2025年工业机器人技术试题及答案

2025年工业机器人技术试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.工业机器人的核心组成不包括以下哪一项？A.机械本体B.控制系统C.末端执行器D.驱动系统答案：C2.以下哪种坐标系以机器人基架为原点，描述机器人整体空间位置？A.工具坐标系B.工件坐标系C.基坐标系D.关节坐标系答案：C3.采用伺服电机驱动的工业机器人，其位置控制精度主要取决于？A.电机功率B.减速器精度C.编码器分辨率D.控制算法答案：C4.某六轴工业机器人在重复执行同一轨迹时，末端位置偏差的标准差为±0.02mm，该指标描述的是？A.绝对定位精度B.重复定位精度C.轨迹精度D.动态响应答案：B5.用于检测机器人与障碍物距离的常用传感器是？A.力传感器B.视觉传感器C.激光雷达D.编码器答案：C6.工业机器人与PLC通信时，最常用的工业以太网协议是？A.ModbusRTUB.ProfibusDPC.ProfinetD.CANopen答案：C7.根据ISO10218-1安全标准，工业机器人防护等级IP67中的“6”表示？A.防尘等级最高（完全防止灰尘进入）B.防固体异物等级6（防止直径1mm以上物体）C.防水等级6（防强烈喷水）D.防腐蚀等级6答案：A8.以下哪种编程方式属于离线编程？A.示教盒手动示教B.基于CAD模型的虚拟仿真编程C.按键输入坐标点编程D.语音指令编程答案：B9.工业机器人动力学建模的主要目的是？A.计算各关节驱动力/力矩B.确定工作空间范围C.优化轨迹规划路径D.提高重复定位精度答案：A10.2025年新型工业机器人普遍采用的“数字孪生”技术，其核心是？A.实时采集机器人运行数据B.在虚拟环境中构建1:1机器人模型C.通过AI算法预测故障D.以上均是答案：D二、填空题（每题2分，共20分）1.工业机器人重复定位精度的常用单位是______。（答案：毫米/mm）2.RV减速器主要应用于工业机器人的______关节（大负载关节）。（答案：腰部、肩部）3.笛卡尔坐标系工业机器人具有______个移动自由度。（答案：3）4.示教编程分为手把手示教和______示教两种方式。（答案：示教盒）5.力控制模式可分为阻抗控制、导纳控制和______控制。（答案：直接力）6.工业机器人与外部设备通过IO信号交互时，常用的数字量信号电压等级为______V。（答案：24）7.ISO13849-1标准中，机器人安全控制系统的最高性能等级（PL）是______。（答案：e）8.轨迹规划中的插补方式包括关节空间插补和______插补。（答案：笛卡尔空间）9.谐波减速器由刚轮、柔轮和______三部分组成。（答案：波发生器）10.工业4.0场景下，工业机器人通过______技术与云端协同，实现远程运维。（答案：5G/工业物联网）三、简答题（每题8分，共40分）1.简述绝对定位精度与重复定位精度的区别，并说明在精密装配场景中更关注哪项指标？答案：绝对定位精度指机器人末端实际位置与目标位置的绝对偏差（反映“准不准”）；重复定位精度指多次执行同一指令时末端位置的离散程度（反映“稳不稳”）。精密装配中，因工件夹具通常固定，机器人需重复到达同一位置完成装配，因此更关注重复定位精度（一般要求≤0.05mm）。2.工业机器人模块化设计的优势体现在哪些方面？答案：①维护便捷：故障模块可快速更换，减少停机时间；②扩展灵活：通过更换不同模块（如末端执行器、驱动单元）适应多场景需求；③成本优化：通用模块批量生产降低研发制造成本；④升级容易：新功能模块可直接集成，无需整体改造。3.对比位置控制与力控制的核心差异，并举例说明力控制的典型应用场景。答案：位置控制以跟踪目标轨迹为目标，依赖编码器反馈（如搬运、焊接）；力控制以跟踪目标力/力矩为目标，需力传感器反馈（如打磨、装配）。典型应用：手机外壳精密打磨（需保持恒定接触力避免划伤）、齿轮装配（需感知插入力防止卡阻）。4.工业机器人安全冗余设计包含哪些具体措施？答案：①双回路控制：主控制器与安全控制器独立运行，实时监测异常；②冗余传感器：关键部位（如关节）配置双编码器，数据交叉验证；③机械限位：在关节运动极限位置设置物理挡块，防止超程；④急停响应：急停信号同时切断动力电源和控制信号，确保0.1s内停止；⑤安全等级分区：通过激光扫描仪划分安全区域，人员进入时触发减速或停机。5.视觉引导工业机器人（VGR）的关键技术包括哪些？答案：①相机标定：建立图像像素坐标与机器人基坐标系的映射关系（如张正友标定法）；②特征提取：通过边缘检测、模板匹配等算法识别工件特征（如螺栓孔中心）；③位姿解算：基于PnP（Perspective-n-Point）算法计算工件在机器人坐标系中的位置和姿态；④误差补偿：结合手眼标定结果，修正机器人运动指令，确保末端准确到达目标位置；⑤实时性优化：通过GPU加速或FPGA并行计算，将视觉处理时间压缩至20ms以内，满足高速生产线需求。四、综合分析题（每题15分，共30分）1.某汽车制造厂拟将传统人工焊接线改造为工业机器人焊接线，需重点考虑哪些技术参数？请结合实际场景说明。答案：需重点考虑以下参数：①负载能力：焊接枪+电缆总重量约8-12kg，需选择负载≥15kg的机器人（预留20%余量）；②工作空间：焊接工位覆盖范围约2m×1.5m，需机器人最大工作半径≥2.2m（考虑手臂伸展角度）；③重复定位精度：汽车车身焊接要求焊缝偏差≤0.3mm，需机器人重复定位精度≤0.05mm；④防护等级：焊接现场存在飞溅、粉尘，需选择IP65及以上防护等级（防止金属颗粒进入关节）；⑤通信接口：需支持与焊机（如TCP/IP）、PLC（Profinet）、安全控制器（SafetyBus）的多协议通信；⑥轨迹精度：焊接轨迹需平滑连续，要求机器人在1m/s速度下轨迹偏差≤0.2mm（通过高响应伺服系统实现）；⑦安全功能：需集成激光扫描仪（划分2m安全区域）、力感知（碰撞检测阈值≤10N），防止人员误闯引发事故。2.设计一套基于工业机器人的智能分拣系统，需解决哪些关键技术问题？请给出技术方案。答案：关键技术问题及方案：①多品类工件识别：工件尺寸（50-300mm）、材质（金属/塑料）、表面特征（反光/哑光）差异大。方案：采用双目视觉+线激光传感器融合，通过深度学习模型（如YOLOv8）训练多类别检测模型，精度≥99.5%。②动态定位与跟踪：传送带速度1.2m/s，需实时获取工件位置。方案：通过编码器同步传送带与机器人时钟，结合视觉频率（100Hz）与机器人控制周期（10ms），建立时间戳对齐算法，定位误差≤1mm。③末端执行器适配：需抓取不同形状工件（柱状、板状、异形）。方案：采用模块化末端，集成真空吸盘（适用于板状）、气动夹爪（适用于柱状）、柔性夹具（适用于异形），通过快换装置（更换时间≤5s）切换。④多机器人协作：产线产能1200件/小时，需3台机器人协同分拣。方案：基于ROS2通信框架，设计任务分配算法（如匈牙利算法），根据各机器人当前负载、剩余工作空间动态分配目标工件，避免路径冲突（通过A算法规划避障路径）。⑤异常处理：工件堆叠、传感器故障时需自动恢复。方案：视觉系统检测到堆叠（工件间距＜20mm）时，触发“先分拣上层工件”策略；传感器故障时，切换备用传感器（如激光雷达）并报警，系统继续运行30分钟等待维护。五、编程题（共20分）请使用工业机器人常用编程语言（如KRL、RAPID）编写一段搬运程序，要求：从取料位（坐标P1）抓取工件（IO输出Y1=1），搬运至放料位（坐标P2），释放工件（Y1=0），最后返回安全位（坐标P3）。需包含以下逻辑：-取料前检测工件是否存在（IO输入X1=1表示存在）；-抓取后检测是否成功（通过力传感器检测F≥5N）；-放料时若检测到放料位有障碍物（X2=1），则暂停并报警（Y2=1）。（注：以库卡机器人KRL语言为例）答案：```KRLDEFPICK_AND_PLACE();初始化BAS(INITMOV,0)$ADVANCE=1;预读1个程序段PTPP3C_PTP;移动至安全位;取料逻辑WAITFORX1==1;等待工件存在LINP1C_DIS;直线移动至取料位（距离50mm）LINP1C_PTP;精确移动至取料点Y1=1;输出抓取信号DELAY0.5;等待夹具闭合IF$FORCE[1]<5THEN;检测抓取力MSG("抓取失败！",1)HALT;暂停程序ENDIF;搬运至放料位LINP2C_DIS;直线移动至放料位（距离50mm）WAITFORX2==0;检测放料