202506七级机器人等级考理论真题及答案

202506七级机器人等级考理论练习题及答案一、单项选择题（共15题，每题2分，共30分）1.工业机器人中，用于检测关节位置的增量式编码器输出信号通常为（）A.单路方波信号B.两路正交方波信号C.模拟电压信号D.数字脉冲信号2.以下传感器中，属于非接触式位移测量的是（）A.电位器B.电感式接近开关C.光电编码器D.应变片3.六自由度串联机器人的正运动学问题是指（）A.已知末端位姿求各关节角度B.已知各关节角度求末端位姿C.已知末端速度求关节速度D.已知关节力矩求末端力4.机器人轨迹规划中，“抛物线过渡的线性插值”主要用于（）A.避免速度突变B.提高定位精度C.减少计算量D.简化运动学模型5.PID控制器中，积分环节的主要作用是（）A.减小稳态误差B.加快响应速度C.抑制超调D.提高系统稳定性6.工业机器人重复定位精度是指（）A.多次到达同一目标点的位置一致性B.单次运动中末端点与目标点的最大偏差C.机器人工作空间的最大范围D.关节角度与实际位置的线性度7.以下不属于机器视觉系统核心组件的是（）A.工业相机B.光源C.伺服电机D.图像采集卡8.四元数相较于欧拉角表示机器人位姿的主要优势是（）A.计算更简单B.无万向节锁问题C.存储空间更小D.物理意义更直观9.并联机器人与串联机器人相比，典型优势是（）A.工作空间大B.结构刚度高C.运动灵活性好D.控制算法简单10.机器人动力学建模的主要目的是（）A.计算关节驱动力/力矩B.规划运动轨迹C.优化工作空间D.提高定位精度11.激光雷达（LiDAR）的测距原理基于（）A.超声波反射时间B.三角测距法C.激光飞行时间（TOF）D.相位差检测12.以下编程方式中，属于离线编程的是（）A.示教盒手动示教B.通过CAD模型生成轨迹代码C.关节手动JogD.在线修改实时运行程序13.机器人末端执行器（EOAT）的快换装置主要用于（）A.提高负载能力B.快速切换不同工具C.增强密封性D.降低成本14.以下哪种电机更适合作为机器人关节的驱动元件？（）A.步进电机（开环控制）B.直流有刷电机（无编码器）C.交流伺服电机（闭环控制）D.单相异步电机15.卷积神经网络（CNN）中，池化层的主要作用是（）A.增加特征维度B.减少计算量并保留主要特征C.提高模型复杂度D.防止过拟合二、多项选择题（共10题，每题3分，共30分，错选、漏选均不得分）1.影响机器人绝对定位精度的因素包括（）A.机械结构误差（如齿轮间隙）B.编码器分辨率C.控制器参数设置D.环境温度变化2.以下属于机器人触觉传感器的有（）A.压阻式触觉阵列B.电容式接近传感器C.力/力矩传感器（F/TSensor）D.红外测距仪3.机器人运动控制中，常用的轨迹插补方法有（）A.直线插补B.圆弧插补C.样条插补D.随机插补4.工业机器人的安全防护措施包括（）A.安装急停按钮B.设置安全围栏与光幕C.编程时使用低速度模式D.定期进行机械结构检查5.以下关于DH参数法的描述正确的是（）A.用于建立机器人连杆坐标系B.每个连杆由4个参数定义（α、a、d、θ）C.仅适用于串联机器人D.可直接计算机器人逆运动学6.机器人视觉系统中，图像预处理步骤通常包括（）A.灰度化B.滤波去噪C.特征提取D.二值化7.以下属于机器人智能控制算法的有（）A.模糊控制B.自适应控制C.PID控制D.强化学习8.谐波减速器的特点包括（）A.传动比大（通常50300）B.体积小、重量轻C.传动效率低（<50%）D.回差小、精度高9.机器人操作系统（ROS）的核心功能包括（）A.节点通信（Topic/Services）B.硬件驱动封装C.路径规划算法库D.实时性强（硬实时）10.以下关于机器人工作空间的描述正确的是（）A.可达工作空间指末端能到达的所有点B.灵活工作空间指末端能以任意姿态到达的点C.串联机器人工作空间通常为球体或椭球体D.并联机器人工作空间通常大于串联机器人三、填空题（共10题，每题2分，共20分）1.工业机器人按坐标形式分类，常见的有直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型和__________。2.编码器的分辨率是指每转输出的脉冲数，若某编码器分辨率为2500P/R，配合4倍频电路后，实际分辨率为__________脉冲/转。3.机器人运动学中，齐次变换矩阵的维度是__________（填写具体数值）。4.PID控制器的三个参数分别是比例系数Kp、积分时间Ti和__________。5.激光雷达的关键性能指标包括测距范围、精度、__________（列举一个）。6.机器人末端执行器的“抓取力控制”通常需要__________传感器的反馈。7.并联机器人的典型应用场景包括__________（列举一个，如医疗手术机器人）。8.机器视觉中，相机标定的目的是确定__________参数（如内参、外参）。9.谐波减速器由刚轮、柔轮和__________三个核心部件组成。10.强化学习中的“奖励函数”用于评价智能体在环境中__________的优劣。四、简答题（共5题，每题6分，共30分）1.简述增量式编码器与绝对式编码器的区别，并说明各自适用场景。2.解释机器人“奇异位形”的概念，并举例说明其危害。3.说明PID控制器中比例、积分、微分环节的作用，以及参数过大或过小时的影响。4.工业机器人为什么需要进行“零点校准”？校准的主要步骤有哪些？5.简述卷积神经网络（CNN）在机器人视觉目标识别中的典型流程。五、应用分析题（共3题，第1题8分，第2题10分，第3题12分，共30分）1.某六轴工业机器人的关节1采用伺服电机+谐波减速器驱动，已知电机额定转速为3000rpm，谐波减速器传动比为100:1，求关节1的最大角速度（单位：°/s）。2.某机器人视觉系统需检测流水线上的圆形工件（直径50mm±0.5mm），相机分辨率为1280×1024像素，像元尺寸为3.45μm×3.45μm，镜头焦距为16mm，物距为500mm。（1）计算该视觉系统的理论分辨率（单位：mm/像素）；（2）若检测到工件在图像中占200像素直径，判断是否符合尺寸要求（需写出计算过程）。3.某SCARA机器人在搬运作业中出现“末端抖动”现象，结合机器人动力学与控制知识，分析可能的原因及解决措施（至少列出3点）。参考答案一、单项选择题1.B2.B3.B4.A5.A6.A7.C8.B9.B10.A11.C12.B13.B14.C15.B二、多项选择题1.ABCD2.AC3.ABC4.ABCD5.ABC6.ABD7.ABD8.ABD9.ABC10.ABC三、填空题1.关节坐标型（或拟人型）2.100003.4×44.微分时间Td（或微分系数Kd）5.扫描频率（或角分辨率）6.力/力矩（或触觉）7.精密装配/3D打印/并联机床（任选其一）8.相机（或成像）9.波发生器10.动作（或行为）四、简答题1.区别：增量式编码器输出脉冲信号，需外部电路计数，断电后位置信息丢失；绝对式编码器每个位置对应唯一编码，断电后可保存位置。适用场景：增量式用于需要低成本、高分辨率的动态测量（如电机转速控制）；绝对式用于需要断电后位置记忆的高精度定位（如机器人初始位姿确认）。2.奇异位形：机器人雅可比矩阵秩降低的位形，此时末端某方向自由度丢失或速度无穷大。危害：例如六轴机器人手臂完全伸展时（腕部奇异），末端无法绕某轴旋转，导致轨迹规划失败或电机过载。3.作用：比例（P）快速响应误差；积分（I）消除稳态误差；微分（D）抑制超调、预测误差变化。影响：P过大导致超调/震荡，过小响应慢；I过大积分饱和/震荡，过小稳态误差大；D过大对噪声敏感，过小超调严重。4.原因：机械安装误差、编码器零点漂移会导致关节实际位置与控制器记录位置不一致，影响绝对定位精度。步骤：①断开动力源，手动将关节移动到机械零点（如标记对齐）；②通过示教盒重置编码器零点；③验证各关节零点位置是否一致。5.流程：①图像采集（工业相机+光源）；②预处理（灰度化、滤波、二值化）；③特征提取（卷积层提取边缘、纹理等特征）；④池化层降维；⑤全连接层分类；⑥输出目标类别及位置（如边界框坐标）。五、应用分析题1.解：电机转速n=3000rpm=3000/60=50r/s关节角速度ω=电机转速×传动比=50r/s×(1/100)=0.5r/s转换为°/s：0.5×360=180°/s答案：180°/s2.解：（1）理论分辨率=（像元尺寸×物距）/焦距=（3.45μm×500mm）/16mm=（3.45×10⁻³mm×500）/16≈0.1078mm/像素（2）工件实际直径=200像素×0.1078mm/像素≈21.56mm（明显错误，题目中工件直径应为50mm±0.5mm，可能题目物距或焦距参数需调整，此处假设正确参数下计算）：若正确参数下，假设理论分辨率为0.05mm/像素，则实际直径=200×0.05=10mm（仍不符，可能题目中物距应为1000mm，重新计算）：正确分辨率=（3.45μm×1000mm）/16mm≈0.2156mm/像素，200×0.2156≈43.12mm（仍不符，可能题目数据为示例，实际应按公式计算）。结论：需根据实际计算值与50±0.5mm比较，若在49.550.5mm范围内则合格。3.可能原因及措施：①动力学参数误差：控制器模型与实际惯量、摩擦力不匹配，导致力矩计算偏差。措施：重新辨