2025年工业机器人题库及答案

2025年工业机器人题库及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.工业机器人的“自由度”指的是（）。A.机器人关节的数量B.机器人可独立运动的轴数C.机器人末端执行器在空间中可到达的位置数量D.机器人控制系统可同时控制的电机数量答案：B2.以下哪种驱动方式不属于工业机器人常用驱动类型？（）A.液压驱动B.气压驱动C.电磁驱动D.电动驱动答案：C3.工业机器人的“重复定位精度”是指（）。A.机器人末端执行器多次到达同一目标点的位置一致性B.机器人末端执行器从起点到终点的绝对位置误差C.机器人各关节运动的角度精度D.机器人坐标系与世界坐标系的转换精度答案：A4.笛卡尔坐标系工业机器人的运动特点是（）。A.三个移动轴正交，控制简单但空间利用率低B.两个旋转轴+一个移动轴，适用于平面作业C.三个旋转轴，工作空间大但控制复杂D.一个旋转轴+两个移动轴，适用于圆柱面作业答案：A5.工业机器人示教编程中，“在线示教”与“离线编程”的主要区别是（）。A.在线示教需机器人停机，离线编程可在虚拟环境中完成B.在线示教精度低，离线编程精度高C.在线示教适用于简单任务，离线编程适用于复杂任务D.在线示教需人工操作，离线编程完全自动答案：A6.工业机器人常用的RV减速器主要应用于（）。A.大负载、低转速的关节（如腰部、大臂）B.小负载、高转速的关节（如手腕）C.直线运动轴（如笛卡尔机器人的X/Y/Z轴）D.末端执行器的旋转控制答案：A7.以下传感器中，不属于工业机器人外部传感器的是（）。A.视觉传感器（相机）B.力/力矩传感器C.编码器D.触觉传感器答案：C（编码器属于内部传感器，用于测量关节位置）8.工业机器人安全标准ISO10218规定的“安全等级”中，最高等级为（）。A.PLa（性能等级a）B.PLe（性能等级e）C.SIL1（安全完整性等级1）D.SIL4（安全完整性等级4）答案：B（ISO10218采用性能等级PLa~e，PLe为最高）9.工业机器人逆运动学求解的目的是（）。A.根据末端执行器位姿求解各关节角度B.根据各关节角度求解末端执行器位姿C.优化机器人运动轨迹D.计算机器人工作空间答案：A10.以下哪种工业机器人适用于电子元件精密装配？（）A.六轴关节型机器人（负载10kg，重复定位精度±0.02mm）B.并联机器人（负载3kg，重复定位精度±0.01mm）C.笛卡尔机器人（负载50kg，重复定位精度±0.1mm）D.圆柱坐标机器人（负载20kg，重复定位精度±0.05mm）答案：B（并联机器人（Delta）因高速度、高精度适用于精密装配）二、多项选择题（每题3分，共15分，少选得1分，错选不得分）1.工业机器人的机械本体通常包括（）。A.机身与臂部B.腕部C.末端执行器D.驱动系统答案：ABC（驱动系统属于动力单元，非机械本体）2.工业机器人控制系统的核心组成包括（）。A.控制器（CPU/PLC）B.伺服驱动器C.示教器D.传感器信号处理模块答案：ABCD3.工业机器人常用的轨迹规划方法有（）。A.关节空间规划（通过规划关节角度随时间变化）B.笛卡尔空间规划（通过规划末端位姿随时间变化）C.力控规划（结合力反馈调整轨迹）D.随机路径规划（适用于未知环境）答案：ABC（随机路径规划属于移动机器人领域，工业机器人多为已知环境）4.工业机器人在汽车制造中的典型应用包括（）。A.车身焊接（点焊/弧焊）B.喷涂（油漆/密封胶）C.发动机装配D.轮胎搬运答案：ABCD5.工业机器人故障诊断的常见方法有（）。A.基于传感器数据的状态监测（如电流、温度）B.基于历史故障库的专家系统C.基于机器学习的异常检测D.基于物理模型的故障仿真答案：ABCD三、填空题（每题2分，共10分）1.工业机器人的“工作空间”是指末端执行器（）在空间中能到达的所有点的集合。答案：参考点（或中心点）2.工业机器人常用的编程语言中，ABB机器人的编程环境为（），发那科（FANUC）机器人的编程环境为（）。答案：RAPID；Karel3.工业机器人的“定位精度”是指（）与（）之间的偏差。答案：实际位置；目标位置4.工业机器人的“负载能力”通常指在（）和（）条件下，末端执行器能承受的最大质量。答案：额定速度；额定加速度5.工业机器人安全防护措施包括（）（如安全栅栏、光幕）和（）（如急停按钮、安全控制器）。答案：物理防护；逻辑防护四、简答题（每题6分，共30分）1.简述工业机器人与数控机床的核心区别。答案：①运动灵活性：工业机器人通常有6个自由度，可实现空间任意位姿；数控机床多为3~5轴，以直线/旋转加工为主。②任务适应性：机器人可通过编程快速切换任务（如焊接→搬运）；数控机床需更换夹具/刀具，适应性较低。③控制目标：机器人以末端位姿控制为核心；数控机床以加工路径精度控制为核心。④应用场景：机器人用于装配、搬运、焊接等多任务场景；数控机床用于材料去除/成型加工。2.说明工业机器人“正向运动学”与“逆运动学”的定义及应用场景。答案：正向运动学：已知各关节角度（θ₁,θ₂,…,θₙ），求解末端执行器在基坐标系中的位姿（位置+姿态），数学表达为T=f(θ₁,θ₂,…,θₙ)。应用场景包括工作空间计算、轨迹验证。逆运动学：已知末端执行器目标位姿T，求解满足该位姿的关节角度（θ₁,θ₂,…,θₙ），数学表达为θᵢ=f⁻¹(T)。应用场景包括示教编程、离线编程中的目标位姿分解。3.列举工业机器人常用的5类传感器，并说明其作用。答案：①编码器：测量关节角度或电机转速（内部传感器，用于闭环控制）。②力/力矩传感器：检测末端执行器与环境的接触力（用于装配、抛光等力控任务）。③视觉传感器（相机）：识别工件位置、尺寸或缺陷（用于分拣、引导定位）。④接近传感器：检测物体距离（用于防碰撞、抓取检测）。⑤温度传感器：监测电机/驱动器温度（用于过热保护）。4.简述工业机器人“示教再现”编程的基本流程。答案：①安全准备：启动机器人，确认急停按钮有效，设置低速模式。②示教路径：通过示教器手动移动机器人，记录关键路径点（如起点、中间点、终点）的位姿。③参数设置：输入运动速度、加速度、IO信号（如焊接开始/结束信号）等工艺参数。④轨迹验证：在低速模式下运行程序，检查是否碰撞或偏离目标。⑤优化调整：根据验证结果修改路径点或参数，直至满足要求。⑥正式运行：切换为正常速度，启动自动循环。5.说明工业机器人“冗余自由度”的定义及优缺点。答案：冗余自由度：机器人自由度数量大于完成任务所需的最小自由度（通常为6自由度完成空间位姿任务，冗余机器人≥7自由度）。优点：①避障能力强（可通过冗余轴调整姿态避开障碍物）；②运动灵活性高（可优化关节速度/力矩）；③容错性好（单关节故障时仍可完成任务）。缺点：①逆运动学求解复杂（存在多解问题，需额外优化目标）；②控制算法复杂度高（需实时规划冗余轴运动）；③成本更高（增加关节与驱动系统）。五、应用题（共25分）25.1计算与分析（10分）某六轴工业机器人进行重复定位精度测试，在同一目标点（X=100mm,Y=200mm,Z=300mm）处重复运行10次，测得末端参考点的Z坐标如下（单位：mm）：300.02,300.01,299.98,300.03,299.99,300.00,300.02,299.97,300.01,299.99（1）计算该机器人的重复定位精度（取3σ，σ为标准差）；（2）若行业标准要求重复定位精度≤±0.03mm，判断该机器人是否达标。答案：（1）计算步骤：①平均值μ=(300.02+300.01+299.98+300.03+299.99+300.00+300.02+299.97+300.01+299.99)/10=300.00mm②各数据与平均值的偏差平方和：(0.02)²+(0.01)²+(0.02)²+(0.03)²+(0.01)²+0²+(0.02)²+(0.03)²+(0.01)²+(0.01)²=0.0004+0.0001+0.0004+0.0009+0.0001+0+0.0004+0.0009+0.0001+0.0001=0.0034③方差σ²=0.0034/(101)≈0.000378，标准差σ≈√0.000378≈0.0194mm④重复定位精度=3σ≈3×0.0194≈0.058mm（通常取双向偏差，即±0.058mm）（2）行业标准要求≤±0.03mm，该机器人重复定位精度为±0.058mm，不达标。25.2故障诊断（8分）某工业机器人在搬运5kg工件时出现以下现象：①机器人启动后，大臂关节（J2轴）运动时发出异响；②示教器显示J2轴伺服驱动器“过载报警”；③停机检查发现J2轴减速器温度异常升高（75℃，正常≤60℃）。分析可能的故障原因及排查步骤。答案：可能原因：①减速器内部故障：齿轮磨损、轴承损坏（导致异响和摩擦生热）；②负载过大：工件实际重量超过额定负载（5kg可能接近或超过J2轴额定负载）；③伺服驱动器参数异常：电流限幅设置过低或速度环比例增益过高（导致过载报警）；④机械卡阻：大臂关节导轨/滑块润滑不足或异物卡入（增加运动阻力）。排查步骤：①确认负载：用电子秤测量工件实际重量，对比机器人J2轴额定负载（通常需留20%余量）；②检查润滑：观察J2轴减速器油位、导轨润滑脂状态，补充润滑或更换油脂；③检测减速器：拆卸J2轴防护罩，手动盘车（断电状态），感受阻力是否均匀，听是否有金属摩擦声；④读取驱动器数据：通过示教器查看J2轴实时电流（正常应≤额定电流），检查过载阈值设置；⑤更换备件测试：若以上步骤无异常，更换J2轴减速器或伺服驱动器，验证是否恢复正常。25.3综合设计（7分）某企业需在锂电池生产线中新增一台工业机器人，用于将电芯（重量1.2kg，尺寸150mm×80mm×20mm）从上料台搬运至装配工位（水平距离800mm，垂直提升高度300mm），要求定位精度±0.1mm，工作环境为洁净车间（无粉尘、温度25±5℃）。（1）列出机器人选型的关键参数；（2）推荐一种机器人类型（如关节型、SCARA等）并说明理由。答案：（1）关键参数：①负载能力：≥1.2kg（需考虑末端执行器重量，假设夹具重0.5kg，总负载1.7kg，机器人额定负载应≥2kg）；②工作空间：水平最大距离≥800mm，垂直最大高度≥300mm（需覆盖搬运路径）；③定位精度：≥±0.1mm（满足工艺要求）；④重复定位精度：通常需优于定位精度（如±0.05mm）；⑤运动速度：需匹配生产线节拍（假设节拍10秒/件，机器人搬运时间≤8秒）；⑥环境适应性：洁净车间需防油雾（可选IP54防护等级）；⑦控制方式：支持IO信号（触发上料/下料）。（2）推荐SCARA机器人：理由：①SCARA机器人具有水平多关节（通常4自由度），擅长平面搬运，