2025年高职工业机器人技术应用（人机协作）试题及答案

2025年高职工业机器人技术应用（人机协作）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共40分）答题要求：本卷共20小题，每小题2分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案的序号填在题后的括号内。1.工业机器人人机协作中，为确保操作人员安全，以下哪种传感器起到关键作用？（）A.视觉传感器B.力传感器C.激光传感器D.温度传感器2.人机协作机器人的编程方式通常不包括以下哪种？（）A.示教编程B.离线编程C.基于模型的编程D.自然语言编程3.在人机协作场景下，机器人的运动速度规划主要考虑因素不包括（）A.操作人员的反应速度B.任务的复杂程度C.机器人的负载能力D.工作空间的大小4.工业机器人与人协作时，其末端执行器的设计需要考虑多种因素，以下哪项不是主要因素？（）A.操作的精度要求B.抓取或操作对象的形状C.机器人的品牌D.工作环境的特点5.人机协作系统中，用于检测机器人与操作人员之间距离的传感器是（）A.超声波传感器B.加速度传感器C.陀螺仪传感器D.光纤传感器6.当工业机器人与人近距离协作时，为防止碰撞，机器人应具备什么功能？（）A.路径规划B.自动避障C.运动补偿D.姿态调整7.以下哪种通信方式常用于工业机器人与人机协作控制系统之间的数据传输？（）A.蓝牙B.4GC.工业以太网D.ZigBee8.在人机协作任务中，机器人对操作人员动作的响应时间要求通常在（）A.几毫秒B.几十毫秒C.几百毫秒D.几秒9.工业机器人人机协作中，为实现力的协同控制，需要使用的关键部件是（）A.减速器B.控制器C.驱动器D.力反馈装置10.人机协作机器人的安全防护等级一般要求达到（）A.IP30B.IP40C.IP54D.IP6711.对于人机协作场景下的机器人编程，以下哪种编程语言应用较为广泛？（）A.C++B.PythonC.机器人专用语言D.Java12.在工业机器人与人协作过程中，如何确保机器人的运动轨迹不会对操作人员造成伤害？（）A.增加防护栏B.采用安全光幕C.规划安全路径D.降低机器人速度13.人机协作系统中，用于监测机器人关节状态的传感器是（）A.电流传感器B.电压传感器C.角度传感器D.扭矩传感器14.当工业机器人与人共同完成复杂任务时，机器人的任务分配原则不包括（）A.任务难度B.效率优先C.操作人员意愿D.机器人负载15.以下哪种技术有助于提高工业机器人人机协作的灵活性？（）A.机器人视觉技术B.机器人本体轻量化设计C.先进的控制算法D.以上都是16.在人机协作环境中，机器人的示教盒主要用于（）A.显示机器人状态B.输入操作指令C.调整机器人参数D.以上都是17.工业机器人与人协作时，为适应不同的工作场景，其手臂的自由度一般至少为（）A.3个B.5个C.6个D.7个18.人机协作系统中，用于检测机器人工作环境光照强度的传感器是（）A.光照传感器B.湿度传感器C.气压传感器D.粉尘传感器19.当工业机器人与人协作进行装配任务时，机器人需要具备的关键能力是（）A.高精度定位B.快速运动C.力感知D.以上都是20.在人机协作机器人的设计中，考虑操作人员舒适性的因素不包括（）A.机器人的噪音水平B.机器人的外观颜色C.机器人的振动情况D.机器人的操作力度第II卷（非选择题，共60分）二、填空题（共10分）答题要求：本大题共5小题，每小题2分。请将答案填在题中的横线上。1.工业机器人人机协作系统主要由机器人本体、______、______和安全防护装置等部分组成。（控制系统、示教装置）2.人机协作机器人的编程指令分为______指令和______指令。（运动控制、逻辑控制）3.在人机协作场景下，机器人的安全距离设定主要取决于机器人的______和______。（运动速度、操作力度）4.工业机器人与人协作时，其末端执行器的类型包括______、______、吸盘等。（夹爪、焊枪）5.人机协作系统中常用的通信协议有______、______等。（Modbus、Profibus）三、简答题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每小题5分。简要回答问题。1.简述工业机器人人机协作中力传感器的作用。力传感器用于检测机器人与操作人员或操作对象之间的力，实现力的协同控制。在人机协作过程中，当机器人与操作人员接触或对操作对象施力时，力传感器能实时感知力的大小和方向，使机器人根据实际情况调整动作，避免因用力过大对操作人员或设备造成伤害，同时确保操作任务的顺利完成。2.说明人机协作机器人编程的特点。人机协作机器人编程具有多种特点。示教编程直观便捷，操作人员可直接通过示教盒或手动引导机器人运动来生成程序；离线编程灵活高效，可在虚拟环境中进行编程和仿真，减少现场调试时间；基于模型的编程精确性高，能根据产品模型生成准确的操作程序。此外，编程还需考虑人机安全协作，设置安全区域和碰撞检测等功能。3.阐述工业机器人人机协作中安全防护的重要性及主要措施。安全防护在工业机器人人机协作中至关重要。它能保障操作人员的生命安全，防止机器人与人发生碰撞造成伤害。主要措施包括采用安全光幕，当人进入危险区域时光幕能及时检测并使机器人停止运动；设置安全距离，明确机器人与人协作时的安全操作范围；配备碰撞检测传感器，使机器人在接触到人或物体时能迅速做出反应，如停止或改变运动方向。4.列举人机协作系统中常用的传感器类型及其功能。常用传感器类型及功能：视觉传感器用于识别操作对象的形状、位置和姿态等，为机器人提供视觉信息以准确执行任务；力传感器检测力的大小和方向，实现力的协同控制；超声波传感器检测机器人与周围物体或人员的距离，防止碰撞；角度传感器监测机器人关节的角度，反馈机器人的运动状态；光照传感器检测工作环境的光照强度，以便机器人适应不同光照条件。四、分析题（共15分）答题要求：阅读以下材料，回答问题。材料：在某汽车制造工厂的人机协作生产线上，工业机器人与工人共同完成汽车零部件的装配任务。机器人负责将较大的零部件搬运到指定位置，工人则进行精细的安装和调试工作。在协作过程中，有时会出现机器人运动速度过快，导致工人来不及反应而险些发生碰撞的情况。同时，由于机器人对零部件的抓取力度不稳定，也会影响装配的质量和效率。1.请分析出现上述问题的原因。（5分）机器人运动速度过快可能是因为编程时未充分考虑工人的反应时间，或者速度参数设置不合理。抓取力度不稳定可能是力传感器精度不够或控制系统对力的调节算法不完善，导致机器人在抓取零部件时不能准确控制力度。2.针对这些问题，提出相应的改进措施。（5分）对于机器人运动速度过快的问题，应重新评估工人的操作节奏，合理调整机器人的速度参数，并在编程中增加安全延时机制，确保机器人在接近工人时能及时减速。对于抓取力度不稳定的问题，可更换高精度的力传感器，优化力控制算法，使机器人能根据零部件的特性和装配要求精确控制抓取力度。3.如何进一步提高该人机协作生产线的整体效率和质量？（5分）可以通过优化机器人的任务分配，将更多适合机器人的重复性、高强度任务交给机器人，让工人专注于更复杂、需要精细操作的环节。同时，加强机器人与工人之间的信息交互，例如通过实时数据共享让双方更好地协调工作。此外，定期对机器人和相关设备进行维护和校准，确保其性能稳定，从而提高生产线的整体效率和质量。五、综合应用题（共15分）答题要求：请根据以下任务要求，设计一个工业机器人人机协作的应用方案。任务：在一个电子产品装配车间，需要工业机器人与人协作完成手机主板的装配任务。手机主板上有多个微小的电子元件，需要高精度的装配操作。1.描述机器人和操作人员的任务分配。（5分）机器人负责将手机主板搬运到装配工位，并根据视觉识别系统确定电子元件的位置，然后抓取电子元件并进行初步定位放置。操作人员则负责在机器人初步放置后，对电子元件进行精细调整和焊接等操作，确保电子元件安装的准确性和稳定性。2.说明需要采用的关键技术和设备。（5分）关键技术包括机器人视觉技术，用于精确识别电子元件的位置和姿态；力反馈技术，使机器人在装配过程中能感知力度并进行微调。关键设备有高精度的工业机器人、视觉传感器、力传感器、专用的末端执行器（如适合抓取微小电子元件的夹爪）以及用于焊接的设备等。3.阐述如何确保人机协作的安全性。（5分）设置安全光幕围绕装配区域，当有人进入危险区域时及时停止机器人运动。在机器人