2025全國(guó)青少年機(jī)器人技術(shù)等級(jí)考試(四級(jí))真題及答案一、選擇題（每題2分，共30分）1.以下哪種傳感器可以用于檢測(cè)機(jī)器人與障礙物之間的距離？()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(lái)測(cè)量距離，可用于檢測(cè)機(jī)器人與障礙物之間的距離。溫度傳感器用于測(cè)量溫度；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)聲音信號(hào)。所以答案選B。2.在機(jī)器人編程中，循環(huán)結(jié)構(gòu)的作用是()A.使程序只執(zhí)行一次B.使程序按順序執(zhí)行C.使程序重復(fù)執(zhí)行某一段代碼D.使程序跳過某一段代碼答案：C解析：循環(huán)結(jié)構(gòu)的主要作用是讓程序重復(fù)執(zhí)行某一段代碼，直到滿足特定條件為止。選項(xiàng)A描述的是一般的單次執(zhí)行情況；選項(xiàng)B是順序結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)；選項(xiàng)D是條件判斷結(jié)構(gòu)中可能出現(xiàn)的跳過情況。所以答案是C。3.舵機(jī)是一種常見的機(jī)器人執(zhí)行器，它主要用于()A.檢測(cè)環(huán)境溫度B.提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)C.控制機(jī)器人關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度D.檢測(cè)光線強(qiáng)度答案：C解析：舵機(jī)可以精確控制轉(zhuǎn)動(dòng)角度，常用于控制機(jī)器人關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。選項(xiàng)A是溫度傳感器的功能；選項(xiàng)B通常是電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)；選項(xiàng)D是光線傳感器的作用。因此答案選C。4.以下哪種編程語(yǔ)言常用于機(jī)器人編程？()A.JavaB.PythonC.C++D.以上都是答案：D解析：Java、Python和C++都常用于機(jī)器人編程。Java具有跨平臺(tái)性和面向?qū)ο蟮奶攸c(diǎn)；Python語(yǔ)法簡(jiǎn)潔，有豐富的庫(kù)，便于快速開發(fā)；C++執(zhí)行效率高，適合對(duì)性能要求較高的場(chǎng)景。所以答案是D。5.一個(gè)機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自主避障功能，至少需要()A.一個(gè)超聲波傳感器和一個(gè)電機(jī)B.一個(gè)溫度傳感器和一個(gè)舵機(jī)C.一個(gè)光線傳感器和一個(gè)電機(jī)D.一個(gè)聲音傳感器和一個(gè)舵機(jī)答案：A解析：自主避障功能需要檢測(cè)障礙物的距離，超聲波傳感器可實(shí)現(xiàn)此功能，同時(shí)還需要電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)和改變方向。溫度傳感器、光線傳感器、聲音傳感器與避障功能的直接關(guān)聯(lián)不大。所以答案選A。6.在機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，三角形結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是()A.美觀B.節(jié)省材料C.具有穩(wěn)定性D.便于加工答案：C解析：三角形結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性，在機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，利用三角形結(jié)構(gòu)可以使機(jī)器人的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固，不易變形。美觀、節(jié)省材料和便于加工不是三角形結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)。所以答案是C。7.以下關(guān)于機(jī)器人坐標(biāo)系的說(shuō)法，正確的是()A.機(jī)器人坐標(biāo)系只有直角坐標(biāo)系B.機(jī)器人坐標(biāo)系用于描述機(jī)器人的位置和姿態(tài)C.機(jī)器人坐標(biāo)系與外界環(huán)境坐標(biāo)系無(wú)關(guān)D.機(jī)器人坐標(biāo)系不能進(jìn)行變換答案：B解析：機(jī)器人坐標(biāo)系用于描述機(jī)器人的位置和姿態(tài)，它有多種類型，如直角坐標(biāo)系、極坐標(biāo)系等。機(jī)器人坐標(biāo)系與外界環(huán)境坐標(biāo)系是相關(guān)的，并且可以進(jìn)行坐標(biāo)變換。所以選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤，答案選B。8.若要讓機(jī)器人沿著直線行走，需要控制()A.左右輪的轉(zhuǎn)速相同B.左輪轉(zhuǎn)速大于右輪轉(zhuǎn)速C.右輪轉(zhuǎn)速大于左輪轉(zhuǎn)速D.左右輪的轉(zhuǎn)向相反答案：A解析：當(dāng)機(jī)器人左右輪的轉(zhuǎn)速相同時(shí)，機(jī)器人會(huì)沿著直線行走。左輪轉(zhuǎn)速大于右輪轉(zhuǎn)速時(shí)，機(jī)器人會(huì)向右轉(zhuǎn)彎；右輪轉(zhuǎn)速大于左輪轉(zhuǎn)速時(shí)，機(jī)器人會(huì)向左轉(zhuǎn)彎；左右輪轉(zhuǎn)向相反時(shí)，機(jī)器人會(huì)原地旋轉(zhuǎn)。所以答案選A。9.機(jī)器人的傳感器數(shù)據(jù)處理過程通常包括()A.采集、濾波、分析B.采集、放大、存儲(chǔ)C.采集、顯示、傳輸D.采集、轉(zhuǎn)換、加密答案：A解析：機(jī)器人傳感器數(shù)據(jù)處理過程一般先采集傳感器數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行濾波去除噪聲干擾，最后進(jìn)行分析以獲取有用信息。選項(xiàng)B中的放大不是普遍的數(shù)據(jù)處理步驟；選項(xiàng)C中的顯示和傳輸不是數(shù)據(jù)處理的核心步驟；選項(xiàng)D中的加密通常不是傳感器數(shù)據(jù)處理的常規(guī)步驟。所以答案是A。10.以下哪種傳動(dòng)方式在機(jī)器人中常用于遠(yuǎn)距離動(dòng)力傳輸？()A.齒輪傳動(dòng)B.鏈條傳動(dòng)C.皮帶傳動(dòng)D.蝸桿傳動(dòng)答案：B解析：鏈條傳動(dòng)適用于遠(yuǎn)距離動(dòng)力傳輸，它可以在較大的中心距之間傳遞動(dòng)力。齒輪傳動(dòng)適用于近距離、高精度的傳動(dòng)；皮帶傳動(dòng)常用于平穩(wěn)傳動(dòng)和過載保護(hù)；蝸桿傳動(dòng)主要用于減速和改變傳動(dòng)方向。所以答案選B。11.機(jī)器人的編程中，條件判斷語(yǔ)句可以根據(jù)()來(lái)決定程序的執(zhí)行流程。A.變量的值B.函數(shù)的返回值C.傳感器的檢測(cè)結(jié)果D.以上都是答案：D解析：條件判斷語(yǔ)句可以根據(jù)變量的值、函數(shù)的返回值以及傳感器的檢測(cè)結(jié)果來(lái)決定程序的執(zhí)行流程。例如，根據(jù)變量的值判斷是否滿足某個(gè)條件，根據(jù)函數(shù)返回的真假來(lái)執(zhí)行不同代碼塊，根據(jù)傳感器檢測(cè)到的環(huán)境信息來(lái)做出決策。所以答案是D。12.一個(gè)機(jī)器人的自由度是指()A.機(jī)器人可以移動(dòng)的方向數(shù)量B.機(jī)器人關(guān)節(jié)的數(shù)量C.機(jī)器人可以獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的參數(shù)數(shù)量D.機(jī)器人傳感器的數(shù)量答案：C解析：機(jī)器人的自由度是指機(jī)器人可以獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的參數(shù)數(shù)量。它反映了機(jī)器人在空間中的運(yùn)動(dòng)能力和靈活性，與移動(dòng)方向數(shù)量、關(guān)節(jié)數(shù)量和傳感器數(shù)量沒有直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。所以答案選C。13.若要讓機(jī)器人模仿人類的手臂動(dòng)作，需要使用()A.多個(gè)舵機(jī)B.多個(gè)電機(jī)C.多個(gè)溫度傳感器D.多個(gè)光線傳感器答案：A解析：舵機(jī)可以精確控制轉(zhuǎn)動(dòng)角度，模仿人類手臂動(dòng)作需要多個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，因此需要多個(gè)舵機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。電機(jī)主要用于提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)；溫度傳感器和光線傳感器主要用于檢測(cè)環(huán)境信息，與模仿手臂動(dòng)作無(wú)關(guān)。所以答案選A。14.在機(jī)器人的路徑規(guī)劃中，常用的算法有()A.A*算法B.遺傳算法C.蟻群算法D.以上都是答案：D解析：A*算法是一種經(jīng)典的路徑搜索算法，能夠快速找到最優(yōu)路徑；遺傳算法和蟻群算法是智能優(yōu)化算法，可用于解決復(fù)雜環(huán)境下的路徑規(guī)劃問題。所以答案是D。15.機(jī)器人的電源管理很重要，以下哪種做法不利于電源管理？()A.選擇合適的電源類型B.長(zhǎng)時(shí)間不使用時(shí)關(guān)閉電源C.同時(shí)使用多個(gè)大功率設(shè)備D.定期檢查電源狀態(tài)答案：C解析：同時(shí)使用多個(gè)大功率設(shè)備會(huì)使電源負(fù)載過大，可能導(dǎo)致電源過熱、壽命縮短，不利于電源管理。選擇合適的電源類型、長(zhǎng)時(shí)間不使用時(shí)關(guān)閉電源和定期檢查電源狀態(tài)都是有利于電源管理的做法。所以答案選C。二、填空題（每題2分，共20分）1.機(jī)器人的基本組成部分包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、______和控制系統(tǒng)。___答案：傳感器系統(tǒng)2.常見的電機(jī)類型有直流電機(jī)、______和步進(jìn)電機(jī)。___答案：交流電機(jī)3.機(jī)器人編程中的邏輯運(yùn)算符主要有與、或和______。___答案：非4.一個(gè)完整的機(jī)器人控制系統(tǒng)通常包括硬件和______兩部分。___答案：軟件5.傳感器的主要作用是將物理量轉(zhuǎn)換為______信號(hào)。___答案：電6.機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制方式主要有點(diǎn)位控制和______控制。___答案：連續(xù)軌跡7.在機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)中，______是連接各個(gè)部件的重要零件。___答案：連接件8.機(jī)器人的視覺系統(tǒng)通常由攝像頭和______組成。___答案：圖像處理算法9.為了提高機(jī)器人的穩(wěn)定性，通常會(huì)采用______設(shè)計(jì)。___答案：重心低10.機(jī)器人的通信方式有有線通信和______通信。___答案：無(wú)線三、判斷題（每題2分，共20分）1.機(jī)器人只能按照預(yù)先編寫的程序運(yùn)行，不能根據(jù)環(huán)境變化做出調(diào)整。()答案：×解析：現(xiàn)代機(jī)器人可以配備傳感器，根據(jù)傳感器檢測(cè)到的環(huán)境變化，通過程序做出相應(yīng)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)一定的自主性。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。2.所有的機(jī)器人都需要配備電池作為電源。()答案：×解析：機(jī)器人的電源可以有多種形式，除了電池，還可以通過外接電源供電，例如一些工業(yè)機(jī)器人可以連接到工廠的電力系統(tǒng)。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。3.舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度可以精確控制。()答案：√解析：舵機(jī)可以接收特定的控制信號(hào)，精確地控制轉(zhuǎn)動(dòng)到指定的角度，常用于需要精確角度控制的機(jī)器人關(guān)節(jié)等部位。所以該說(shuō)法正確。4.機(jī)器人編程只能使用圖形化編程工具。()答案：×解析：機(jī)器人編程除了圖形化編程工具，還可以使用文本編程語(yǔ)言，如Java、Python、C++等。圖形化編程工具適合初學(xué)者，而文本編程更適合有一定編程基礎(chǔ)和對(duì)性能有要求的場(chǎng)景。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。5.一個(gè)機(jī)器人的自由度越多，它的運(yùn)動(dòng)能力就越強(qiáng)。()答案：√解析：自由度是指機(jī)器人可以獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的參數(shù)數(shù)量，自由度越多，機(jī)器人在空間中的運(yùn)動(dòng)方式就越豐富，運(yùn)動(dòng)能力也就越強(qiáng)。所以該說(shuō)法正確。6.機(jī)器人的傳感器數(shù)據(jù)不需要進(jìn)行處理，可以直接用于控制決策。()答案：×解析：傳感器采集到的數(shù)據(jù)可能包含噪聲和干擾，需要進(jìn)行濾波、分析等處理后才能更準(zhǔn)確地用于控制決策。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。7.齒輪傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。()答案：×解析：齒輪傳動(dòng)是通過不同齒數(shù)的齒輪組合來(lái)實(shí)現(xiàn)固定傳動(dòng)比的變速，不能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。無(wú)級(jí)變速通常采用皮帶傳動(dòng)、液力傳動(dòng)等方式。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。8.機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)只需要考慮美觀性。()答案：×解析：機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要綜合考慮多個(gè)因素，如穩(wěn)定性、強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)靈活性、成本等，美觀性只是其中一個(gè)方面，不是唯一需要考慮的因素。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。9.機(jī)器人的路徑規(guī)劃就是讓機(jī)器人從起點(diǎn)直接走到終點(diǎn)，不需要考慮障礙物。()答案：×解析：機(jī)器人的路徑規(guī)劃需要考慮環(huán)境中的障礙物，尋找一條安全、高效的路徑從起點(diǎn)到達(dá)終點(diǎn)。如果不考慮障礙物，機(jī)器人可能會(huì)碰撞到障礙物而無(wú)法正常工作。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。10.機(jī)器人的電源電壓越高越好。()答案：×解析：機(jī)器人的電源電壓需要根據(jù)機(jī)器人的具體設(shè)計(jì)和部件要求來(lái)選擇，過高的電壓可能會(huì)損壞機(jī)器人的電子元件，并不是越高越好。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。四、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）1.簡(jiǎn)述機(jī)器人傳感器的分類及各自的作用。(1).按測(cè)量物理量分類：(1).力學(xué)傳感器：用于測(cè)量力、壓力、扭矩等力學(xué)量，如力傳感器可用于檢測(cè)機(jī)器人抓取物體時(shí)的力度。(2).光學(xué)傳感器：包括光線傳感器、視覺傳感器等。光線傳感器用于檢測(cè)光線強(qiáng)度，視覺傳感器可獲取環(huán)境的圖像信息，用于目標(biāo)識(shí)別、定位等。(3).聲學(xué)傳感器：如聲音傳感器，用于檢測(cè)聲音信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音交互、聲音定位等功能。(4).溫度傳感器：測(cè)量環(huán)境或機(jī)器人部件的溫度，防止因溫度過高損壞設(shè)備。(5).距離傳感器：如超聲波傳感器、激光雷達(dá)等，用于測(cè)量機(jī)器人與障礙物或目標(biāo)物體之間的距離，實(shí)現(xiàn)避障等功能。(2).按工作原理分類：(1).物理傳感器：基于物理效應(yīng)工作，如光電傳感器利用光電效應(yīng)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。(2).化學(xué)傳感器：用于檢測(cè)化學(xué)物質(zhì)的濃度等信息，在環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域有應(yīng)用。(3).生物傳感器：利用生物活性物質(zhì)與被測(cè)物質(zhì)的特異性反應(yīng)來(lái)檢測(cè)生物分子，在醫(yī)療等領(lǐng)域有應(yīng)用。2.說(shuō)明機(jī)器人編程中循環(huán)結(jié)構(gòu)和條件判斷結(jié)構(gòu)的區(qū)別和聯(lián)系。(1).區(qū)別：(1).功能不同：循環(huán)結(jié)構(gòu)的主要功能是重復(fù)執(zhí)行某一段代碼，直到滿足特定條件為止；條件判斷結(jié)構(gòu)則是根據(jù)條件的真假來(lái)決定執(zhí)行不同的代碼塊，只執(zhí)行一次判斷和相應(yīng)的代碼。(2).執(zhí)行流程不同：循環(huán)結(jié)構(gòu)會(huì)不斷重復(fù)執(zhí)行循環(huán)體中的代碼，形成一個(gè)循環(huán)執(zhí)行的過程；條件判斷結(jié)構(gòu)是按照條件判斷的結(jié)果選擇一條分支執(zhí)行，執(zhí)行完后繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)代碼。(2).聯(lián)系：(1).都依賴于條件：循環(huán)結(jié)構(gòu)通常有循環(huán)條件，當(dāng)條件滿足時(shí)繼續(xù)循環(huán)，不滿足時(shí)跳出循環(huán)；條件判斷結(jié)構(gòu)也是根據(jù)條件的真假來(lái)進(jìn)行決策。(2).可以相互嵌套：在循環(huán)結(jié)構(gòu)中可以嵌套條件判斷結(jié)構(gòu)，用于在循環(huán)過程中根據(jù)不同情況進(jìn)行不同的處理；在條件判斷結(jié)構(gòu)的分支中也可以嵌套循環(huán)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的邏輯。3.設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器人自主巡邏方案，包括所需的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)思路。(1).所需硬件：(1).機(jī)器人底盤：提供移動(dòng)平臺(tái)，可采用輪式或履帶式底盤。(2).電機(jī)：用于驅(qū)動(dòng)底盤的輪子或履帶，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的移動(dòng)。(3).超聲波傳感器：安裝在機(jī)器人前方和兩側(cè)，用于檢測(cè)障礙物的距離，實(shí)現(xiàn)避障功能。(4).控制器：如Arduino或RaspberryPi等，用于控制電機(jī)和處理傳感器數(shù)據(jù)。(5).電源：為機(jī)器人的各個(gè)部件提供電力。(2).軟件實(shí)現(xiàn)思路：(1).初始