2025年工业机器人考试题库附含参考答案

2025年工业机器人考试题库附含参考答案一、单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.在工业机器人运动学中，描述末端执行器相对于基坐标系的位置与姿态的矩阵称为（）。A.雅可比矩阵B.齐次变换矩阵C.惯性矩阵D.刚度矩阵答案：B2.六轴关节型机器人中，用于实现手腕“翻转”动作的轴通常定义为（）。A.J1B.J3C.J5D.J6答案：D3.某品牌机器人控制器额定输入电压为三相380V，允许波动范围±10%，则最低允许电压为（）。A.342VB.350VC.360VD.380V答案：A4.在机器人离线编程软件中，用于检查TCP轨迹是否与夹具发生干涉的功能模块是（）。A.路径优化器B.碰撞检测器C.伺服调谐器D.力控编辑器答案：B5.当机器人处于“软浮动”模式时，其关节伺服刚度通常（）。A.设为最大值B.设为最小值C.与速度成正比D.与负载成反比答案：B6.某搬运任务要求机器人末端线速度恒定为500mm/s，若采用圆弧插补，半径为200mm，则角速度约为（）。A.1.25rad/sB.2.5rad/sC.3.5rad/sD.5rad/s答案：B7.在工业现场，用于实时测量机器人基坐标系与传送带坐标系之间关系的传感器首选（）。A.激光跟踪仪B.光电开关C.测力传感器D.温度传感器答案：A8.机器人末端执行器质量为5kg，重心偏移TCP80mm，重力加速度取9.81m/s²，则静态重力矩约为（）。A.3.9N·mB.4.9N·mC.5.9N·mD.6.9N·m答案：B9.在ISO102181:2011中，机器人安全急停回路类别要求最低为（）。A.CAT1B.CAT2C.CAT3D.CAT4答案：C10.某伺服电机额定扭矩10N·m，减速比100:1，效率95%，则输出端额定扭矩约为（）。A.950N·mB.1000N·mC.1050N·mD.1100N·m答案：A11.机器人采用阻抗控制时，其控制目标为（）。A.位置与力的动态关系B.仅位置精度C.仅力精度D.速度最大化答案：A12.在RobotStudio中，若要将虚拟控制器时钟与PLC时钟同步，需启用的选项是（）。A.RCSB.PCSDKC.StationLogicD.VirtualTime答案：C13.某机器人重复定位精度标称±0.05mm，其含义是（）。A.绝对误差B.统计标准差C.最大误差D.系统误差答案：B14.机器人关节绝对值编码器掉电后仍能保存位置数据，主要依赖（）。A.电池B.超级电容C.机械记忆D.光学刻线答案：A15.在G代码中，与机器人MOTION指令“MoveL”最接近的指令是（）。A.G00B.G01C.G02D.G04答案：B16.机器人工作节拍10s，其中等待信号占2s，则理论利用率约为（）。A.20%B.50%C.80%D.100%答案：C17.若机器人DH参数θ1=90°，d1=300mm，则关节1坐标系相对于基坐标系的旋转矩阵Rz为（）。A.[[0,1,0],[1,0,0],[0,0,1]]B.[[1,0,0],[0,1,0],[0,0,1]]C.[[0,1,0],[1,0,0],[0,0,1]]D.[[1,0,0],[0,1,0],[0,0,1]]答案：A18.机器人示教器上“三态开关”松开时，系统进入（）。A.自动运行B.手动高速C.保护停止D.伺服上电答案：C19.在视觉引导抓取中，若相机像素比为0.1mm/pixel，目标边缘检测误差2pixel，则空间误差约为（）。A.0.05mmB.0.1mmC.0.2mmD.0.5mm答案：C20.机器人与外部轴协同作业时，确保二者时间同步的协议通常采用（）。A.EtherCATB.TCP/IPC.RS485D.USB3.0答案：A二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）21.下列哪些属于机器人动力学参数辨识的常用激励轨迹（）。A.五次多项式B.阶梯速度C.傅里叶级数D.三角波E.白噪声答案：A、C、D22.关于机器人谐波减速器，下列说法正确的是（）。A.零背隙B.传动比大C.可超载200%长期运行D.柔轮材料需高疲劳强度E.输入与输出同轴答案：A、B、D、E23.以下哪些情况会触发机器人安全围栏的Category3停止（）。A.安全门打开B.光栅被遮挡C.示教器急停按下D.程序中“Stop”指令E.外部PLC发出SafeStop答案：A、B、E24.在机器人打磨应用中，影响表面粗糙度的主要因素有（）。A.进给速度B.接触力C.砂带粒度D.法向倾角E.环境湿度答案：A、B、C、D25.使用力控进行精密装配时，为提高成功率可采取（）。A.增加搜索范围B.降低接触力阈值C.提高关节刚度D.引入视觉粗定位E.采用六维力传感器答案：A、B、D、E26.机器人数字孪生系统必须包含的要素有（）。A.实时数据B.几何模型C.行为模型D.可视化界面E.区块链账本答案：A、B、C、D27.下列哪些通信方式支持机器人与MES系统双向数据交互（）。A.OPCUAB.MQTTC.ModbusTCPD.PROFINETIRTE.HTTPREST答案：A、B、C、E28.关于机器人电池维护，下列做法正确的是（）。A.每6个月充放电一次B.长期断电需拆下电池C.电量低于20%立即更换D.使用同型号原装电池E.在零度以下充电答案：A、B、C、D29.机器人视觉手眼标定求解的外参包括（）。A.旋转矩阵B.平移向量C.相机内参D.畸变系数E.像素坐标答案：A、B30.以下哪些属于协作机器人ISO/TS15066规定的功率与力限制指标（）。A.动态功率B.准静态力C.瞬态力D.表面压力E.噪声分贝答案：A、B、C、D三、填空题（每空1分，共30分）31.机器人学中，将关节空间映射到操作空间的微分关系矩阵称为________矩阵，其维度为________。答案：雅可比，6×n（n为关节数）32.某六轴机器人DH参数表中，若αi1=90°，则相邻坐标系绕________轴旋转90°。答案：Xi133.在伺服电机三环控制中，电流环带宽通常________速度环带宽，速度环带宽________位置环带宽。（填“高于”或“低于”）答案：高于，高于34.机器人末端执行器更换后，必须重新进行________标定，以保证________精度。答案：TCP，绝对定位35.若机器人基坐标系与大地坐标系存在3°倾斜，则对高精度激光切割的影响主要表现为________误差。答案：Z向高度（或法向）36.某机器人关节减速比50:1，电机端增量式编码器分辨率为17bit，则关节端分辨率约为________arcsec。答案：360×3600/(2^17×50)≈1.9737.在机器人路径规划中，采用________算法可在高维空间快速找到可行路径，但得到的结果________最优。（填“是”或“不是”）答案：RRT，不是38.机器人焊接过程中，若送丝速度突然下降，而电流恒定，则电弧电压将________，熔深将________。答案：升高，减小39.使用二维视觉进行抓取时，若目标物体高度未知，需引入________传感器或采用________策略。答案：激光位移，分层扫描40.机器人与外部轴联动时，若外部轴速度标定为最大120°/s，则机器人在直线段的最大速度应________该值，以保证________同步。答案：低于，时间41.在ROS中，发布机器人关节状态的话题名称默认为________，消息类型为________。答案：/joint_states，sensor_msgs/JointState42.机器人谐波减速器柔轮疲劳失效通常表现为________现象，可通过________检测预警。答案：背隙增大，振动频谱43.若机器人末端受到恒定外力F=[10,0,0]N，作用点偏移TCP100mm，则产生的力矩为________N·m，方向为________轴。答案：1，Y44.在机器人打磨中，若砂带线速度30m/s，接触轮直径200mm，则转速约为________rpm。答案：30/(π×0.2)×60≈286545.机器人控制器采用________总线可实现<1ms的伺服周期，其物理层通常使用________电缆。答案：EtherCAT，屏蔽双绞46.某机器人工作半径为1800mm，若要求在整个球面空间内重复精度±0.1mm，则角度重复性需优于________arcsec。答案：atan(0.1/1800)×3600×180/π≈11.547.机器人视觉系统若采用5MP相机，镜头焦距25mm，工作距离500mm，则单像素对应视野约为________mm。答案：500×sensor_size/(f×resolution)，假设sensor1″，则≈0.0548.在机器人程序中，使用________指令可暂停程序并保留现场，而________指令会复位程序指针。答案：Stop，Exit49.机器人末端安装六维力传感器后，需进行________变换，将传感器坐标系数据转换到________坐标系。答案：坐标，TCP50.若机器人每天运行20h，负载率80%，则一年（300天）运行时间为________h，按MTBF50000h估算，平均故障次数约为________次。答案：4800，0.096四、简答题（共40分）51.（封闭型，6分）简述机器人DH参数建模的四个步骤，并说明αi1的几何意义。答案：步骤1：沿Zi1轴平移di，使Xi1与Xi平行；步骤2：绕Zi1轴旋转θi，使Xi1与Xi重合；步骤3：沿Xi轴平移ai，使Oi1移动到Oi；步骤4：绕Xi轴旋转αi1，使Zi1与Zi重合。αi1表示相邻连杆扭角，即Xi1绕Xi轴旋转至与Xi平行的角度。52.（封闭型，6分）列举机器人伺服电机三种制动方式，并比较其优缺点。答案：1.能耗制动：将动能转为热能，结构简单，但频繁制动易过热；2.反接制动：反转电源相序，制动转矩大，冲击电流大；3.再生制动：能量回馈电网，节能高效，需专用驱动器支持。53.（开放型，8分）某汽车厂需用机器人完成车门涂胶，胶宽要求2±0.2mm，速度500mm/s，胶温40±2℃。请提出保证胶宽的完整控制方案。答案：1.硬件：采用伺服螺杆点胶阀，分辨率0.001mL；2.温度：闭环PID控制胶桶与管路，精度±1℃；3.速度：机器人与胶阀同步，采用EtherCAT总线，周期1ms；4.反馈：激光测宽仪在线检测，实时调整胶阀开度；5.标定：每班首件用显微镜测宽并自动补偿；6.维护：每周校准一次螺杆磨损，更换密封圈。54.（封闭型，6分）解释机器人“奇异点”概念，并给出腕部奇异的数学判据。答案：奇异点是指机器人雅可比矩阵降秩，末端失去某个方向自由度。腕部奇异当J5=0°时发生，此时J4与J6轴线共线，雅可比行列式为零，导致无限关节速度。55.（开放型，8分）某3C工厂需将机器人部署在Class1000洁净室，请列出关键防尘措施与验证方法。答案：1.机器人：采用全封闭式防护服，材料PTFE，接缝热封；2.电缆：选用低发尘PUR外被，并置于不锈钢拖链；3.润滑：使用PFPE真空油脂，挥发物<10ppm；4.通风：机器人底部安装FFU，层流速度0.3m/s；5.验证：每季度采用LPC（液体颗粒计数器）检测，粒径≥0.5μm，颗粒数≤1000/ft³；6.维护：进入洁净室前机器人需ISO146441协议清洗，人员穿无尘服。56.（封闭型，6分）写出机器人逆动力学标准方程，并解释每一项物理意义。答案：τ=M(q)q¨+C(q,q̇)q̇+G(q)+τfM(q)：惯性矩阵，反映关节加速度所需扭矩；C(q,q̇)：科氏力与离心力向量；G(q)：重力向量；τf：摩擦力矩。五、应用题（共40分）57.（计算类，10分）某六轴机器人需将20kg箱体从A点搬运到B点，水平距离2m，垂直提升0.5m，节拍3s，采用梯形速度规划，加速度比1:1:1。求最大速度与所需电机扭矩（忽略摩擦与连杆惯量，g=9.81m/s²）。答案：设加速时间t，总时间3t=3s，t=1s。最大速度v=2×(2m)/(2×1s)=2m/s。提升高度h=0.5m=0.5×v×t，符合。电机扭矩仅考虑负载重力矩，假设臂长1m，τ=mgL=20×9.81×1=196.2N·m。考虑减速比100:1，效率95%，电机端扭矩≈2.06N·m。58.（分析类，10分）某机器人激光焊焊缝出现周期性凸起，间隔约5mm，焊接速度1m/min。请诊断原因并提出改进措施。答案：原因：送丝机构