接口，不可通过USB接口供电。()29.传统的移动机器人通常包括轮式移动机器人、履带式移动机器人和腿式移动机器人。()30.最简单的移动机器人是腿式移动机器人。()三、综合题（共25分）31.如何针对不同的控制任务进行机器人末端操作控制系统设计？（10分）32.设计一个含有1个转动副和3个圆柱副的机构，并分析其自由度。（15分）试题答案及评分标准（仅供参考）一、单项选择题（每小题3分，共45分）1．D2．D3．A4．C5．A6．C7．C8．A9．B10.D11.B12.A13.D14.B15.D二、判断题（每小题2分，共30分）16．√17．√18．√19．√20.×21.√22.√23.×24.√25.×26.√27.√28.×29.√30.×三、综合题（共25分）31．如何针对不同的控制任务进行机器人末端操作控制系统设计？（10分）解：有以下几个步骤。(1)根据机器人末端操作器的任务进行轨迹规划，即根据障碍物的分步、目标点的位置等信息规划出一条运动轨迹。(2.5分)(2)将运动轨迹进行离散化，根据运动学逆解算出每个控制物理量的输出大小，例如三自由度机械手可解算出每个转动副的角度。(2.5分)(3)将控制量转化为原动件的电信号控制量，例如PWM脉宽调制波。（2.5分）(4)通过驱动装置将转化后的电信号放大或者解调并作用到动力机构上，例如工业舵机、电动推杆等。(2.5分)能有作者一二分功力足矣！附：元宇宙（新兴概念、新型虚实相融的互联网应用和社会形态）元宇宙（Metaverse）是整合了多种新技术而产生的新型虚实相融的互联网应用和社会形态，通过利用科技手段进行链接与创造的，与现实世界映射与交互的虚拟世界，具备新型社会体系的数字生活空间。元宇宙本质上是对现实世界的虚拟化、数字化过程，需要对内容生产、经济系统、用户体验以及实体世界内容等进行大量改造。但元宇宙的发展是循序渐进的，是在共享的基础设施、标准及协议的支撑下，由众多工具、平台不断融合、进化而最终成形。它基于扩展现实技术提供沉浸式体验，基于数字孪生技术生成现实世界的镜像，基于区块链技术搭建经济体系，将虚拟世界与现实世界在经济系统、社交系统、身份系统上密切融合，并且允许每个用户进行内容生产和世界编辑。元宇宙一词诞生于1992年的科幻小说《雪崩》，小说描绘了一个庞大的虚拟现实世界，在这里，人们用数字化身来控制，并相互竞争以提高自己的地位，到现在看来，描述的还是超前的未来世界。关于“元宇宙”，比较认可的思想源头是美国数学家和计算机专家弗诺·文奇教授，在其1981年出版的小说《真名实姓》中，创造性地构思了一个通过脑机接口进入并获得感官体验的虚拟世界。2021年12月，入选《柯林斯词典》2021年度热词；12月6日，入选“2021年度十大网络用语”。12月8日，入选《咬文嚼字》“2021年度十大流行语”。所谓“元宇宙”，英文叫做Metaverse是一个虚拟时空间的集合，由一系列的增强现实（AR），虚拟现实（VR）和互联网（Internet）所组成。元宇宙不是真正的世界，而是一个虚拟的世界，元宇宙是未来的虚拟世界（现在还不存在）。元宇宙是一个29年前就被提出的概念，但是随着近几年吸纳了日臻成熟的AI、游戏引擎、AR/VR、区块链等技术成果后，在A股市场上也获得了越来越多的关注（元宇宙概念股）。不管是现在还是未来，元宇宙市场都有着极大的发展空间和市场前景。但是在目前，“元宇宙”仍停留在概念炒作阶段，我们需要仔细分辨，不建议盲目炒作。所以从现实来看，个人觉得，元宇宙是为了探索人类中短期的出路。我们不必纠结于元宇宙的具体概念，只需要明白，他是为了人类在大规模的传染病