2025年全国工业机器人竞赛题库及答案

2025年全国工业机器人竞赛题库及答案一、单项选择题（每题1分，共30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.工业机器人本体中，用于实现末端执行器空间姿态的轴通常称为（）。A.移动轴B.旋转轴C.姿态轴D.线性轴答案：C2.在示教器手动模式下，若机器人处于T1速度限制状态，其最大运行速度为（）。A.50mm/sB.125mm/sC.250mm/sD.500mm/s答案：C3.下列现场总线中，实时性最高、循环周期最短的是（）。A.DeviceNetB.PROFINETIRTC.CCLinkD.ASi答案：B4.六轴串联机器人逆运动学求解出现多组解时，优先选取的准则是（）。A.能量最小B.行程最短C.关节限位最优D.基坐标变化最小答案：C5.当机器人关节减速机采用RV结构时，其传动特点不包括（）。A.大减速比B.高刚性C.中空走线D.反向间隙可调答案：D6.在ISO102181:2011中，协作机器人功率与力限制（PFL）模式要求，瞬态接触力超过（）时必须停机。A.80NB.120NC.150ND.200N答案：C7.机器人视觉定位中，若采用眼在手上（eyeinhand）安装，手眼标定求解的是（）。A.相机内参B.相机与机器人基坐标关系C.相机与末端法兰关系D.工件与基坐标关系答案：C8.使用增量式编码器时，开机必须回零的根本原因是（）。A.清除累计误差B.建立绝对基准C.校准减速比D.检查方向答案：B9.在RobotStudio中，若要将两个Smart组件信号关联，应使用（）。A.I/OConnectionB.PythonScriptC.LogicGateD.Attacher答案：A10.机器人末端负载惯量增大时，PID控制器最需要调整的参数是（）。A.PB.IC.DD.前馈答案：D11.下列哪种传感器最适合用于检测非金属工件的有无（）。A.电感式接近开关B.电容式接近开关C.光电对射开关D.应变片答案：B12.在ROS2中，话题（topic）通信默认采用的QoS策略是（）。A.BesteffortB.ReliableC.TransientlocalD.Keeplast1答案：B13.机器人弧焊过程中，出现咬边缺陷，最可能的原因是（）。A.电流过小B.电压过高C.干伸长过长D.焊接速度过快答案：D14.若机器人TCP标定误差为0.5mm，则进行直线插补时，最大轨迹偏差可能达到（）。A.0.1mmB.0.3mmC.0.5mmD.1.0mm答案：C15.在G代码中，与机器人MOTN指令“MoveL”功能最接近的是（）。A.G00B.G01C.G02D.G04答案：B16.机器人关节空间轨迹规划采用五次多项式时，需要给定的边界条件数量为（）。A.4B.6C.8D.10答案：B17.若机器人基坐标系与大地坐标系存在3°绕Z轴的安装误差，则10m距离产生的线性误差约为（）。A.0.5mmB.5mmC.52mmD.523mm答案：C18.在PLCopenPart4规范中，机器人轴组使能信号对应的函数块是（）。A.MC_PowerB.MC_ResetC.MC_HomeD.MC_Stop答案：A19.机器人打磨系统中，若采用六维力传感器进行恒力控制，其采样频率一般不低于（）。A.100HzB.500HzC.1kHzD.4kHz答案：C20.在EtherCAT网络中，分布时钟（DC）同步误差通常可控制在（）以内。A.1μsB.10μsC.100μsD.1ms答案：A21.机器人激光切割时，若焦点位置高于板面，切缝将（）。A.变窄B.变宽C.不变D.出现毛刺答案：B22.在SCARA机器人中，决定平面定位精度的主要是（）。A.第一、二轴B.第三轴C.第四轴D.底座安装答案：A23.机器人电池电量低报警属于ISO10218中定义的（）级停止。A.0B.1C.2D.3答案：B24.若机器人控制系统采用双CPU架构，其中运动控制CPU与逻辑控制CPU通过（）通信效率最高。A.UARTB.SPIC.SharedMemoryD.CAN答案：C25.在机器人搬运工作站中，吸盘真空度低于（）时，系统必须触发掉料检测。A.−20kPaB.−40kPaC.−60kPaD.−80kPa答案：B26.机器人离线编程软件进行碰撞检测时，最小三角面片数一般设置为（）。A.500B.1000C.5000D.10000答案：C27.在YaskawaDX200中，若变量B000=1，则指令“JUMPLABELIFB000”执行后将（）。A.跳转B.不跳转C.报警D.等待答案：A28.机器人关节采用谐波减速机时，其柔轮材料通常为（）。A.45钢B.铝合金C.球墨铸铁D.高弹性合金钢答案：D29.在UR协作机器人脚本中，下列指令可实现TCP速度连续变化的是（）。A.movejB.movelC.speedjD.force_mode答案：C30.机器人安全围栏高度若低于1.4m，必须加装（）。A.安全垫B.光幕C.激光扫描仪D.顶部防护网答案：D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）31.下列属于机器人常用冗余传感器的有（）。A.双编码器B.双PLCC.双抱闸D.双伺服驱动答案：A、C32.机器人控制系统实现功能安全的措施包括（）。A.双通道急停B.安全限速C.安全位置D.安全总线答案：A、B、C、D33.下列因素会导致机器人重复定位精度下降的有（）。A.减速机磨损B.连杆变形C.编码器分辨率降低D.控制柜风扇停转答案：A、B、C34.在机器人视觉引导抓取中，影响像素当量的因素有（）。A.相机分辨率B.工作距离C.镜头焦距D.光源颜色答案：A、B、C35.机器人电弧跟踪系统需要采集的实时信号有（）。A.焊接电流B.电弧电压C.焊丝速度D.保护气流量答案：A、B36.下列关于协作机器人安全参数的表述正确的有（）。A.生物力学限值与人体部位有关B.瞬态与准静态接触限值不同C.力限值与速度无关D.必须考虑最坏情况下的接触面积答案：A、B、D37.机器人打磨工艺中，导致工件过切的原因有（）。A.进给过大B.砂轮磨损C.力控增益过大D.法向力设定值过小答案：A、B、C38.在ROS中，move_group节点默认使用的路径规划算法库包括（）。A.OMPLB.CHOMPC.STOMPD.A答案：A、B、C39.机器人电池维护中，下列做法正确的有（）。A.每半年充放电一次B.长期浮充C.存放于干燥环境D.电量低于20%立即充电答案：A、C、D40.下列关于EtherCAT从站同步窗口的描述正确的有（）。A.由主站配置B.与分布时钟有关C.越小越好D.抖动小于1μs答案：A、B、D三、填空题（每空1分，共30分）41.工业机器人常用的三大核心部件为________、________、________。答案：伺服电机、减速机、控制系统42.在DenavitHartenberg参数中，连杆扭角用符号________表示，其定义为________。答案：α，沿公垂线旋转到下一轴的角度43.若机器人末端速度为v，雅可比矩阵为J，则关节速度q̇=________。答案：J的逆乘以v44.机器人安全类别Cat.3要求单故障响应时间不超过________ms。答案：50045.在PLCopen运动控制规范中，电子齿轮比功能对应的函数块名称为________。答案：MC_GearIn46.机器人激光焊缝跟踪常用的传感器类型为________传感器。答案：激光三角测量47.当机器人采用离线编程时，标定工件坐标系常用的三点法名称是________法。答案：三点/六点（答任一即给分）48.机器人控制系统中，电流环带宽一般设置为速度环带宽的________倍。答案：5～1049.在URScript中，获取当前TCP位姿的函数为________。答案：get_actual_tcp_pose()50.机器人防护等级IP65中，数字6表示________，数字5表示________。答案：完全防尘，防喷射水51.若机器人减速比为100，电机编码器分辨率为17位，则关节单圈分辨率为________脉冲。答案：1310720052.机器人弧焊干伸长增加10mm，焊接电流约下降________%。答案：4～653.在KUKAKRL中，将变量声明为全局变量需使用关键字________。答案：GLOBAL54.机器人视觉手眼标定方程AX=XB中，A表示________，B表示________。答案：机器人运动，相机运动55.机器人打磨接触力控制常用的两种策略为________控制和________控制。答案：力/位混合，阻抗56.当机器人处于奇异点时，雅可比矩阵的行列式值为________。答案：057.机器人电池更换后，必须执行的操作为________更新。答案：编码器计数58.在ISO9283中，测量位姿重复性需连续运行________次。答案：3059.机器人控制柜内，用于吸收电网浪涌的元件为________。答案：压敏电阻60.机器人伺服驱动器面板显示Err18，通常代表________报警。答案：编码器电池欠压四、简答题（每题6分，共30分）61.简述机器人TCP标定“四点法”的操作步骤与数学原理。答案：操作步骤：1.固定尖端作为参考点；2.以不同姿态移动机器人使TCP对准参考点，记录四组法兰坐标；3.系统求解球心即为TCP。数学原理：设四点法兰坐标为Pi，球心X满足|Pi−X|=R，建立超定方程组，用最小二乘法求解X，使得误差平方和最小。62.说明协作机器人“功率与力限制”模式的安全设计要点。答案：1.实时力监测：采用六维力传感器或关节电流估算；2.生物力学限值：依据ISO/TS15066设定各部位阈值；3.双通道安全CPU：符合Cat.3PLd；4.响应时间<500ms；5.接触分类：瞬态/准静态，采用不同限值；6.用户可配置：通过安全参数界面调整速度与力；7.故障检测：单故障自诊断并停机。63.列举机器人视觉引导抓取系统的主要误差来源并给出补偿策略。答案：误差来源：1.相机标定误差；2.手眼标定误差；3.机器人绝对精度；4.镜头畸变；5.光源变化；6.工件尺寸公差。补偿策略：1.高精度标定板与多姿态重投影优化；2.手眼标定采用AX=XB分解并加入非线性优化；3.机器人DH参数辨识与绝对精度补偿；4.畸变模型校正；5.闭环反馈采用自适应阈值；6.3D点云匹配容忍公差。64.解释机器人“抖动”现象的产生机理及抑制方法。答案：机理：1.关节减速机背隙；2.连杆柔性；3.伺服增益过高；4.轨迹高阶不连续；5.结构共振。抑制：1.降低速度环增益并提高电流环带宽；2.输入整形或前馈补偿；3.采用S曲线加减速；4.增加机械阻尼；5.滤波器抑制共振频率；6.减小TCP负载惯量。65.说明机器人电弧跟踪系统的组成、原理及适用场景。答案：组成：电流传感器、电压传感器、摆动机构、控制器。原理：摆动电弧时，弧长变化导致电流/电压变化，提取横向与高低偏差信号，实时修正轨迹。适用：V形坡口、角焊缝，板厚≥3mm，材料碳钢、不锈钢，要求无激光传感器成本场合。五、计算题（共30分）66.（8分）某六轴机器人第二关节减速比N=160，电机额定转速3000r/min，求关节最大角速度ω。若要求该关节在0.2s内从静止匀加速到最大角速度，计算角加速度ε及所需力矩T（负载惯量IL=0.8kg·m²，电机转子惯量Im=0.02kg·m²，忽略摩擦）。答案：ω=3000×2π/60/160=1.96rad/s；ε=ω/t=9.8rad/s²；总惯量I=IL+Im·N²=0.8+0.02×25600=512.8kg·m²；T=I·ε=5025N·m。67.（10分）机器人打磨工件表面为平面，法向力设定Fs=60N，力传感器测得实际Fz=45N，误差积分∑e=18N·s，KP=2，KI=0.5，KD=0.1，周期T=0.01s，当前误差e=15N，上一次误差e1=12N，计算PID输出Δx（mm），并说明正负号含义。答案：Δx=KP·e+KI·∑e+KD·(e−e1)/T=30+9+30=69mm；正号表示TCP需沿工件法向压入69mm以增加接触力。68.（12分）如图，机器人需将10kg箱体从A(0.5,0,0)m直线搬至B(0.5,1.2,0)m，最大加速度2m/s²，最大速度1m/s，采用对称梯形速度规划，求最短搬运时间t及电机总耗能E（忽略旋转，水平运动，摩擦系数μ=0.05，减速机效率η=0.9，N=100）。答案：加速段t1=v/a=0.5s，加速距离s1=0.25m，总距离1.2m>2s1，存在匀速段；匀速距离s2=0.7m，匀速时间t2=0.7s；总时间t=2t1+t2=1.7s；加速段推力F=ma+μmg=20+4.9=24.9N，电机功率P=F·v/η=27.7W，加速耗能E1=∫Pdt=13.8J；匀速段P=μmgv/η=5.4W，E2=3.8J；减速段能量回馈忽略，总耗能E=2E1+E2=31.4J。六、综合分析题（共30分）69.（15分）某汽车零部件厂计划用机器人完成发动机缸体去毛刺作业，工件重量18kg，材质铸铁，毛刺最大厚度1.5mm，节拍要求<90s，表面粗糙度Ra≤25μm。现有两台备选机器人：A机型负载20kg、重复精度±0.05mm；B机型负载35kg、重复精度±0.08mm。去毛刺工具为气动主轴，径向受力可达30N，转速30000r/min。请完成：（1）选型并说明理由；（2）给出力控策略；（3）设计末端执行器简图并标注关键尺寸；（4）提出安全方案。答案：（1）选B机型：负载余量更大，可抵消主轴