2024年12月青少年機(jī)器人技術(shù)等級(jí)考試?yán)碚摼C合試卷三級(jí)真題(含答案)一、選擇題（每題2分，共40分）1.以下哪種機(jī)構(gòu)可以將圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)？()A.齒輪機(jī)構(gòu)B.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)C.絲杠螺母機(jī)構(gòu)D.棘輪機(jī)構(gòu)答案：C解析：絲杠螺母機(jī)構(gòu)可以將絲杠的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為螺母的直線運(yùn)動(dòng)。齒輪機(jī)構(gòu)主要用于傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力、改變轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向等；曲柄搖桿機(jī)構(gòu)是將曲柄的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為搖桿的擺動(dòng)；棘輪機(jī)構(gòu)主要用于實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)。所以答案選C。2.在機(jī)器人搭建中，常用的連接件不包括以下哪種？()A.螺絲B.鉚釘C.膠水D.彈簧答案：D解析：螺絲、鉚釘和膠水都是機(jī)器人搭建中常用的連接件，用于連接不同的零件。而彈簧主要起到緩沖、儲(chǔ)能等作用，不是連接件。所以答案選D。3.一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的正六邊形，它的內(nèi)角和是（）度。()A.360B.540C.720D.900答案：C解析：根據(jù)多邊形內(nèi)角和公式：(n?2)×180°4.以下哪種傳感器可以檢測(cè)物體的距離？()A.溫度傳感器B.光線傳感器C.超聲波傳感器D.聲音傳感器答案：C解析：超聲波傳感器通過發(fā)射超聲波并接收反射波來計(jì)算與物體之間的距離。溫度傳感器用于檢測(cè)溫度；光線傳感器用于檢測(cè)光線強(qiáng)度；聲音傳感器用于檢測(cè)聲音的強(qiáng)度等。所以答案選C。5.機(jī)器人的動(dòng)力來源不包括以下哪種？()A.電池B.太陽能板C.風(fēng)力發(fā)電機(jī)D.液壓泵答案：C解析：在機(jī)器人中，電池可以為機(jī)器人提供電能；太陽能板可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能為機(jī)器人供電；液壓泵可以提供液壓動(dòng)力。而風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常體積較大，不適合作為一般機(jī)器人的動(dòng)力來源。所以答案選C。6.以下哪種傳動(dòng)方式的傳動(dòng)效率最高？()A.皮帶傳動(dòng)B.鏈條傳動(dòng)C.齒輪傳動(dòng)D.摩擦輪傳動(dòng)答案：C解析：齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率較高，一般可達(dá)95%-98%。皮帶傳動(dòng)存在打滑現(xiàn)象，傳動(dòng)效率一般在90%-96%；鏈條傳動(dòng)的傳動(dòng)效率約為95%-97%；摩擦輪傳動(dòng)容易出現(xiàn)打滑，傳動(dòng)效率相對(duì)較低。所以答案選C。7.若要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的左右轉(zhuǎn)向，通?？梢圆捎茫ǎ┑姆绞健?)A.改變機(jī)器人的重心B.控制左右輪的轉(zhuǎn)速差C.調(diào)整機(jī)器人的高度D.改變機(jī)器人的顏色答案：B解析：通過控制機(jī)器人左右輪的轉(zhuǎn)速差，可以使機(jī)器人實(shí)現(xiàn)左右轉(zhuǎn)向。改變機(jī)器人的重心主要影響其穩(wěn)定性；調(diào)整機(jī)器人的高度對(duì)轉(zhuǎn)向沒有直接作用；改變機(jī)器人的顏色與轉(zhuǎn)向無關(guān)。所以答案選B。8.以下關(guān)于杠桿原理的說法，錯(cuò)誤的是（）。()A.杠桿可以分為省力杠桿、費(fèi)力杠桿和等臂杠桿B.省力杠桿的動(dòng)力臂小于阻力臂C.天平是等臂杠桿的應(yīng)用D.撬棍是省力杠桿答案：B解析：省力杠桿的動(dòng)力臂大于阻力臂，費(fèi)力杠桿的動(dòng)力臂小于阻力臂，等臂杠桿的動(dòng)力臂等于阻力臂。天平的動(dòng)力臂和阻力臂相等，是等臂杠桿的應(yīng)用；撬棍在使用時(shí)動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿。所以答案選B。9.以下哪種結(jié)構(gòu)在機(jī)器人搭建中具有較好的穩(wěn)定性？()A.三角形結(jié)構(gòu)B.四邊形結(jié)構(gòu)C.五邊形結(jié)構(gòu)D.圓形結(jié)構(gòu)答案：A解析：三角形具有穩(wěn)定性，在機(jī)器人搭建中，三角形結(jié)構(gòu)可以使機(jī)器人更加穩(wěn)固。四邊形結(jié)構(gòu)容易變形；五邊形和圓形結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定性方面不如三角形。所以答案選A。10.若要讓機(jī)器人感知周圍環(huán)境的亮度，應(yīng)使用（）傳感器。()A.溫度B.濕度C.光線D.壓力答案：C解析：光線傳感器可以檢測(cè)周圍環(huán)境的亮度。溫度傳感器用于檢測(cè)溫度；濕度傳感器用于檢測(cè)濕度；壓力傳感器用于檢測(cè)壓力。所以答案選C。11.以下哪種機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)？()A.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)B.槽輪機(jī)構(gòu)C.平行四邊形機(jī)構(gòu)D.雙搖桿機(jī)構(gòu)答案：B解析：槽輪機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)，常用于需要周期性停歇的場(chǎng)合。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)主要是將圓周運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換；平行四邊形機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)等速同向的運(yùn)動(dòng)傳遞；雙搖桿機(jī)構(gòu)主要是實(shí)現(xiàn)搖桿的擺動(dòng)。所以答案選B。12.在機(jī)器人編程中，以下哪種指令可以讓機(jī)器人前進(jìn)一段距離？()A.左轉(zhuǎn)指令B.右轉(zhuǎn)指令C.前進(jìn)指令D.停止指令答案：C解析：前進(jìn)指令可以讓機(jī)器人前進(jìn)一段距離。左轉(zhuǎn)指令使機(jī)器人向左轉(zhuǎn)向；右轉(zhuǎn)指令使機(jī)器人向右轉(zhuǎn)向；停止指令使機(jī)器人停止運(yùn)動(dòng)。所以答案選C。13.以下哪種材料通常不用于機(jī)器人的外殼制作？()A.塑料B.金屬C.玻璃D.橡膠答案：C解析：塑料、金屬和橡膠都可以用于機(jī)器人外殼的制作，塑料輕便、易加工；金屬強(qiáng)度高；橡膠具有一定的柔韌性。而玻璃易碎，不適合作為機(jī)器人的外殼材料。所以答案選C。14.一個(gè)齒輪的齒數(shù)為20，另一個(gè)與之嚙合的齒輪齒數(shù)為40，則它們的傳動(dòng)比為（）。()A.1:2B.2:1C.1:1D.4:1答案：A解析：傳動(dòng)比等于從動(dòng)輪齒數(shù)與主動(dòng)輪齒數(shù)之比。設(shè)主動(dòng)輪齒數(shù)為z1=20，從動(dòng)輪齒數(shù)為z15.以下關(guān)于傳感器的說法，正確的是（）。()A.傳感器只能檢測(cè)一種物理量B.傳感器的輸出信號(hào)一定是電信號(hào)C.傳感器可以將非電物理量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)D.傳感器不需要電源供電答案：C解析：傳感器可以將非電物理量（如溫度、壓力、光線等）轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，以便后續(xù)的處理和控制。有些傳感器可以檢測(cè)多種物理量；傳感器的輸出信號(hào)不一定都是電信號(hào)，也有其他形式的信號(hào)；大部分傳感器需要電源供電才能正常工作。所以答案選C。16.若要讓機(jī)器人模仿人類的手臂動(dòng)作，通常會(huì)采用（）結(jié)構(gòu)。()A.平行四邊形B.曲柄搖桿C.多連桿D.凸輪答案：C解析：多連桿結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，能夠更好地模仿人類手臂的動(dòng)作。平行四邊形結(jié)構(gòu)主要用于等速同向的運(yùn)動(dòng)傳遞；曲柄搖桿機(jī)構(gòu)主要是將圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為擺動(dòng)；凸輪機(jī)構(gòu)主要用于實(shí)現(xiàn)特定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。所以答案選C。17.以下哪種編程方式適合初學(xué)者快速上手？()A.圖形化編程B.C語言編程C.Python編程D.Java編程答案：A解析：圖形化編程通過拖動(dòng)圖形化的指令塊來完成編程，不需要記憶復(fù)雜的代碼語法，適合初學(xué)者快速上手。C語言、Python和Java編程都需要掌握一定的代碼語法和編程邏輯，對(duì)于初學(xué)者來說難度相對(duì)較大。所以答案選A。18.一個(gè)機(jī)器人在平面上移動(dòng)，它的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)正方形，邊長為2米，則它移動(dòng)的總路程是（）米。()A.4B.6C.8D.10答案：C解析：正方形的周長等于邊長乘以4，已知正方形邊長為2米，則周長為2×19.以下關(guān)于摩擦力的說法，錯(cuò)誤的是（）。()A.摩擦力的方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反B.增大壓力可以增大摩擦力C.滾動(dòng)摩擦力一定小于滑動(dòng)摩擦力D.鞋底的花紋是為了增大摩擦力答案：C解析：一般情況下滾動(dòng)摩擦力小于滑動(dòng)摩擦力，但并不是絕對(duì)的，在某些特殊情況下，滾動(dòng)摩擦力可能并不小于滑動(dòng)摩擦力。摩擦力的方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反；增大壓力可以增大摩擦力；鞋底的花紋是通過增加接觸面的粗糙程度來增大摩擦力。所以答案選C。20.若要讓機(jī)器人實(shí)現(xiàn)避障功能，通常需要使用（）傳感器。()A.溫度B.超聲波C.濕度D.聲音答案：B解析：超聲波傳感器可以檢測(cè)機(jī)器人與障礙物之間的距離，當(dāng)檢測(cè)到障礙物時(shí)，機(jī)器人可以根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行避障動(dòng)作。溫度傳感器用于檢測(cè)溫度；濕度傳感器用于檢測(cè)濕度；聲音傳感器用于檢測(cè)聲音，它們都不能直接用于避障。所以答案選B。二、填空題（每題2分，共20分）1.機(jī)器人的三大組成部分是______、______和______。答案：機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳感器、控制系統(tǒng)2.常見的齒輪傳動(dòng)類型有______、______和______。答案：圓柱齒輪傳動(dòng)、錐齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)3.杠桿的五要素是______、______、______、______和______。答案：支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂、阻力臂4.若一個(gè)三角形的三條邊長分別為3cm、4cm和5cm，則這個(gè)三角形是______三角形。答案：直角5.傳感器的主要性能指標(biāo)有______、______、______和______等。答案：靈敏度、精度、線性度、響應(yīng)時(shí)間6.機(jī)器人編程的基本結(jié)構(gòu)有______、______和______。答案：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)7.常見的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有______、______、______和______等。答案：齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)8.物體的穩(wěn)定性與______和______有關(guān)。答案：重心位置、支撐面大小9.若要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自動(dòng)充電功能，需要使用______傳感器和______裝置。答案：電量檢測(cè)、充電10.一個(gè)正方體有______個(gè)面，______條棱，______個(gè)頂點(diǎn)。答案：6、12、8三、判斷題（每題1分，共10分）1.所有的機(jī)器人都需要編程才能工作。()答案：√解析：機(jī)器人需要通過編程來實(shí)現(xiàn)各種功能和動(dòng)作，沒有編程的機(jī)器人無法按照預(yù)定的任務(wù)進(jìn)行工作。2.皮帶傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)。()答案：√解析：皮帶傳動(dòng)可以在兩軸中心距較大的情況下傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，適合遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。3.三角形的內(nèi)角和是180度，四邊形的內(nèi)角和是360度。()答案：√解析：根據(jù)多邊形內(nèi)角和公式(n?2)×180°，三角形n4.溫度傳感器只能檢測(cè)環(huán)境溫度，不能檢測(cè)物體溫度。()答案：×解析：溫度傳感器既可以檢測(cè)環(huán)境溫度，也可以檢測(cè)物體的溫度。5.機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，其性能就一定越好。()答案：×解析：機(jī)器人的性能不僅僅取決于機(jī)械結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，還與傳感器的精度、控制系統(tǒng)的算法等多種因素有關(guān)。復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)可能會(huì)帶來更多的維護(hù)問題和故障隱患。6.等臂杠桿既不省力也不費(fèi)力。()答案：√解析：等臂杠桿的動(dòng)力臂等于阻力臂，根據(jù)杠桿平衡原理F17.彈簧在機(jī)器人中只能起到緩沖作用。()答案：×解析：彈簧在機(jī)器人中除了起到緩沖作用外，還可以起到儲(chǔ)能、復(fù)位等作用。8.機(jī)器人編程中的循環(huán)結(jié)構(gòu)可以讓程序重復(fù)執(zhí)行某些指令。()答案：√解析：循環(huán)結(jié)構(gòu)的作用就是讓程序重復(fù)執(zhí)行一段代碼，直到滿足特定的條件為止。9.傳感器的精度越高，其價(jià)格就一定越高。()答案：×解析：傳感器的價(jià)格受到多種因素的影響，精度只是其中之一，還包括品牌、生產(chǎn)工藝、市場(chǎng)需求等，所以精度高的傳感器價(jià)格不一定就高。10.若要讓機(jī)器人實(shí)現(xiàn)跳舞功能，只需要編寫簡(jiǎn)單的程序即可。()答案：×解析：讓機(jī)器人實(shí)現(xiàn)跳舞功能需要考慮機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)能力、舞蹈動(dòng)作的設(shè)計(jì)和編程等多個(gè)方面，并不是簡(jiǎn)單的程序就能實(shí)現(xiàn)的。四、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）1.請(qǐng)簡(jiǎn)要介紹機(jī)器人的工作原理。(1).機(jī)器人的工作原理基于其三大組成部分：機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳感器和控制系統(tǒng)。(2).機(jī)械結(jié)構(gòu)是機(jī)器人的物理基礎(chǔ)，它為機(jī)器人提供了運(yùn)動(dòng)的框架和執(zhí)行任務(wù)的能力，例如機(jī)器人的手臂、腿部等結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)作。(3).傳感器用于感知周圍環(huán)境的信息，如超聲波傳感器可以檢測(cè)距離，光線傳感器可以檢測(cè)光線強(qiáng)度等。傳感器將檢測(cè)到的物理量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)或其他形式的信號(hào)。(4).控制系統(tǒng)接收傳感器傳來的信號(hào)，并對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理和分析。根據(jù)預(yù)設(shè)的程序和算法，控制系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令。(5).指令通過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳遞給機(jī)械結(jié)構(gòu)，使機(jī)械結(jié)構(gòu)做出相應(yīng)的動(dòng)作，從而完成機(jī)器人的任務(wù)。例如，當(dāng)機(jī)器人檢測(cè)到前方有障礙物時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)發(fā)出轉(zhuǎn)向或停止的指令，讓機(jī)器人避開障礙物。2.請(qǐng)說明齒輪傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：(1).傳動(dòng)效率高：一般可達(dá)95%-98%，能夠有效地傳遞動(dòng)力，減少能量損失。(2).傳動(dòng)比準(zhǔn)確：可以保證恒定的傳動(dòng)比，使機(jī)器的運(yùn)行更加穩(wěn)定和精確，適用于對(duì)傳動(dòng)比要求較高的場(chǎng)合。(3).結(jié)構(gòu)緊湊：在相同的傳遞功率和轉(zhuǎn)速下，齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)尺寸相對(duì)較小，可以節(jié)省空間。(4).工作可靠、壽命長：齒輪采用高強(qiáng)度的材料制造，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚砗图庸すに?，能夠承受較大的載荷，并且在正常使用和維護(hù)下，使用壽命較長。(5).可以實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)換：例如將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)（通過齒輪齒條傳動(dòng)），或者改變運(yùn)動(dòng)的方向和速度。缺點(diǎn)：(1).制造和安裝精度要求高：齒輪的制造需要高精度的加工設(shè)備和工藝，安裝時(shí)也需要保證嚴(yán)格的裝配精度，否則會(huì)影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性和壽命，增加制造成本。(2).不適用于遠(yuǎn)距離傳動(dòng)：由于齒輪傳動(dòng)需要通過齒輪的直接嚙合來傳遞動(dòng)力，兩軸之間的中心距不能太大，否則會(huì)使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜和龐大。(3).成本較高：不僅制造和安裝成本高，而且在運(yùn)行過程中，需要定期進(jìn)行潤滑和維護(hù)，也增加了使用成本。(4).噪音較大：在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪之間的嚙合會(huì)產(chǎn)生噪音，對(duì)工作環(huán)境造成一定的影響。3.請(qǐng)描述如何讓機(jī)器人實(shí)現(xiàn)循跡功能，并說明需要使用的傳感器和編程思路。實(shí)現(xiàn)機(jī)器人循跡功能的方法：(1).循跡功能是讓機(jī)器人沿著特定的軌跡（如黑色線條）行駛。通常使用紅外反射式傳感器來檢測(cè)軌跡。需要使用的傳感器：(1).紅外反射式傳感器：它由紅外發(fā)射管和紅外接收管組成。當(dāng)傳感器位于軌跡（如黑色線條）上方時(shí)，紅外光被吸收，接收管接收到的反射光較弱；當(dāng)傳感器位于軌跡外（如白色背景）時(shí)，紅外光被反射，接收管接收到的反射光較強(qiáng)。通過檢測(cè)反射光的強(qiáng)度，就可以判斷傳感器是否在軌跡上。編程思路：(1).初始化：在程序開始時(shí)，對(duì)傳感器和電機(jī)等設(shè)備進(jìn)行初始化設(shè)置，確保它們能夠正常工作。(2).讀取傳感器數(shù)據(jù)：在循環(huán)中不斷讀取紅外反射式傳感器的數(shù)據(jù)，判斷傳感器是否檢測(cè)到軌跡。(3).決策和控制：根據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行決策。如果所有傳感器都檢測(cè)到軌跡，說明機(jī)器人在軌跡中間，此時(shí)可以讓機(jī)器人直線前進(jìn)；如果左側(cè)傳感器檢測(cè)不到軌跡，說明機(jī)器人偏右了，需要向左轉(zhuǎn)向；如果右側(cè)傳感器檢測(cè)不到軌跡，說明機(jī)器人偏左了