(2025)工业机器人考试试题及答案

(2025)工业机器人考试试题及答案一、单项选择题（共15题，每题2分，共30分）1.工业机器人的“自由度”指的是（）。A.机械臂可移动的关节数量B.末端执行器可实现的独立运动参数数量C.控制系统可同时控制的轴数D.机器人工作空间的维度数2.工业机器人的“基坐标系”通常固定于（）。A.末端执行器B.机器人基座C.工件安装平台D.控制柜3.目前工业机器人最主流的驱动方式是（）。A.液压驱动B.气压驱动C.电驱动D.混合驱动4.工业机器人的“重复定位精度”通常用（）表示。A.mm（毫米）B.°（度）C.m/s（米/秒）D.N·m（牛·米）5.以下属于工业机器人末端执行器的是（）。A.伺服电机B.RV减速器C.示教器D.弧焊焊枪6.工业机器人关节中，用于重载场景（如搬运汽车车身）的减速器类型是（）。A.谐波减速器B.RV减速器C.行星减速器D.摆线针轮减速器7.工业机器人最基础的控制模式是（）。A.位置控制B.力控制C.阻抗控制D.视觉伺服控制8.示教编程的核心操作是（）。A.编写高级语言代码B.手动引导机器人记录关键点C.通过仿真软件生成轨迹D.输入数学方程定义路径9.工业机器人安全等级中，最高功能安全等级为（）。A.SIL1B.SIL2C.SIL3D.SIL410.工业机器人装配作业中，用于检测接触力的传感器是（）。A.视觉传感器B.力觉传感器C.接近觉传感器D.编码器11.运动学“正解”的目标是（）。A.已知关节角，求末端位姿B.已知末端位姿，求关节角C.已知外力，求关节力矩D.已知轨迹，求关节速度12.工业机器人“连续路径（CP）运动”常用于（）。A.物料搬运B.弧焊作业C.上下料D.码垛13.工业机器人与PLC通信时，常用的现场总线协议是（）。A.WiFiB.4G/5GC.ModbusRTUD.HTTP14.工业机器人定位误差的主要来源是（）。A.控制系统采样延迟B.机械关节间隙与变形C.传感器噪声D.编程错误15.工业机器人安全设计的国际标准是（）。A.ISO10218B.ISO9001C.IEC61508D.GB/T19001二、多项选择题（共10题，每题3分，共30分。每题至少2个正确选项，错选、漏选均不得分）1.工业机器人系统的核心组成部分包括（）。A.机械本体B.控制系统C.驱动系统D.末端执行器2.直角坐标机器人的特点包括（）。A.结构简单，易于控制B.定位精度高C.工作空间呈长方体D.负载能力弱3.工业机器人常用的伺服电机类型有（）。A.交流伺服电机B.直流伺服电机C.步进电机D.力矩电机4.工业机器人安全防护措施包括（）。A.设置急停按钮B.安装防护围栏C.示教模式下限制速度D.配置碰撞检测功能5.工业机器人编程方法包括（）。A.示教编程B.离线编程C.图形化编程D.语言编程（如VAL3）6.工业机器人常用传感器的应用场景包括（）。A.视觉传感器用于工件定位B.力觉传感器用于精密装配C.触觉传感器用于抓取检测D.接近觉传感器用于避障7.工业机器人轨迹规划需要确定的参数有（）。A.路径形状（直线/圆弧等）B.运行速度曲线C.加速度限制D.运动时间8.工业机器人与外部设备的通信接口类型包括（）。A.Ethernet/IPB.PROFINETC.CANopenD.RS4859.工业机器人日常维护的主要内容有（）。A.关节润滑B.零点校准C.故障代码诊断D.控制软件升级10.工业机器人典型应用领域包括（）。A.汽车焊接与喷涂B.3C电子元件装配C.物流仓储码垛D.医疗手术辅助三、填空题（共10题，每题2分，共20分）1.六轴工业机器人通常具有______个自由度。2.工业机器人“绝对定位精度”是指实际位置与______的偏差。3.RV减速器的核心部件包括摆线针轮和______。4.工业机器人控制系统的核心硬件是______（填写一种典型设备）。5.示教盒的主要功能是______、参数设置和程序调试。6.工业机器人安全评估需遵循的国际标准是______。7.运动学“逆解”是指已知末端位姿，求解对应的______。8.工业机器人常用的插补方式包括直线插补、圆弧插补和______。9.力控制模式可分为阻抗控制、力位混合控制和______。10.工业机器人与上位机通信时，常用的实时工业以太网协议有______（填写一种）。四、简答题（共5题，每题6分，共30分）1.简述点到点（PTP）运动与连续路径（CP）运动的区别及典型应用场景。2.工业机器人伺服系统由哪些部分组成？各部分的作用是什么？3.视觉传感器在工业机器人中的主要应用有哪些？举例说明。4.与示教编程相比，离线编程的优势和局限性分别是什么？5.工业机器人安全风险评估的主要步骤有哪些？五、计算分析题（共2题，每题15分，共30分）1.某六轴工业机器人前三个关节为旋转关节（θ₁,θ₂,θ₃），采用DH参数法建立坐标系，已知前三个关节的DH参数如下表：|关节i|αᵢ₋₁(°)|aᵢ₋₁(mm)|dᵢ(mm)|θᵢ||||||||1|0|0|200|θ₁||2|90|300|0|θ₂||3|0|250|0|θ₃|要求：计算当θ₁=30°,θ₂=45°,θ₃=60°时，第三个关节末端（坐标系3）相对于基坐标系（坐标系0）的齐次变换矩阵⁰T³。2.某工业机器人需沿直线从点A（0,0,50）mm移动到点B（150,0,50）mm，设定最大运行速度v_max=100mm/s，最大加速度a_max=200mm/s²。假设采用梯形速度曲线规划（加速匀速减速），且加速时间与减速时间相等。要求：（1）计算加速阶段时间t₁和匀速阶段时间t₂；（2）画出速度时间曲线（标注关键参数）。六、综合应用题（共1题，20分）某汽车制造厂需设计一条弧焊机器人工作站，用于焊接汽车底盘的钢制框架。要求：（1）列出工作站的核心组成部分（至少5项）；（2）说明机器人选型的关键参数（至少4项）；（3）简述编程与调试的主要流程（至少4步）；（4）提出3项主要安全防护措施。2025年工业机器人考试试题答案一、单项选择题1.B2.B3.C4.A5.D6.B7.A8.B9.C10.B11.A12.B13.C14.B15.A二、多项选择题1.ABCD2.ABC3.ABD4.ABCD5.ABCD6.ABCD7.ABCD8.ABCD9.ABCD10.ABC三、填空题1.62.目标位置3.行星齿轮4.运动控制器（或PLC）5.手动操作机器人6.ISO102187.关节角8.样条插补9.直接力控制10.EtherCAT（或PROFINET等）四、简答题1.区别：PTP运动仅关注起点和终点位置，路径无约束；CP运动需严格跟踪中间路径。应用场景：PTP用于搬运、上下料；CP用于弧焊、激光切割。2.组成及作用：伺服电机：将电信号转换为机械运动；驱动器：放大控制信号，驱动电机；编码器：反馈电机位置/速度，实现闭环控制；控制器：生成控制指令（如位置、速度）。3.应用：引导定位：通过视觉识别工件位置，引导机器人抓取；尺寸检测：测量工件关键尺寸（如螺栓长度）；缺陷识别：检测焊缝裂纹、表面划痕；码读取：识别二维码/条形码，跟踪工件信息。4.优势：不占用机器人运行时间；可仿真验证避免碰撞；支持复杂轨迹规划。局限性：需精确的机器人与环境模型；对编程人员技术要求高；无法实时修正现场误差。5.步骤：①识别危险源（如机械碰撞、电气泄漏）；②评估风险等级（高/中/低）；③制定控制措施（如安装防护栏、设置安全传感器）；④验证措施有效性（通过测试或仿真）。五、计算分析题1.解答：DH变换矩阵公式为：ⁱ⁻¹Tᵢ=Rot(z,θᵢ)Trans(z,dᵢ)Trans(x,aᵢ₋₁)Rot(x,αᵢ₋₁)逐次计算各关节变换矩阵：⁰T¹：α₀=0°,a₀=0,d₁=200,θ₁=30°⁰T¹=⎡cos30°sin30°00⎤⎢sin30°cos30°00⎥⎢001200⎥⎣0001⎦¹T²：α₁=90°,a₁=300,d₂=0,θ₂=45°Rot(x,90°)=⎡100⎤Trans(x,300)=⎡100300⎤⎢001⎥⎢0100⎥⎢010⎥⎢0010⎥¹T²=Rot(z,45°)·Trans(z,0)·Trans(x,300)·Rot(x,90°)计算得：¹T²=⎡cos45°sin45°·0sin45°·1300cos45°⎤⎢sin45°cos45°·0cos45°·1300sin45°⎥⎢0sin45°cos45°0⎥⎣0001⎦²T³：α₂=0°,a₂=250,d₃=0,θ₃=60°²T³=Rot(z,60°)·Trans(z,0)·Trans(x,250)·Rot(x,0°)即：²T³=⎡cos60°sin60°0250cos60°⎤⎢sin60°cos60°0250sin60°⎥⎢0010⎥⎣0001⎦最终⁰T³=⁰T¹·¹T²·²T³（具体矩阵乘法略，最终结果需保留4位有效数字）。2.解答：（1）总位移L=150mm，最大速度v_max=100mm/s，加速度a_max=200mm/s²。加速阶段时间t₁=v_max/a_max=100/200=0.5s；加速阶段位移s₁=½a_maxt₁²=½×200×0.5²=25mm；减速阶段与加速阶段对称，位移s₃=s₁=25mm；匀速阶段位移s₂=Ls₁s₃=1502525=100mm；匀速阶段时间t₂=s₂/v_max=100/100=1s；总时间t_total=t₁+t₂+t₃=0.5+1+0.5=2s。（2）速度时间曲线：0~0.5s加速至100mm/s，0.5~1.5s匀速，1.5~2s减速至0。六、综合应用题（1）核心组成：弧焊机器人本体、焊接电源（如MIG焊机）、变位机（用于翻转工件）、清枪剪丝装置、安全防护围栏、视觉引导系统（可选）。（2）选型参数：负载能力（需大于焊枪+电缆重量，如10kg）、工作空间（覆盖底盘焊接范围，如半径1.8m）、重复定位精度（±0.05mm）、防护等级（IP65，防飞溅）。（3）编程调试流程：①