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一、选择题（每题 2 分，共 30 分）
1
🏆 单选题
在串联机械臂的动力学建模中，拉格朗日法与牛顿-欧拉法的主要区别在于？
- A. 拉格朗日法关注能量，牛顿-欧拉法关注力与力矩
- B. 两者完全等价，没有区别
- C. 拉格朗日法计算速度更快
- D. 牛顿-欧拉法不需要运动学模型
2
🏆 单选题
RRT（快速扩展随机树）算法是一种用于什么场景的规划算法？
- A. 图像识别
- B. 机械臂或移动机器人的运动规划
- C. 自然语言处理
- D. 数据压缩
3
🏆 单选题
在 ROS 中，topic 和 service 的主要区别是什么？
- A. topic 是单向通信，service 是双向同步通信
- B. 没有区别
- C. service 比 topic 更快
- D. topic 只能传输文本
4
🏆 单选题
IMU（惯性测量单元）在机器人定位中通常与什么技术结合使用以获得更准确的位姿估计？
- A. GPS
- B. EKF（扩展卡尔曼滤波）
- C. PID 控制
- D. SLAM 仅依赖视觉
5
🏆 单选题
机器人操作系统（ROS/ROS2）中的 actionlib/service/topic 三种通信方式，按通信延迟从低到高排序正确的是？
- A. topic < service < actionlib
- B. actionlib < service < topic
- C. service < topic < actionlib
- D. topic < actionlib < service
6
🏆 单选题
移动机器人中，里程计（Odometry）会产生累积误差的根本原因是？
- A. 传感器采样率不够高
- B. 轮子打滑、地面不平导致的积分误差累积
- C. 电池电量不足
- D. 天气原因
7
🏆 单选题
深度学习中的卷积神经网络（CNN）为什么特别适合处理图像？
- A. CNN 需要的计算量最少
- B. CNN 的局部连接和权重共享特性能够有效提取图像空间特征
- C. CNN 只能处理黑白图像
- D. CNN 不需要训练数据
8
🏆 单选题
在阻抗控制（Impedance Control）中，机器人对接触力的响应特性由什么决定？
- A. 位置增益
- B. 质量-弹簧-阻尼系统的等效机械阻抗参数
- C. 关节摩擦系数
- D. 电池容量
9
🏆 单选题
以下哪种运动基元（Motion Primitive）方法可以确保机器人在执行动作时的时序一致性？
- A. DMP（动态运动基元）
- B. 随机路径点插值
- C. 线性插值（LERP）
- D. 样条曲线插值
10
🏆 单选题
人形机器人的零力矩点（ZMP）稳定性判据是由哪位学者提出的？
- A. 波士顿动力创始人 Marc Raibert
- B. 日本学者 Vukobratovic 提出的 ZMP 理论
- C. Elon Musk
- D. 李飞飞
11
🏆 单选题
在机器人视觉中，针孔相机模型中的内参矩阵 K 包含哪些参数？
- A. 焦距（fx, fy）和主点（cx, cy）
- B. 相机的颜色
- C. 相机的重量
- D. 相机的工作温度
12
🏆 单选题
深度强化学习中，DQN（深度Q网络）引入目标网络（Target Network）的目的是？
- A. 减少内存占用
- B. 提高计算速度
- C. 打破数据相关性，稳定训练
- D. 增加网络层数
13
🏆 单选题
以下哪种末端执行器最适合精细抓取鸡蛋这类脆弱物体？
- A. 平行夹爪
- B. 气动软体夹爪
- C. 电磁吸盘
- D. 焊接喷嘴
14
🏆 单选题
机器人标定中，手眼标定（Eye-to-Hand Calibration）的主要目标是？
- A. 标定相机的内参
- B. 建立相机坐标系与机器人基坐标系之间的变换关系
- C. 测量物体重量
- D. 测试通信延迟
15
🏆 单选题
在控制理论中，状态观测器（State Observer）的主要作用是？
- A. 测量所有状态变量
- B. 根据可测量的输出估计不可直接测量的内部状态
- C. 控制机器人的运动速度
- D. 存储历史数据
二、判断题（每题 2 分，共 20 分）
16
✅ 判断题
MPC（模型预测控制）在每个控制周期都需要求解一个优化问题，因此计算复杂度较高，但对系统约束处理能力强。
17
✅ 判断题
ROS2 使用 DDS（数据分发服务）作为其中间件，相比 ROS1 有更好的实时性和可靠性。
18
✅ 判断题
PointNet 是一种可以直接处理点云数据的深度学习网络，无需将点云转换为体素或图像。
19
✅ 判断题
机器人的工作空间（Workspace）是机器人末端执行器所能到达的所有位置点的集合，与机器人的自由度数量直接相关。
20
✅ 判断题
BC（模仿学习）方法在数据充足的情况下，理论上可以无限接近甚至超越人类的操作水平。
三、计算与分析题（共 30 分）
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🔢 计算题（10分）
已知一个两自由度（2R）平面机械臂，两臂长度分别为 L1=0.3m，L2=0.2m。请解答：
(1) 若关节角度 θ1=45°，θ2=30°，求末端执行器相对于基坐标系的位置 (x, y)（保留4位小数）
(2) 若要求末端执行器到达点 (0.4, 0.1)，是否存在逆解？（简述理由）
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📝 系统设计题（10分）
某仓库需要部署 AMR（自主移动机器人）进行货物配送。要求机器人在动态变化的环境中自主导航，遇到障碍物时能实时重规划路径。请从以下方面进行系统设计：
(1) 感知系统的传感器选型及布局方案
(2) 定位方案（融合哪些传感器？采用何种滤波算法？）
(3) 全局路径规划与局部路径规划的算法选型
(4) 安全机制（如何保证人机混场安全？）
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🔬 实验设计题（10分）
假设你正在研究如何让机械臂学习抓取任意形状的新物体（Zero-Shot Grasp）。
(1) 你会选择哪些技术路线来实现？（至少提出2种不同思路）
(2) 设计一个简化的实验流程来验证你提出方案的有效性，包括评测指标、数据集和实验步骤。
四、论述题（共 20 分）
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🌟 综述题（10分）
近年来，以大模型（LLM/VLM）为代表的通用人工智能技术与机器人具身智能的结合成为研究热点。请综述这一方向的核心技术路线（如 SayCan、RT-2、PaLM-E 等），分析当前面临的关键科学问题，并展望未来 5-10 年的发展趋势。
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🌟 开放题（10分）
具身智能机器人在走进千家万户之前，需要解决哪些关键问题？这些问题的解决路径是什么？试从技术、伦理、法律和社会接受度等角度进行综合论述。
📋 参考答案
- 1. A. 拉格朗日法关注能量，牛顿-欧拉法关注力与力矩
- 2. B. 机械臂或移动机器人的运动规划
- 3. A. topic 是单向通信，service 是双向同步通信
- 4. B. EKF（扩展卡尔曼滤波）
- 5. A. topic（异步，延迟低）< service（同步请求/响应）< actionlib（有目标反馈，较慢）
- 6. B. 轮子打滑、地面不平导致的积分误差累积
- 7. B. CNN 的局部连接和权重共享特性能够有效提取图像空间特征
- 8. B. 质量-弹簧-阻尼系统的等效机械阻抗参数
- 9. A. DMP（动态运动基元）
- 10. B. 日本学者 Vukobratovic 提出的 ZMP 理论
- 11. A. 焦距（fx, fy）和主点（cx, cy）
- 12. C. 打破数据相关性，稳定训练
- 13. B. 气动软体夹爪
- 14. B. 建立相机坐标系与机器人基坐标系之间的变换关系
- 15. B. 根据可测量的输出估计不可直接测量的内部状态
- 16. ✓ 正确
- 17. ✓ 正确（ROS2 的主要改进之一）
- 18. ✓ 正确（PointNet 直接处理原始点云）
- 19. ✓ 正确
- 20. ✗ 错误（BC 受限于人类演示数据质量，无法保证超越）
- 21. (1) x≈0.3967m, y≈0.3131m； (2) 检查可达性，最大距离 L1+L2=0.5m，需判断距离是否在可达范围内
- 22-25. 开放性综合题，按技术深度、逻辑性、创新性酌情给分