2025年工业机器人调试员高级编程实操真题及答案

2025年工业机器人调试员高级编程实操练习题及答案1单选题（每题2分，共20分）1.1在KUKAKRC4系统中，将变量声明为“GLOBAL”时，其生命周期为A.仅当前程序运行期B.当前任务运行期C.控制器断电前永久存在D.仅当前子程序运行期答案：C1.2ABBIRC5控制柜中，若要将数字输出DO1在急停后保持断电前状态，应修改的系统参数是A.RestartModeB.StorePathTypeC.ResetDOD.TrustLevel答案：A1.3FANUCLRMate200iD/7L在T1模式下，最大安全速度被限制为A.125mm/sB.250mm/sC.500mm/sD.1000mm/s答案：B1.4使用EtherCAT总线时，分布时钟DC的同步抖动指标通常要求小于A.1μsB.10μsC.100μsD.1ms答案：A1.5在YRC1000中，若示教盒显示“4312：EXCESSIVEDIFFERENCEINTOOLFILE”，最可能的原因为A.工具坐标系重量超限B.工具坐标系姿态突变超差C.工具坐标系编号重复D.工具坐标系未校准重心答案：B1.6当六轴机器人第三关节发生机械漂移，优先校正的参数是A.减速比B.零点脉冲偏移C.伺服刚性D.加速度极限答案：B1.7在ROS2Foxy中，启动MoveItServo节点时，必须提供的接口话题为A./joint_statesB./servo_server/delta_twist_cmdsC./planning_sceneD./robot_description答案：B1.8若视觉系统输出像素坐标(u,v)=(1024,768)，相机内参fx=1600，fy=1600，主点(cx,cy)=(640,512)，则该点归一化坐标(xn,yn)为A.(0.24,0.16)B.(0.36,0.25)C.(0.40,0.30)D.(0.48,0.32)答案：A1.9在PLCopenPart4规范中，机器人轴组状态机从“StandStill”到“Moving”的触发条件是A.PowerOnB.HomeC.EnableD.Move答案：D1.10采用ModbusTCP读取保持寄存器时，功能码0x03支持的最大寄存器数量为A.64B.125C.256D.65535答案：B2多选题（每题3分，共15分，少选得1分，错选0分）2.1以下哪些操作会触发KUKA.SafeOperation中的“SafeTorqueOff”A.打开防护门B.按下确认键C.安全PLC输出OSSD1=0D.安全围栏激光扫描器侵入E.示教器急停答案：A,C,D,E2.2在StaubliCS9中，关于VAL3线程描述正确的是A.线程优先级数值越大优先级越高B.线程间可通过globalData交换数据C.线程最大数量为256D.线程可绑定到指定CPU核E.线程可设置分离属性detached答案：B,C,E2.3下列哪些属于ISO102181:2011定义的“协作空间”必要条件A.机器人须具有功率与力限制功能B.空间须由安全围栏物理隔离C.空间须有视觉指示器持续激活D.空间须由风险评估文档化E.空间须具有急停覆盖区答案：A,C,D2.4关于EtherNet/IP的“ImplicitMessaging”特征，正确的是A.使用UDP/IP多播B.属于面向连接C.典型周期小于10msD.支持“ZeroCopy”驱动E.必须采用CIPSafety封装答案：A,B,C,D2.5在FANUCKarel中，可导致程序“ABORTED”状态的是A.调用未定义例程B.数组越界C.除以零D.信号量超时E.用户按下FCTN→ABORTALL答案：A,B,C,E3填空题（每空2分，共20分）3.1在ABBRAPID中，若已定义“VARrobtargetp10:=[[,,],[1,0,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];”，则p10的方位姿态四元数w=________。答案：13.2KUKA系统变量“$VEL_AXIS[3]”默认单位是________。答案：deg/s3.3FANUC机器人默认用户帧UF[1]的原点相对于世界坐标系偏移量若未示教，则其值为________。答案：[0,0,0,0,0,0]3.4当使用YaskawaMotoPlusAPI读取编码器反馈时，函数“getCurAngle”返回单位是________。答案：0.001deg3.5在ROS2中，JointTrajectoryPoint消息字段“time_from_start”数据类型为________。答案：builtin_interfaces/Time3.6若视觉系统标定板方格边长30mm，横向角点7×9，则横向物理宽度为________mm。答案：1803.7采用5mm螺距滚珠丝杠，电机端绝对式编码器单圈17bit，则理论单圈直线分辨率为________μm。答案：约0.0763.8在PLCopenMC_MoveVelocity功能块中，输入引脚“Velocity”=0且“Execute”=TRUE时，轴组状态将变为________。答案：DiscreteMotion3.9若六轴机器人关节减速比为160，电机额定3000r/min，则关节端最大转速为________r/min。答案：18.753.10在EtherCATESI文件里，描述PDO映射的元素标签为________。答案：<PDO>4简答题（封闭型，每题6分，共18分）4.1说明KUKA“$ADVANCE”指令与“AdvanceRun”机制的关系，并给出默认值及对轨迹精度的影响。答案：$ADVANCE为系统整型变量，默认=3，表示主运行指针可提前3条运动指令预读。AdvanceRun通过预读实现速度平滑，若$ADVADVANCE=0则关闭预读，机器人会在每个目标点准停，轨迹精度高但节拍慢；值越大节拍越快，但可能因提前触发导致过渡半径增大，实际路径偏离示教点。4.2列举FANUC机器人恢复参考点（Mastering）的三种方法并指出各自适用场景。答案：1)ZeroPositionMastering：各轴移动到机械零刻线，适用于更换电机或绝对编码器电池完全断电；2)SingleAxisMastering：仅对单轴示教参考点，适用于个别轴发生碰撞偏移；3)QuickMastering：利用已存储的脉冲计数值快速恢复，适用于电池掉电但机器人未移动且脉冲值可信。4.3简述YaskawaSigma7伺服“Tuningless”功能开启后对刚性设定与负载惯量比估算的影响。答案：开启Tuningless后，驱动器自动实时推算负载惯量比并动态调整增益，无需手动输入刚性等级；刚性参数表被屏蔽，系统自动在Level0~Level34间切换，可抑制1~2倍惯量变化，但高节拍或高负载场合仍需手动整定以获得最佳响应。5简答题（开放型，每题8分，共16分）5.1某客户现场使用两台ABBIRB4600协同搬运玻璃板，要求机器人在进入共享区域时实现“互锁+速度监测”双重防护。请给出硬件配置、RAPID关键代码片段及安全参数设置思路。答案：硬件：每台机器人配置SafeMovePro，共享区域用安全PLC（如SICKFlexiSoft）连接光栅+压敏地毯；安全PLC通过Ethernet/IP与两台IRC5交换安全双通道信号。RAPID：PROCenterShared()WaitUntildi_SafeZoneClear=1ANDdi_PartnerSpeedOK=1;SetDOdo_MyRequest,1;WaitUntildi_PartnerGrant=1;MoveJpShared,v200,fine,tGlass;SetDOdo_MyRequest,0;ENDPROCSafeMove参数：设置“SafeZone”为立方体，监控速度250mm/s，超限触发Category1Stop；互锁信号通过安全PLC交叉验证，响应时间<50ms。5.2阐述在ROS2+MoveIt2框架下，如何为六轴机器人添加实时力控闭环，并说明与MoveItServo的差异。答案：1)在URDF中添加transmission与hardwareInterface，加载ros2_control的“force_controller”插件；2)编写hardware_interface读取六维力传感器数据，采用力/位混合控制，外环力控周期1kHz；3)使用MoveIt2的moveit_servo仅提供增量速度接口，无闭环力反馈，适合自由空间拖动；而力控闭环需实时修正关节力矩，需将控制器运行在实时内核，用EtherCAT主站周期同步，MoveIt仅负责路径规划，不再参与实时伺服。6计算题（共6题，41分）6.1（6分）某六轴机器人末端法兰受到力向量F=[120N,0,0]T，力作用点相对于法兰坐标系原点偏移r=[0,50mm,100mm]T，求法兰坐标系下力矩M。答案：M=r×F=[0,50,100]×[120,0,0]=[0,12000,6000]N·mm=[0,12,6]N·m6.2（7分）已知关节3减速比i=200，电机转子惯量Jm=0.8×10^4kg·m²，连杆侧等效惯量JL=0.05kg·m²，忽略减速器惯量，求关节3总等效惯量Je。答案：Je=Jm·i²+JL=0.8e4×40000+0.05=3.2+0.05=3.25kg·m²6.3（7分）采用梯形速度规划，最大速度vmax=1800mm/s，加速度a=3600mm/s²，总位移s=2700mm，求加速段时间ta与匀速段时间tb。答案：ta=vmax/a=1800/3600=0.5s；加速位移sa=0.5·a·ta²=0.5×3600×0.25=450mm；同理减速段450mm；匀速段sb=2700900=1800mm；tb=sb/vmax=1.0s6.4（7分）相机内参矩阵K=[[1600,0,640],[0,1600,512],[0,0,1]]，像素测量误差σu=σv=0.1pixel，求深度Z=1m处X方向单点测量标准差σX。答案：σX=Z·σu/fx=1000mm×0.1/1600=0.0625mm6.5（7分）某伺服电机额定转矩TN=6N·m，瞬时最大转矩Tmax=18N·m，负载转矩曲线为：0~0.2s线性上升至12N·m，0.2~0.5s恒值，0.5~0.7s线性下降至3N·m，求均方根转矩Trms并判断是否过载。答案：分段积分：上升段∫T²dt=∫(60t)²dt=3600·t³/3|0~0.2=19.2；恒值段=12²×0.3=43.2；下降段T=3315t，∫(3315t)²dt=∫(1089990t+225t²)dt=[1089t495t²+75t³]|0.5~0.7=43.55；总和=105.95；Trms=sqrt(105.95/0.7)=12.3N·m>6N·m，故过载。6.6（7分）某机器人腕部三轴轴线交于一点，连杆4长度a4=120mm，连杆5长度a5=110mm，当θ4=30°、θ5=45°时，求腕心点相对于臂根坐标系的位置坐标(x,y,z)。答案：先绕Z4转30°，再沿X4平移120mm，再绕Z5转45°，再沿X5平移110mm；齐次变换得：x=120·cos30°+110·cos30°·cos45°≈104+67.2=171.2mmy=120·sin30°+110·sin30°·cos45°≈60+38.9=98.9mmz=110·sin45°≈77.8mm7分析题（共2题，20分）7.1（10分）现场出现“机器人偶发偏离轨迹±0.5mm”现象，环境温差10℃/日，齿轮箱温升15℃，编码器电池电压3.1V，导轨水平度0.05mm/m，伺服刚性等级调高后振幅增大。请给出系统排查步骤与量化判定标准。答案：步骤：1)用激光干涉仪检测重复定位精度，连续30次，若±3σ>0.1mm则机械传动存在间隙；2)用温度记录仪采集24h关节外壳温度曲线，若温升>10℃/h，建立热变形误差模型，计算热漂移量ΔL=α·L·ΔT，α=1.2e5，L=臂展1.2m，ΔT=15℃，ΔL=0.216mm，与0.5mm可比，需进行热补偿；3)检查电池电压<3.2V即更换，重新Master，比较回零偏差<0.02°；4)用伺服软件扫频，若增益裕度<6dB则刚性过高，降刚性至原值80%；5)校准基座水平，用合像水平仪读数<0.02mm/m；6)综合判定：当重复精度<±0.05mm、热漂移补偿后残余<±0.1mm、水平度<0.02mm/m，则达标。7.2（10分）某汽车厂采用两台KUKAKR210R2700进行车身焊接，节拍要求52s，实际56s，瓶颈为“机器人等待夹具放行”。现场测得PLC平均扫描周期8ms，安全PLC与机器人E/IP总线更新周期16ms，夹具气缸动作时间2.2s，机器人运动时间38s，其余为等待。请给出缩短节拍的三种技术方案并量化收益。答案：方案A：将安全PLC与机器人IO更新周期降至4ms，采用EtherNet/IPDLR环网，减少IO延迟约12ms×2次=24ms，可忽略；方案B：将夹具气缸更换为伺服电动夹紧，动作时间由2.2s降至0.8s，收益1.4s；方案C：采用KUKA.RoboTeam协同，取消等待信号，机器人提前0.5s进入待机位，收益0.5s；合计收益1.9s，新节拍54.1s，仍高于52s；再优化机器人路径，用ArcTechAdvanced将焊接速度提升5%，运动时间降至36.1s，再降1.9s，总节拍52.2s，接近目标。8综合编程题（50分）8.1题目：在KUKAKRC4上实现“视觉引导随机箱体拆垛”高级程序，要求：a)采用EtherNet/IP与SICKPLB相机通信，获取箱体长宽高与抓取点坐标；b)根据箱体质量自动调整机器人运动参数（加速度、速度）；c)实现抓手真空状态监测，掉箱立即暂停并报警；d)垛形变化后无需人工示教，可自动生成轨迹；e)提供异常处理：来料超高、无箱、碰撞。请提交：1)系统架构图（文字描述）；2)数据列表（变量名、类型、作用）；3)主程序SRC完整代码；4)子程序与功能函数；5)安全逻辑说明；6)测试用例与预期结果。答案：1)架构：KRC4↔EtherNet/IP↔SICKPLB（相机+算法单元），KRC4↔OPCUA↔上位MES，KRC4本地IO↔真空泵+压力开关，安全围栏+光幕→安全PLC→KRC4X11。2)数据列表：GLOBALDEClareBOOLbGripOkGLOBALDEClareREALboxDim[3]//长、宽、高GLOBALDEClareREALboxMass//kgGLOBALDEClareREALpickPoint[6]//XYZABCGLOBALDEClareINTerrCode3)主程序：&ACCESSRVP&REL1DEFpalletizing()INIGLOBALINTstackCnt=0LOOPWAITFOR($IN[1]==TRUE);//请求视觉$OUT[1]=TRUE;//触发拍照WAITFOR($IN[2]==TRUE);//拍照完成receiveData();//读取boxDim,boxMass,pickPointIF(boxDim[2]>500)THENerrCode=1001ERR_RAISE("Boxtoohigh")ENDI