2025年机器人测试题含参考答案

2025年机器人测试题含参考答案一、理论知识测试（共40分）（一）单项选择题（每题2分，共10题）1.工业机器人笛卡尔坐标系中，末端执行器沿X轴正方向移动时，对应关节空间的运动可能涉及：A.旋转关节R1顺时针转动B.移动关节L2伸长C.摆动关节B3角度增大D.平移关节T4向负方向收缩2.六自由度机械臂进行轨迹规划时，若要求末端执行器在指定点保持1秒的停留，需在轨迹规划中设置：A.该点速度为0，加速度为0B.该点速度为0，加速度为恒定值C.该点速度为恒定低速，加速度为0D.该点速度为0，加速度为负向峰值3.激光雷达（LiDAR）与视觉传感器在SLAM中的协同应用中，激光雷达主要解决的关键问题是：A.动态障碍物识别B.高精度三维地图构建C.颜色特征提取D.语义场景理解4.协作机器人（Cobot）的力控模式下，当检测到接触力超过安全阈值时，系统优先执行的动作是：A.立即断电制动B.按预设柔顺路径退让C.发送警报并保持当前位置D.反向加速脱离接触5.基于深度学习的机器人目标检测算法中，若训练集包含大量光照不足的图像，模型在强光环境下检测率下降，这种现象属于：A.过拟合B.欠拟合C.域偏移（DomainShift）D.梯度消失6.工业机器人本体的重复定位精度（Repeatability）通常指：A.多次到达同一点的位置偏差最大值B.单次运动中各轴定位误差的总和C.额定负载下末端执行器的最大位移误差D.连续运动轨迹与规划轨迹的吻合度7.服务机器人在酒店场景中执行送物任务时，若遇到乘客挡路，最合理的决策流程是：A.立即停止并等待，直至障碍物移除B.发出语音提示"请让一让"，同时规划绕行动作C.加速绕过障碍物避免延误D.回传请求至后台，等待人工远程操控8.并联机器人（Delta机器人）相比串联机器人的主要优势是：A.工作空间大B.结构刚度高C.控制复杂度低D.末端负载能力强9.机器人操作系统（ROS2）中，节点（Node）之间的通信机制不包括：A.话题（Topic）B.服务（Service）C.动作（Action）D.内存共享（SharedMemory）10.谐波减速器在工业机器人中的主要应用位置是：A.大臂与机身连接关节B.手腕旋转关节C.底座固定端D.末端执行器夹爪（二）简答题（每题5分，共4题）11.简述机器人运动学中"正运动学"与"逆运动学"的区别，并说明各自的工程应用场景。12.列举3种工业机器人常用的位置检测传感器，并说明其测量原理及适用场景。13.解释"零力控制（ZeroForceControl）"在协作机器人中的实现原理，列举2个典型应用场景。14.说明基于视觉的机器人手眼标定（Eye-in-Hand）的主要步骤，以及标定误差对实际作业的影响。二、操作实践测试（共30分）（一）编程题（10分）某四轴SCARA机器人需将工件从A点（X=200mm,Y=150mm,Z=50mm）搬运至B点（X=350mm,Y=-80mm,Z=50mm），要求：①末端执行器保持水平姿态（绕Z轴旋转角度θ=0°）；②运动过程中Z轴先上升至80mm避障，再水平移动，最后下降至50mm；③使用示教编程方式编写简化指令序列（需包含关键位置点、运动模式、I/O控制）。（二）路径规划分析题（10分）图1所示为AGV在仓库的运行路径（图示略），已知：①路径包含直角转弯段（半径0.5m）；②AGV最大线速度1.2m/s，最大向心加速度0.8m/s²；③货物最大允许侧倾角度5°（对应向心加速度≤0.7m/s²）。要求：计算该转弯段的安全运行速度，并说明若实际速度超过该值可能导致的后果。（三）调试操作题（10分）某六轴工业机器人在执行弧焊任务时出现焊缝偏移，偏差约2-3mm，且偏差方向随机。现有检测工具：激光跟踪仪、万用表、示波器、关节编码器校准仪。请设计排查流程，列出需检查的关键部件及判断依据。三、故障诊断与维护（共20分）（一）机械故障分析（8分）某协作机器人在低速运行时关节1出现异响，高速运行时异响消失。可能的故障原因有哪些？请按排查优先级排序，并说明检测方法。（二）电气故障处理（6分）机器人控制柜显示"伺服驱动器过载报警"，但负载未超过额定值。可能的电气故障点有哪些？需使用哪些工具进行验证？（三）软件故障排查（6分）ROS系统中，导航节点（navigation_node）突然停止响应，终端无错误提示。请列出至少4种可能的排查步骤，并说明对应的诊断命令或工具。四、伦理与安全（共10分）（一）场景分析题（5分）医疗辅助机器人在手术准备阶段需同时执行两项任务：①为患者消毒（剩余时间3分钟）；②为医生递送无菌器械（剩余时间2分钟）。若机器人因路径冲突只能完成一项任务，应优先执行哪项？请从伦理和安全角度说明理由。（二）合规判断题（5分）某服务机器人需收集用户语音指令用于算法训练，用户协议中已注明"收集的语音数据仅用于内部研发"。实际操作中，研发团队将数据匿名化处理后提供给合作高校。是否符合伦理规范？需补充哪些合规措施？参考答案一、理论知识测试（一）单项选择题1.B2.A3.B4.B5.C6.A7.B8.B9.D10.B（二）简答题11.正运动学：已知各关节角度（或位移），求解末端执行器位姿（位置+姿态），用于轨迹规划时计算理论末端位置；逆运动学：已知末端目标位姿，求解各关节应达到的角度（或位移），用于将笛卡尔空间的任务指令转化为关节空间的控制量。工程应用：正运动学用于离线编程时的轨迹验证；逆运动学用于实时控制中根据目标位置计算关节驱动量。12.①绝对值编码器：通过码盘上的绝对位置编码直接输出角度值，无需回零，适用于需要断电后保持位置记忆的关节；②增量式编码器：通过脉冲计数测量位移，需初始校准，适用于高速运动关节的实时速度检测；③激光位移传感器：发射激光并接收反射光，通过时间差或相位差计算距离，适用于非接触式的末端执行器定位（如喷涂、焊接）。13.实现原理：通过力传感器检测外部接触力，将力信号转换为速度或位置补偿量，使机器人表现出"无重力"的柔顺特性。应用场景：①人工引导示教（操作人员直接拖动机器人完成轨迹示教）；②精密装配（如电子元件插入，通过力反馈避免过压损坏）。14.主要步骤：①固定标定板，机器人末端安装视觉传感器；②机器人运动至不同位姿，记录对应关节角度（正运动学解）和视觉传感器检测到的标定板特征点坐标；③通过非线性优化求解手眼变换矩阵（相机与末端的相对位姿）。误差影响：导致视觉引导的定位精度下降，可能出现抓取偏移、焊接位置偏差等问题。二、操作实践测试（一）编程题（示例）1.初始化：HOME（0,0,0,0）2.移动至A点上方（X=200,Y=150,Z=80,θ=0）→直线运动（LIN），速度50%3.下降至A点（Z=50）→直线运动（LIN），速度30%4.闭合夹爪（I/O输出：DO1=1）5.上升至避障高度（Z=80）→直线运动（LIN），速度50%6.水平移动至B点上方（X=350,Y=-80,Z=80,θ=0）→圆弧运动（CIRC）或直线运动（LIN），速度70%7.下降至B点（Z=50）→直线运动（LIN），速度30%8.打开夹爪（DO1=0）9.返回HOME→直线运动（LIN），速度80%（二）路径规划分析题安全速度计算：向心加速度a=v²/r≤货物允许的0.7m/s²→v≤√(ar)=√(0.70.5)=√0.35≈0.59m/s。若超过该速度，货物可能因侧倾过大滑落，或AGV因离心力偏离路径导致碰撞。（三）调试操作题排查流程：1.使用激光跟踪仪检测机器人绝对定位精度，确认是否存在系统性偏差（若各点均偏移，可能是机械本体安装误差）；2.用关节编码器校准仪检查各关节编码器信号，确认是否存在信号丢码或干扰（随机偏差可能由编码器故障引起）；3.用示波器检测弧焊电源的电流/电压稳定性（焊接参数波动会导致熔池位置变化）；4.检查末端执行器（焊枪）与法兰的连接刚度（松动会导致动态偏移）；5.复现任务时观察机器人运行振动（关节减速器磨损可能引起周期性偏差）。三、故障诊断与维护（一）机械故障分析可能原因及优先级：1.关节1减速器润滑不足（低速时齿轮间隙摩擦异响，高速时油膜形成异响消失）→检查油位，更换润滑脂；2.轴承滚子轻微磨损（低速时滚子与滚道接触不连续，高速时离心力使接触均匀）→用振动分析仪检测轴承频率；3.同步带张紧力不均（低速时带齿与带轮啮合不良，高速时张力趋于稳定）→检查张紧轮扭矩。（二）电气故障处理可能故障点：1.伺服电机编码器信号干扰（导致驱动器误判负载）→用示波器检测编码器线差分信号；2.制动电阻老化（制动时能量无法及时释放）→用万用表测量电阻值；3.驱动器参数设置错误（如惯量比匹配不当）→检查驱动器参数与电机型号匹配性；4.动力电缆绝缘层破损（局部短路导致电流异常）→用兆欧表检测绝缘电阻。（三）软件故障排查排查步骤：1.检查导航节点日志（ros2topicecho/rosout），确认是否有未显示的错误信息；2.查看节点进程状态（top或htop），确认是否因内存/CPU占用过高导致崩溃；3.重启依赖节点（如定位节点、激光雷达驱动），排除依赖服务中断；4.检查话题通信（ros2topiclist），确认是否存在话题未发布或订阅失败；5.重新编译工作空间（colconbuild），排除代码编译错误；6.更换不同版本的ROS2（如从Humble切换到Iron），排查版本兼容性问题。四、伦理与安全（一）场景分析题应优先执行"为医生递送无菌器械"。理由：①手术准备阶段医生的器械需求具有更高时效性（2分钟剩余时间更紧迫）；②无菌器械延迟可能导致手术