2025年(工业机器人应用工程师)机器人系统集成试题及答案

2025年(工业机器人应用工程师)机器人系统集成试题及答案1.单项选择题（每题1分，共20分）1.1在工业机器人系统集成中，用于实现工具坐标系与工件坐标系之间空间映射的指令是A.MoveJ B.MoveL C.Offs D.RelTool答案：D1.2当六轴串联机器人第3轴出现“超速报警”时，最优先排查的参数是A.加速度百分比 B.负载惯量比 C.伺服电机温度 D.编码器电池电压答案：B1.3下列现场总线中，循环周期可低于250μs且支持IEEE1588同步的是A.PROFINETIRT B.DeviceNet C.CCLink D.ASi答案：A1.4在PLCopenPart4规范中，用于六轴机器人组态的功能块名称是A.MC_MoveDirect B.MC_GroupEnable C.MC_Camin D.MC_Power答案：B1.5若机器人末端执行器质量增加20%，则其静态柔顺误差将A.线性增大20% B.线性减小20% C.与刚度矩阵成反比增大 D.与重力补偿无关答案：C1.6采用EtherCAT的从站控制器ESC若出现“看门狗超时”，寄存器0x0120的bit0将被置A.0 B.1 C.与主站状态无关 D.由从站固件版本决定答案：B1.7在RoboGuide中，若要将虚拟控制器的循环插补周期从8ms改为4ms，需修改的系统变量是A.$SCR.$ITP_TIME B.$MCR_GRP[1].$ITP_TIME C.$PARAM_GROUP[1].$MASTER_POS D.$DEFPULSE答案：B1.8当使用激光焊缝跟踪传感器时，若采样频率为2kHz，机器人TCP速度为1.2m/min，则空间采样间隔约为A.0.01mm B.0.1mm C.1mm D.10mm答案：B1.9在ISO102181:2011中，安全停机类别1的定义是A.通过软件逻辑停机 B.通过安全继电器切断电机动力 C.通过安全总线停机并监控静止 D.仅切断控制电源答案：C1.10若机器人基坐标系绕X轴旋转30°，则其旋转矩阵第三列为A.[0,0.5,0.866]T B.[0,0.866,0.5]T C.[0,0.5,0.866]T D.[0,0.866,0.5]T答案：B1.11在FANUC系统中，若程序行“UTOOL_NUM=2”生效，则对应工具坐标系数据存储于A.UFRAME[2] B.UTOOL[2] C.TOOL[2] D.UFRAME_NUM[2]答案：B1.12当机器人与外部轴协同作业时，若外部轴为直线导轨，其坐标系应定义为A.WORLD B.JOINT C.USER D.GROUP答案：C1.13在KUKA.WorkVisual中，若项目报“TechnologyPackage缺失”，解决方法是A.安装相应选项包并重新编译 B.降低KSS版本 C.删除项目缓存 D.更换CF卡答案：A1.14若机器人末端力传感器量程为100N，分辨率为0.05N，则其动态响应的最低有效位对应A.0.05%FS B.0.5%FS C.0.005%FS D.5%FS答案：A1.15在YRC1000控制器中，若变量“B001”为ON，则对应后台逻辑扫描周期为A.与INFORM程序一致 B.与主任务一致 C.与高速扫描任务一致 D.与PLC任务一致答案：C1.16当使用ModbusTCP读取机器人寄存器，功能码0x03表示A.写单个线圈 B.读保持寄存器 C.写多个寄存器 D.读输入寄存器答案：B1.17在StaubliCS9控制器中，若要启用SafeRobot功能，需设置的安全参数类别为A.SL1 B.SL2 C.SL3 D.Cat.3/PLe答案：D1.18若机器人DH参数中a3=350mm，d4=320mm，则第3连杆的质心到第4关节的X方向距离为A.350mm B.320mm C.0mm D.需查连杆CAD答案：A1.19在ABBRobotStudio中，若“Mechanism”状态灯为黄色，表示A.未连接到虚拟控制器 B.连接到真实控制器 C.程序正在运行 D.电机上电答案：A1.20当机器人采用双机协同搬运，若主从机刚性连接，其协同误差补偿优先采用A.主从位置闭环 B.主从力闭环 C.主从速度前馈 D.主从电流闭环答案：B2.多项选择题（每题2分，共20分；每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）2.1下列哪些措施可降低机器人高速启停时的残余振动A.输入整形器 B.加速度前馈 C.降低KP增益 D.增加负载惯量估计 E.采用S曲线加减速答案：A、B、E2.2在FANUC力控功能中，以下哪些坐标系可作为力控参考系A.WORLD B.TOOL C.JOINT D.USER E.GROUP答案：A、B、D2.3关于EtherCAT分布式时钟DC，下列说法正确的是A.主站时钟为参考 B.从站时钟漂移需周期性同步 C.同步报文为EMCY D.同步精度可达<100ns E.需硬件支持答案：A、B、D、E2.4在KUKA.SafeOperation中，可监控的安全功能包括A.安全速度 B.安全方向 C.安全力矩 D.安全位置 E.安全加速度答案：A、B、D2.5机器人视觉抓取时，若采用EyeinHand方案，需标定的参数有A.相机内参 B.机器人基坐标系到法兰坐标系 C.手眼矩阵 D.工件坐标系 E.相机畸变系数答案：A、C、E2.6下列哪些属于ISO9283规定的性能指标A.位姿准确度 B.位姿重复性 C.距离准确度 D.轨迹速度波动 E.最小定位时间答案：A、B、C、D2.7在YaskawaDX200中，以下哪些功能需安装“FunctionalSafetyUnit”选项A.安全速度限制 B.安全位置监控 C.安全力矩关断 D.安全I/O E.安全以太网答案：A、B、D、E2.8当机器人与数控机床进行RS232通信时，可采用的握手协议有A.XON/XOFF B.RTS/CTS C.DTR/DSR D.ModbusRTU E.3964R答案：A、B、C、E2.9在ABB系统中，若使用EGM（ExternallyGuidedMotion）接口，可接收的外部数据类型包括A.位置增量 B.速度增量 C.力矩指令 D.关节角度 E.轨迹时间戳答案：A、B、D2.10下列哪些误差属于机器人运动学标定中的Nongeometric误差A.减速器回程差 B.连杆热变形 C.编码器零偏漂移 D.关节柔性 E.DH参数误差答案：A、B、C、D3.填空题（每空1分，共20分）3.1在FANUC系统中，将当前位置以关节角度形式存储到PR[1]的指令是________。答案：JPR[1]=JPOS3.2若机器人末端线速度为v，角速度为ω，则其空间速度向量V=[v,ω]T的维度为________。答案：6×13.3在KUKAKRC4中，系统变量$VEL_AXIS[3]的单位是________。答案：°/s3.4当采用双工位转台时，若转台索引时间为2.5s，机器人单件节拍为9s，则转台利用率可估算为________%。答案：72.23.5在PLCopen中，功能块MC_ReadActualPosition的输出Done为TRUE表示________。答案：实际位置已有效读取3.6若机器人重复定位精度为±0.05mm，则其3σ值约为________mm。答案：0.153.7在EtherCAT帧中，用于存储过程数据的子报文类型码为________。答案：43.8当使用激光位移传感器进行焊缝跟踪时，若激光线与焊枪前进方向夹角为30°，则传感器输出Z值需乘以________得到实际焊缝高度。答案：cos30°=0.8663.9在YRC1000中，后台逻辑变量“SIN_B[0]”的最大长度为________字节。答案：2563.10若机器人减速比为160，电机编码器分辨率为17bit，则关节单圈反馈脉冲数为________。答案：1310723.11在ABB系统中，若要将数字输出DO1设置为1，RAPID指令为________。答案：SetDODO1,13.12当机器人采用离线编程时，若CAD模型坐标系与实测工件偏差为[2,1,3]mm，则最佳补偿方法为________坐标系标定。答案：三点/六点用户3.13在FANUC力控中，若力控坐标系为TOOL，则力传感器测量值需经________矩阵转换到工具坐标系。答案：旋转3.14若机器人轨迹误差服从正态分布，其均值μ=0.02mm，σ=0.04mm，则误差落在±0.06mm区间的概率约为________%。答案：86.63.15在KUKA.SafeRangeMonitoring中，若安全区为圆柱形，需设置参数________定义圆柱高度。答案：Zmax3.16当使用ModbusTCP读取保持寄存器40001，起始地址应填写为________。答案：03.17在RobotStudio中，若要将虚拟传感器信号与Smart组件连接，需使用________信号类型。答案：Digital3.18若机器人第2关节电机额定扭矩为30N·m，减速器效率为95%，则关节端最大连续扭矩为________N·m。答案：28.53.19在ISO102182中，协作机器人应用需进行________分析与验证。答案：任务风险3.20当机器人与AGV协同作业时，若采用VDA5050协议，AGV状态报文的发送周期默认________ms。答案：1004.简答题（封闭型，每题5分，共20分）4.1说明机器人采用S曲线加减速相对于梯形加减速的两项优势。答案：1.加速度连续，可减小机械冲击与残余振动；2.速度曲线平滑，可降低电机电流峰值与能耗。4.2列举EtherCAT从站同步丢失的两种常见硬件原因。答案：1.分布式时钟线缆断开或阻抗不匹配；2.从站PHY芯片时钟源漂移超出DC容忍范围。4.3写出FANUC系统中实现“当前工具坐标系绕Z轴旋转15°”的RelTool指令格式。答案：RelTool(PR[1],0,0,0,0,0,15)4.4简述机器人运动学标定中“误差模型可观测性”含义。答案：指误差参数对末端位姿测量值的灵敏度矩阵列满秩，确保通过最小二乘可唯一辨识所有待标定参数。5.简答题（开放型，每题10分，共20分）5.1某装配线需将两种规格电池随机放入同一托盘，机器人通过视觉识别抓取。请设计一套柔性抓取与防错策略，要求包含：1.视觉检测流程；2.机器人程序框架；3.防错机制。答案：1.视觉检测：采用EyetoHand2D相机，拍照后通过Blob分析识别电池长宽比，分类为A/B型号；输出中心坐标与旋转角，经TCP/IP发送给机器人。2.程序框架：RAPID主程序循环等待视觉数据→根据型号调用对应抓取子程序→调用软夹爪压力30%→MoveL至放置位→根据托盘RFID标签确认空位→放置并记录。3.防错：夹爪内置压力阈值，若抓取失败压力<5N则重试；托盘入口安装光电开关，若未检测到放置完成则报警停机；视觉二次复检放置后姿态，若偏移>1°则重新抓取。5.2某弧焊工作站由两台倒挂机器人共享一个两轴变位机，需实现“无停顿换件”。请给出系统级时序设计，要求：1.安全互锁；2.通信架构；3.节拍优化方法。答案：1.安全互锁：采用SafetyPLC（PNOZmB0）监控两台机器人安全门与光栅，任何一台进入维护模式即强制另一台减速至安全速度；变位机伺服驱动器启用SafeTorqueOff，由安全PLC通过FSoE协议控制。2.通信架构：两台ABBIRC5与SafetyPLC、变位机伺服共用一个EtherNet/IPVLAN；机器人通过PCDK发布焊接完成信号，PLC仲裁变位机索引；采用Producer/Consumer模式，周期10ms。3.节拍优化：变位机采用180°分度，A侧焊接同时B侧人工上件；机器人程序末段提前200ms向PLC发送“焊接即将完成”，PLC预启动变位机缓停减速曲线，实现0.3s切换；通过KPI跟踪，若人工上件节拍>焊接节拍，则增加预装夹具小车，缓存2件工件，确保平衡。6.计算题（每题10分，共30分）6.1已知六轴机器人DH参数如下：连杆1：a1=0，α1=90°，d1=400mm，θ1=变量连杆2：a2=500mm，α2=0°，d2=0，θ2=变量求当θ1=30°、θ2=45°时，第2连杆末端相对于基坐标系的位置向量P=[x,y,z]T。答案：x=a2·cosθ2·cosθ1=500·cos45°·cos30°=500·0.707·0.866=306.2mmy=a2·cosθ2·sinθ1=500·0.707·0.5=176.8mmz=d1+a2·sinθ2=400+500·sin45°=400+353.6=753.6mm故P=[306.2,176.8,753.6]Tmm6.2某机器人关节最大加速度为3000°/s²，需从静止加速到1800°/s，采用对称S曲线加减速，加加速度限制为60000°/s³，求最短加速时间t与加速行程θ。答案：分三阶段：加加速、匀加速、减加速。设加加速时间t1，满足α=J·t1→t1=α/J=3000/60000=0.05s因对称，减加速时间亦为0.05s，匀加速时间t2=0总加速时间t=2t1=0.1s行程θ=2×(0.5·J·t1²·t1+0.5·J·t1²·t1)=J·t1³=60000·0.000125=7.5°6.3某搬运任务要求机器人在水平面内走半径R=400mm的整圆，切向速度恒为800mm/s，负载质量m=5kg，偏心距e=80mm，求电机需提供的最大附加扭矩ΔT（忽略摩擦，重力加速度g=9.8m/s²）。答案：离心力F=m·v²/R=5·(800/1000)²/0.4=5·0.64/0.4=8N力矩M=F·e=8·0.08=0.64N·m若减速比n=160，效率η=95%，则电机侧ΔT=M/(n·η)=0.64/(160·0.95)=0.0042N·m7.综合分析题（20分）背景：某3C车间需对手机中框进行螺丝锁付，共12颗M1.4螺丝，扭矩0.8N·m，深度3mm，工件来料为料框无序堆叠，料框尺寸400mm×300mm×50mm，机器人需完成视觉定位、抓取、锁付、检测，目标节拍<18s/件，良率>99.5%。任务：1.给出整体集成方案（机器人选型、视觉配置、末端设计、供料方式）；2.分析影响节拍的关键瓶颈并给出量化计算；3.提出良率保障措施；4.给出安全与MES对接要点。答案：1.选型与配置：机器人：SCARASR6iA，循环时间0.39s（水平300mm、Z方向25mm往返），重复精度±0.02mm，满足紧凑空间；视觉：下置式2D相机+同轴光源，固定安装于料框上方，像素分