2025年(工业机器人技术)工业机器人操作与编程试题及答案

2025年(工业机器人技术)工业机器人操作与编程试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.工业机器人的“重复定位精度”通常指的是（）。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.机器人首次到达目标点的绝对位置误差C.机器人完成一个工作循环的总时间误差D.机器人各关节角度的测量精度2.以下哪种坐标系是以机器人安装基座为原点的固定坐标系？（）A.工具坐标系（ToolFrame）B.基坐标系（BaseFrame）C.用户坐标系（UserFrame）D.工件坐标系（WorkObjectFrame）3.工业机器人常用的驱动方式中，应用最广泛的是（）。A.液压驱动B.气压驱动C.电动驱动D.机械驱动4.在示教编程模式下，工业机器人的最大运行速度通常被限制为（）。A.50mm/sB.250mm/sC.500mm/sD.1000mm/s5.以下哪种指令是ABB机器人RAPID语言中用于定义工具坐标系的？（）A.MoveJB.ToolDataC.JointTargetD.PosCorrect6.工业机器人的“自由度”是指（）。A.机器人可移动的关节数量B.机器人末端执行器在空间中的独立运动维度C.机器人控制系统的编程自由度D.机器人工作范围内的最大覆盖区域7.当工业机器人出现“伺服报警”时，最可能的原因是（）。A.示教器电池电量不足B.电机或编码器故障C.程序中存在语法错误D.工件夹具未夹紧8.以下哪种轨迹规划方式适用于需要精确控制路径的焊接作业？（）A.关节空间规划（JointSpace）B.笛卡尔空间规划（CartesianSpace）C.点到点规划（PTP）D.直线插补规划（Linear）9.工业机器人的“工作范围”是指（）。A.机器人末端执行器能到达的所有点的集合B.机器人各关节的最大旋转角度范围C.机器人控制系统支持的最大程序容量D.机器人与周边设备的最小安全距离10.在FANUC机器人的Karel编程中，用于定义变量的关键字是（）。A.DEFB.VARC.IFD.WHILE二、多项选择题（每题3分，共15分。多选、错选不得分，少选得1分）1.工业机器人的基本组成部分包括（）。A.机械本体B.控制系统C.驱动系统D.示教器2.以下属于工业机器人安全操作规范的是（）。A.进入机器人工作区前需关闭动力电源B.示教时保持单步模式C.定期检查急停按钮有效性D.在机器人运行时清理其工作区域3.工具坐标系（ToolFrame）的标定方法包括（）。A.三点法B.六点法C.九点法D.激光跟踪仪法4.工业机器人编程方式可分为（）。A.示教编程B.离线编程C.在线编程D.自主编程5.以下可能导致机器人碰撞的原因有（）。A.工件定位误差B.工具坐标系标定错误C.程序中路径点位置偏移D.伺服电机扭矩限制设置过高三、填空题（每空2分，共20分）1.工业机器人按结构形式分类，常见的有直角坐标型、圆柱坐标型、______和______。2.机器人运动学分为______（已知关节角度求末端位置）和______（已知末端位置求关节角度）。3.示教器上的“使能开关”通常需要保持______状态才能操作机器人移动。4.工业机器人的“绝对定位精度”是指______与______的偏差。5.在KUKA机器人的KRL语言中，用于定义用户坐标系的指令是______。6.机器人焊接作业中，常用的轨迹插补方式是______和______。四、简答题（每题8分，共40分）1.简述工业机器人示教编程的基本流程。2.说明工具坐标系标定的目的，并列举三点法标定的具体步骤。3.对比关节空间轨迹规划与笛卡尔空间轨迹规划的优缺点。4.列举工业机器人常见的电气故障类型（至少4种），并说明对应的排查方法。5.解释“用户坐标系”的作用，并说明如何通过示教法创建一个用户坐标系（以ABB机器人为例）。五、应用题（共25分）1.轨迹规划计算（8分）某六轴工业机器人需将工件从点A（X=100mm，Y=200mm，Z=300mm）直线移动到点B（X=400mm，Y=500mm，Z=600mm），移动时间为2秒。假设机器人末端沿X、Y、Z轴的速度均匀变化，求：（1）X轴方向的位移增量；（2）末端执行器在X轴方向的平均速度；（3）若实际运行中X轴方向的最大速度为200mm/s，判断该轨迹是否满足速度约束（需写出计算过程）。2.编程题（9分）使用ABB机器人RAPID语言编写一个搬运程序，要求：工具为“tool1”（已定义）；从工件台（用户坐标系“wobj1”）的取料点“pick_pos”抓取工件；移动至缓存区（基坐标系）的放料点“place_pos”；抓取时使用50%速度，移动时使用80%速度；包含夹爪控制指令（闭合指令：SetDO1,1；打开指令：SetDO1,0）。3.故障分析题（8分）某工业机器人在运行过程中突然停机，示教器显示“ERROR3006：伺服电机过载”。结合实际操作经验，分析可能的故障原因（至少4种），并提出对应的解决措施。参考答案一、单项选择题1.A2.B3.C4.B5.B6.B7.B8.D9.A10.B二、多项选择题1.ABCD2.ABC3.ABD4.AB5.ABC三、填空题1.球坐标型；关节型2.正向运动学；逆向运动学3.按下（或“激活”）4.实际位置；目标位置5.COORDINATE6.直线插补；圆弧插补四、简答题1.示教编程基本流程：（1）初始化：开机、检查机器人状态、确认安全模式（示教模式）；（2）定义工具坐标系和用户坐标系；（3）示教路径点：手动操作机器人移动至各关键点（如起点、中间点、终点），记录位置；（4）编辑程序：添加运动指令（如MoveJ、MoveL）、逻辑控制指令（如IF、WHILE）及I/O控制指令；（5）调试与验证：单步运行程序，检查路径是否符合要求，调整速度或位置；（6）保存程序并切换至自动模式运行。2.工具坐标系标定目的：确定工具末端相对于机器人法兰的位置和姿态，确保编程时的位置指令准确作用于工具末端。三点法标定步骤：（1）在固定位置放置一个参考点（如精密球）；（2）将工具末端分别以不同姿态（如垂直、45°倾斜）接触参考点，记录每次接触时的法兰坐标；（3）通过机器人系统计算工具坐标系的原点（X、Y、Z）和姿态（Rx、Ry、Rz）；（4）验证标定结果：重复接触参考点，检查位置误差是否在允许范围内。3.关节空间与笛卡尔空间轨迹规划对比：关节空间规划：优点是计算简单、轨迹平滑（各关节独立运动），适用于点到点运动；缺点是末端路径不可控，可能碰撞周边设备。笛卡尔空间规划：优点是末端路径精确（如直线、圆弧），适用于焊接、涂胶等需要严格路径的作业；缺点是计算复杂（需解决逆运动学），可能因奇异点导致关节速度突变。4.常见电气故障及排查方法：（1）伺服报警（如过载）：检查电机负载（是否卡阻）、编码器信号（是否断线）、驱动器参数（电流限制是否过小）；（2）I/O信号异常：用示教器监控I/O状态，排查接线松动、PLC程序错误或传感器故障；（3）示教器无显示：检查示教器连接线、电源模块或显示屏损坏；（4）机器人无法上电：检查主电源开关、保险丝、急停回路是否断开。5.用户坐标系作用：将机器人的绝对坐标系转换为工件或工装的局部坐标系，方便编程时以工件为基准设定位置。ABB机器人示教用户坐标系步骤（三点法）：（1）在用户坐标系原点（如工件左下角）示教点1（X0,Y0,Z0）；（2）在X轴正方向示教点2（X1,Y0,Z0），系统自动计算X轴方向；（3）在XY平面内示教点3（X0,Y1,Z0），系统自动计算Y轴方向（Z轴由右手定则确定）；（4）保存用户坐标系为“wobj1”，后续编程时调用该坐标系。五、应用题1.轨迹规划计算（1）X轴位移增量：400100=300mm；（2）X轴平均速度：300mm/2s=150mm/s；（3）直线移动的最大速度出现在中间时刻，若为匀变速运动，最大速度=2×平均速度=300mm/s（若为匀速运动则为150mm/s）。题目未明确运动类型，通常工业机器人直线插补为匀速运动，因此实际最大速度150mm/s≤200mm/s，满足约束。2.RAPID编程示例```rapidMODULEPickAndPlaceVARToolDatatool1;!已定义工具VARWobjDatawobj1;!已定义用户坐标系VARPospick_pos;!取料点（用户坐标系下）VARPosplace_pos;!放料点（基坐标系下）PROCMain()SetDO1,0;!初始打开夹爪MoveJOffs(pick_pos,0,0,50),v50,fine,tool1\WObj:=wobj1;!接近取料点上方MoveLpick_pos,v50,fine,tool1\WObj:=wobj1;!下降到取料点SetDO1,1;!闭合夹爪抓取MoveLOffs(pick_pos,0,0,50),v50,fine,tool1\WObj:=wobj1;!提升MoveJOffs(place_pos,0,0,50),v80,fine,tool1;!接近放料点上方（基坐标系）MoveLplace_pos,v80,fine,tool1;!下降到放料点SetDO1,0;!打开夹爪放置MoveLOffs(place_pos,0,0,50),v80,fine,tool1;!提升