2024電子學(xué)會青少年機器人技術(shù)等級考試(三級)真題及答案一、單選題1.以下哪種傳感器可以用來檢測物體的距離？()A.溫度傳感器B.超聲波傳感器C.光線傳感器D.聲音傳感器答案：B解析：超聲波傳感器通過發(fā)射超聲波并接收反射波來計算與物體之間的距離。溫度傳感器用于測量溫度；光線傳感器用于檢測光線強度；聲音傳感器用于檢測聲音的大小等信息。所以本題選B。2.在搭建機器人時，以下哪種結(jié)構(gòu)可以增加機器人的穩(wěn)定性？()A.三角形結(jié)構(gòu)B.圓形結(jié)構(gòu)C.正方形結(jié)構(gòu)D.梯形結(jié)構(gòu)答案：A解析：三角形具有穩(wěn)定性，在搭建機器人時使用三角形結(jié)構(gòu)可以使機器人更加穩(wěn)固。圓形結(jié)構(gòu)、正方形結(jié)構(gòu)和梯形結(jié)構(gòu)相對來說穩(wěn)定性不如三角形結(jié)構(gòu)。所以本題選A。3.以下哪種電機通常用于需要精確控制角度的場合？()A.直流電機B.步進電機C.伺服電機D.交流電機答案：C解析：伺服電機可以精確控制角度和位置，常用于需要高精度控制的場合。直流電機主要用于提供動力，轉(zhuǎn)速控制相對簡單；步進電機可以按照固定的步數(shù)轉(zhuǎn)動，但在角度控制的精度上不如伺服電機；交流電機一般用于工業(yè)上的動力驅(qū)動。所以本題選C。4.若要讓機器人實現(xiàn)跟隨功能，通常會用到以下哪種傳感器？()A.紅外傳感器B.濕度傳感器C.壓力傳感器D.氣體傳感器答案：A解析：紅外傳感器可以檢測物體反射的紅外線，通過檢測前方物體反射的紅外線信號，機器人可以實現(xiàn)跟隨功能。濕度傳感器用于檢測環(huán)境濕度；壓力傳感器用于檢測壓力；氣體傳感器用于檢測特定氣體的濃度。所以本題選A。5.以下關(guān)于齒輪傳動的說法，錯誤的是()A.齒輪傳動可以改變運動的方向B.齒輪傳動可以改變轉(zhuǎn)速C.齒輪傳動的效率比皮帶傳動低D.相互嚙合的齒輪轉(zhuǎn)動方向相反答案：C解析：齒輪傳動的效率比皮帶傳動高，因為齒輪傳動是通過輪齒的直接嚙合來傳遞動力，能量損失相對較小；皮帶傳動存在打滑等現(xiàn)象，會造成一定的能量損失。齒輪傳動可以通過不同齒數(shù)的齒輪組合改變運動方向和轉(zhuǎn)速，相互嚙合的齒輪轉(zhuǎn)動方向相反。所以本題選C。6.在編程中，以下哪種語句可以實現(xiàn)循環(huán)功能？()A.if語句B.for語句C.switch語句D.break語句答案：B解析：for語句是一種常用的循環(huán)語句，用于重復(fù)執(zhí)行一段代碼。if語句用于條件判斷；switch語句用于多分支選擇；break語句用于跳出循環(huán)或switch語句。所以本題選B。7.以下哪種機械結(jié)構(gòu)可以將圓周運動轉(zhuǎn)化為直線運動？()A.齒輪傳動B.鏈條傳動C.曲柄滑塊機構(gòu)D.皮帶傳動答案：C解析：曲柄滑塊機構(gòu)可以將曲柄的圓周運動轉(zhuǎn)化為滑塊的直線運動。齒輪傳動、鏈條傳動和皮帶傳動主要用于傳遞動力和改變轉(zhuǎn)速、方向等，一般不直接將圓周運動轉(zhuǎn)化為直線運動。所以本題選C。8.要檢測機器人是否碰到障礙物，通常會使用()A.碰撞傳感器B.加速度傳感器C.陀螺儀傳感器D.霍爾傳感器答案：A解析：碰撞傳感器可以檢測機器人是否與障礙物發(fā)生碰撞。加速度傳感器用于檢測物體的加速度；陀螺儀傳感器用于檢測物體的旋轉(zhuǎn)角度和角速度；霍爾傳感器常用于檢測磁場變化。所以本題選A。9.以下關(guān)于傳感器的說法，正確的是()A.傳感器只能將物理量轉(zhuǎn)化為電信號B.所有傳感器的輸出信號都是數(shù)字信號C.傳感器的精度越高越好D.不同類型的傳感器工作原理相同答案：C解析：傳感器的精度越高，其測量結(jié)果越準確，通常在實際應(yīng)用中，精度越高越好。傳感器可以將物理量、化學(xué)量等多種非電信號轉(zhuǎn)化為電信號；傳感器的輸出信號有模擬信號和數(shù)字信號之分；不同類型的傳感器工作原理不同，例如溫度傳感器和光線傳感器的工作原理就不一樣。所以本題選C。10.在搭建機器人時，使用螺絲和螺母進行連接，以下說法錯誤的是()A.螺絲和螺母的規(guī)格要匹配B.擰緊螺絲時要使用合適的工具C.螺絲擰得越緊越好D.可以在螺絲上涂抹適量的潤滑油答案：C解析：螺絲擰得太緊可能會導(dǎo)致零件損壞或變形，應(yīng)該根據(jù)實際情況適度擰緊。螺絲和螺母的規(guī)格要匹配，否則無法正常連接；擰緊螺絲時要使用合適的工具，以保證擰緊效果；在螺絲上涂抹適量的潤滑油可以減少摩擦，便于安裝和拆卸。所以本題選C。11.以下哪種編程環(huán)境常用于青少年機器人編程？()A.PythonB.C++C.ScratchD.Java答案：C解析：Scratch是一種圖形化編程環(huán)境，簡單易學(xué)，非常適合青少年進行機器人編程入門。Python、C++和Java雖然也是常用的編程語言，但對于青少年來說，Scratch的圖形化界面更容易理解和操作。所以本題選C。12.若要讓機器人實現(xiàn)避障功能，除了傳感器外，還需要()A.電機B.電池C.控制器D.以上都需要答案：D解析：要讓機器人實現(xiàn)避障功能，傳感器用于檢測障礙物，電機用于驅(qū)動機器人移動，電池為機器人提供電力，控制器用于處理傳感器的數(shù)據(jù)并控制電機的運轉(zhuǎn)。所以以上三者都需要，本題選D。13.以下關(guān)于杠桿原理的說法，正確的是()A.杠桿一定是直的B.動力臂越長越省力C.阻力臂越長越省力D.杠桿的支點一定在中間答案：B解析：根據(jù)杠桿原理，動力×動力臂=阻力×阻力臂，當(dāng)動力臂越長時，所需的動力就越小，越省力。杠桿可以是直的，也可以是彎曲的；阻力臂越長越費力；杠桿的支點位置可以在不同的地方，不一定在中間。所以本題選B。14.以下哪種傳感器可以檢測顏色？()A.紅外傳感器B.顏色傳感器C.超聲波傳感器D.溫度傳感器答案：B解析：顏色傳感器專門用于檢測物體的顏色。紅外傳感器主要用于檢測距離、物體的存在等；超聲波傳感器用于檢測距離；溫度傳感器用于檢測溫度。所以本題選B。15.在編程中，以下哪種數(shù)據(jù)類型用于表示真或假？()A.整數(shù)類型B.浮點類型C.字符類型D.布爾類型答案：D解析：布爾類型只有兩個值，即真（True）和假（False），用于表示邏輯判斷的結(jié)果。整數(shù)類型用于表示整數(shù)；浮點類型用于表示小數(shù)；字符類型用于表示單個字符。所以本題選D。16.以下關(guān)于鏈條傳動的特點，說法錯誤的是()A.鏈條傳動可以遠距離傳動B.鏈條傳動的效率比皮帶傳動高C.鏈條傳動能保持準確的傳動比D.鏈條傳動不需要潤滑答案：D解析：鏈條傳動需要潤滑，潤滑可以減少鏈條與鏈輪之間的摩擦和磨損，延長鏈條和鏈輪的使用壽命。鏈條傳動可以實現(xiàn)遠距離傳動，效率比皮帶傳動高，并且能保持準確的傳動比。所以本題選D。17.要讓機器人實現(xiàn)語音交互功能，通常需要()A.語音識別模塊和語音合成模塊B.溫度傳感器和濕度傳感器C.電機和舵機D.碰撞傳感器和紅外傳感器答案：A解析：語音識別模塊用于將語音信號轉(zhuǎn)換為文字信息，語音合成模塊用于將文字信息轉(zhuǎn)換為語音輸出，通過這兩個模塊可以實現(xiàn)機器人的語音交互功能。溫度傳感器和濕度傳感器用于檢測環(huán)境的溫度和濕度；電機和舵機用于驅(qū)動機器人的運動；碰撞傳感器和紅外傳感器用于檢測障礙物等。所以本題選A。18.以下關(guān)于機器人自由度的說法，正確的是()A.自由度越多，機器人的靈活性越差B.機器人的自由度只與關(guān)節(jié)數(shù)量有關(guān)C.自由度是指機器人能夠獨立運動的方向和方式D.工業(yè)機器人的自由度一般比家用機器人少答案：C解析：自由度是指機器人能夠獨立運動的方向和方式，自由度越多，機器人的靈活性越好。機器人的自由度不僅與關(guān)節(jié)數(shù)量有關(guān)，還與關(guān)節(jié)的運動方式等因素有關(guān)；一般來說，工業(yè)機器人的自由度比家用機器人多，因為工業(yè)機器人需要完成更復(fù)雜的任務(wù)。所以本題選C。19.在搭建機器人的過程中，以下哪種材料通常用于制作機器人的外殼？()A.木材B.金屬C.塑料D.以上都可以答案：D解析：木材、金屬和塑料都可以用于制作機器人的外殼。木材具有一定的柔韌性和美觀性；金屬強度高，耐用性好；塑料質(zhì)量輕，成本低，易于加工。所以本題選D。20.以下關(guān)于機器人編程中的變量，說法錯誤的是()A.變量可以存儲不同類型的數(shù)據(jù)B.變量名可以隨意命名C.變量在使用前需要先聲明D.變量的值可以在程序運行過程中改變答案：B解析：變量名的命名需要遵循一定的規(guī)則，不能隨意命名，例如不能使用編程語言的關(guān)鍵字作為變量名。變量可以存儲不同類型的數(shù)據(jù)，如整數(shù)、小數(shù)、字符等；變量在使用前需要先聲明；變量的值可以在程序運行過程中改變。所以本題選B。二、多選題1.以下哪些屬于機器人的基本組成部分？()A.機械結(jié)構(gòu)B.傳感器C.控制器D.執(zhí)行器答案：ABCD解析：機器人的基本組成部分包括機械結(jié)構(gòu)，它是機器人的身體框架；傳感器用于感知周圍環(huán)境；控制器用于處理傳感器的數(shù)據(jù)并發(fā)出控制指令；執(zhí)行器根據(jù)控制器的指令執(zhí)行相應(yīng)的動作。所以本題選ABCD。2.以下哪些傳感器可以檢測環(huán)境信息？()A.溫度傳感器B.濕度傳感器C.光線傳感器D.超聲波傳感器答案：ABC解析：溫度傳感器可以檢測環(huán)境溫度，濕度傳感器可以檢測環(huán)境濕度，光線傳感器可以檢測環(huán)境光線強度，它們都用于檢測環(huán)境信息。超聲波傳感器主要用于檢測物體的距離。所以本題選ABC。3.在編程中，常用的控制結(jié)構(gòu)有()A.順序結(jié)構(gòu)B.選擇結(jié)構(gòu)C.循環(huán)結(jié)構(gòu)D.遞歸結(jié)構(gòu)答案：ABC解析：順序結(jié)構(gòu)是程序按照語句的先后順序依次執(zhí)行；選擇結(jié)構(gòu)根據(jù)條件判斷選擇不同的執(zhí)行路徑；循環(huán)結(jié)構(gòu)用于重復(fù)執(zhí)行一段代碼。遞歸結(jié)構(gòu)雖然也是一種編程技巧，但它不是基本的控制結(jié)構(gòu)。所以本題選ABC。4.以下關(guān)于齒輪傳動的應(yīng)用，正確的有()A.自行車的變速系統(tǒng)B.汽車的變速箱C.鐘表的傳動機構(gòu)D.機器人的關(guān)節(jié)傳動答案：ABCD解析：自行車的變速系統(tǒng)通過不同齒數(shù)的齒輪組合實現(xiàn)變速；汽車的變速箱利用齒輪傳動改變車速和扭矩；鐘表的傳動機構(gòu)通過齒輪傳動實現(xiàn)指針的轉(zhuǎn)動；機器人的關(guān)節(jié)傳動也經(jīng)常使用齒輪傳動來實現(xiàn)精確的運動控制。所以本題選ABCD。5.搭建機器人時，常用的連接方式有()A.螺絲連接B.卡扣連接C.膠水粘貼D.焊接答案：ABCD解析：螺絲連接是一種常用的可拆卸連接方式；卡扣連接安裝和拆卸方便；膠水粘貼可以用于一些不需要經(jīng)常拆卸的部件連接；焊接可以使連接更加牢固，常用于金屬部件的連接。所以本題選ABCD。6.以下哪些是步進電機的特點？()A.可以精確控制步數(shù)B.轉(zhuǎn)速范圍廣C.具有自鎖功能D.啟動和停止迅速答案：ACD解析：步進電機可以按照固定的步數(shù)轉(zhuǎn)動，能夠精確控制步數(shù)；在停止時具有自鎖功能；啟動和停止迅速。步進電機的轉(zhuǎn)速相對較低，轉(zhuǎn)速范圍不如直流電機等廣。所以本題選ACD。7.要實現(xiàn)機器人的自主導(dǎo)航功能，通常需要()A.地圖構(gòu)建技術(shù)B.定位技術(shù)C.路徑規(guī)劃技術(shù)D.傳感器技術(shù)答案：ABCD解析：實現(xiàn)機器人的自主導(dǎo)航功能，需要通過傳感器技術(shù)感知周圍環(huán)境，利用地圖構(gòu)建技術(shù)構(gòu)建環(huán)境地圖，使用定位技術(shù)確定自身位置，再通過路徑規(guī)劃技術(shù)規(guī)劃出到達目標(biāo)的路徑。所以本題選ABCD。8.以下關(guān)于Scratch編程的說法，正確的有()A.Scratch是圖形化編程環(huán)境B.可以通過拖動積木塊來編寫程序C.適合初學(xué)者學(xué)習(xí)編程D.只能用于機器人編程答案：ABC解析：Scratch是圖形化編程環(huán)境，用戶可以通過拖動積木塊的方式編寫程序，其簡單易學(xué)的特點適合初學(xué)者學(xué)習(xí)編程。Scratch不僅可以用于機器人編程，還可以用于制作動畫、游戲等多種應(yīng)用。所以本題選ABC。9.以下哪些機械結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)減速功能？()A.齒輪減速箱B.皮帶減速裝置C.鏈條減速裝置D.曲柄滑塊機構(gòu)答案：ABC解析：齒輪減速箱、皮帶減速裝置和鏈條減速裝置都可以通過不同的傳動比實現(xiàn)減速功能。曲柄滑塊機構(gòu)主要用于將圓周運動轉(zhuǎn)化為直線運動，一般不用于減速。所以本題選ABC。10.機器人在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用包括()A.焊接B.裝配C.搬運D.檢測答案：ABCD解析：機器人在工業(yè)生產(chǎn)中可以用于焊接、裝配、搬運和檢測等多個環(huán)節(jié)。焊接機器人可以提高焊接質(zhì)量和效率；裝配機器人可以精確地完成零件的裝配；搬運機器人可以實現(xiàn)物料的自動搬運；檢測機器人可以對產(chǎn)品進行質(zhì)量檢測。所以本題選ABCD。三、判斷題1.傳感器的輸出信號一定是數(shù)字信號。()答案：×解析：傳感器的輸出信號有模擬信號和數(shù)字信號之分，并非一定是數(shù)字信號。例如，一些溫度傳感器輸出的是模擬電壓信號。所以本題錯誤。2.齒輪傳動只能傳遞動力，不能改變運動方向。()答案：×解析：齒輪傳動不僅可以傳遞動力，還可以通過不同的齒輪組合改變運動的方向。例如，相互嚙合的兩個齒輪轉(zhuǎn)動方向相反。所以本題錯誤。3.在編程中，if語句和for語句都可以實現(xiàn)循環(huán)功能。()答案：×解析：if語句用于條件判斷，根據(jù)條件是否成立執(zhí)行不同的代碼塊，不能實現(xiàn)循環(huán)功能；for語句是常用的循環(huán)語句，用于重復(fù)執(zhí)行一段代碼。所以本題錯誤。4.機器人的自由度越多，其運動越靈活。()答案：√解析：自由度是指機器人能夠獨立運動的方向和方式，自由度越多，機器人能夠完成的動作就越復(fù)雜，運動也就越靈活。所以本題正確。5.鏈條傳動和皮帶傳動都需要張緊裝置。()答案：√解析：鏈條傳動和皮帶傳動在工作過程中，為了保證傳動的穩(wěn)定性和可靠性，都需要張緊裝置來調(diào)整鏈條或皮帶的張力。所以本題正確。6.搭建機器人時，所有的連接都必須使用螺絲和螺母。()答案：×解析：搭建機器人時，除了螺絲和螺母連接方式外，還有卡扣連接、膠水粘貼、焊接等多種連接方式，應(yīng)根據(jù)實際情況選擇合適的連接方式。所以本題錯誤。7.步進電機和伺服電機都可以精確控制角度。()答案：√解析：步進電機可以按照固定的步數(shù)轉(zhuǎn)動，能夠精確控制轉(zhuǎn)動的角度；伺服電機也可以精確控制角度和位置。所以本題正確。8.機器人編程只能使用一種編程語言。()答案：×解析：機器人編程可以使用多種編程語言，例如Scratch、Python、C++等，不同的編程語言適用于不同的應(yīng)用場景和需求。所以本題錯誤。9.傳感器的精度越高，其測量結(jié)果越準確。()答案：√解析：傳感器的精度是衡量其測量準確性的一個重要指標(biāo)，精度越高，測量結(jié)果與真實值越接近，即測量結(jié)果越準確。所以本題正確。10.要讓機器人實現(xiàn)避障功能，只需要安裝一個傳感器就可以。()答案：×解析：要讓機器人實現(xiàn)避障功能，通常需要安裝多個傳感器，從不同的方向和角度檢測障礙物，以確保機器人能夠全面地感知周圍環(huán)境，只安裝一個傳感器可能無法滿足需求。所以本題錯誤。四、簡答題1.請簡要說明傳感器在機器人中的作用。(1).感知環(huán)境：傳感器可以檢測機器人周圍的各種信息，如溫度、濕度、光線、距離、障礙物等，使機器人能夠了解周圍的環(huán)境狀況。(2).提供反饋：將檢測到的信息反饋給機器人的控制器，控制器根據(jù)這些信息做出相應(yīng)的決策，控制機器人的動作。(3).實現(xiàn)功能：幫助機器人實現(xiàn)各種功能，如避障、跟隨、導(dǎo)航等，提高機器人的智能化程度和適應(yīng)性。2.簡述齒輪傳動的優(yōu)缺點。優(yōu)點：(1).傳動效率高：齒輪傳動通過輪齒的直接嚙合傳遞動力，能量損失相對較小，效率較高。(2).傳動比準確：能夠保持穩(wěn)定的傳動比，保證傳動的準確性和穩(wěn)定性。(3).結(jié)構(gòu)緊湊：可以在較小的空間內(nèi)實現(xiàn)較大的傳動比。(4).工作可靠：使用壽命長，能夠承受較大的載荷。缺點：(1).制造和安裝精度要求高：如果制造和安裝精度不夠，會產(chǎn)生噪聲、振動和磨損等問題。(2).不適用于遠距離傳動：遠距離傳動時，需要使用多級齒輪，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。(3).成本較高：齒輪的制造工藝相對復(fù)雜，成本較高。3.請說明在編程中使用變量的好處。(1).存儲數(shù)據(jù)：變量可以用來存儲各種類型的數(shù)據(jù)，如整數(shù)、小數(shù)、字符等，方便在程序中使用和處理這些數(shù)據(jù)。(2).提高代碼的可讀性和可維護性：使用有意義的變量名可以使代碼更易于理解，當(dāng)需要修改數(shù)據(jù)時，只需要修改變量的值，而不需要在代碼中多處修改相同的數(shù)據(jù)。(3).實現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)變化：變量的值可以在程序運行過程中改變，從而實現(xiàn)程序的動態(tài)性和靈活性。4.簡述搭建機器人時選擇材料的原則。(1).強度和剛度：根據(jù)機器人的功能和負載要求，選擇具有足夠強度和剛度的材料，以保證機器人的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和可靠性。(2).重量：盡量選擇重量輕的材料，以減少機器人的能耗和提高其運動性能。(3).加工性能：材料應(yīng)易于加工，便于制作成所需的形狀和尺寸，降低制作難度和成本。(4).成本：在滿足性能要求的前提下，選擇成本較低的材料，以降低機器人的制作成本。(5).耐腐蝕性：如果機器人工作在惡劣的環(huán)境中，應(yīng)選擇具有良好耐腐蝕性的材料，以延長機器人的使用壽命。5.說明機器人實現(xiàn)自主導(dǎo)航功能的基本步驟。(1).環(huán)境感知：通過各種傳感器（如激光雷達、攝像頭、超聲波傳感器等）獲取周圍環(huán)境的信息。(2).地圖構(gòu)建：根據(jù)傳感器獲取的環(huán)境信息，構(gòu)建機器人所在環(huán)境的地圖，地圖可以是二維地圖或三維地圖。(3).定位：確定機器人在地圖中的位置和姿態(tài)，常用的定位方法有基于傳感器的定位和基于地圖的定位。(4).路徑規(guī)劃：根據(jù)機器人的目標(biāo)位置和當(dāng)前位置，在地圖上規(guī)劃出一條最優(yōu)的路徑，路徑規(guī)劃算法有很多種，如A*算法、Dijkstra算法等。(5).運動控制：根據(jù)規(guī)劃好的路徑，控制機器人的執(zhí)行器（如電機、舵機等），使機器人沿著規(guī)劃的路徑移動，同時在移動過程中不斷進行環(huán)境感知和調(diào)整，以避開障礙物。五、設(shè)計題1.設(shè)計一個可以自動清掃地面的機器人，要求說明其主要組成部分和工作原理。主要組成部分：(1).機械結(jié)構(gòu)：包括機器人的外殼、底盤、輪子等，用于支撐和移動機器人。(2).傳感器：如紅外傳感器、超聲波傳感器、碰撞傳感器等，用于檢測障礙物和周圍環(huán)境。(3).控制器：負責(zé)處理傳