工业机器人操作与运维职业技能等级证书理论试题理论试题及答案

工业机器人操作与运维职业技能等级证书理论试题理论试题及答案一、单项选择题（共20题，每题2分，共40分）1.工业机器人的“自由度”指的是（）。A.机器人末端执行器可到达的空间范围B.机器人各关节独立运动的数目C.机器人重复定位精度的等级D.机器人最大负载能力的参数2.以下哪种坐标系以机器人底座安装面为基准，固定不变？（）A.工具坐标系（ToolFrame）B.工件坐标系（WorkObjectFrame）C.基坐标系（BaseFrame）D.世界坐标系（WorldFrame）3.工业机器人常用的减速器中，适用于多关节机器人关节传动的是（）。A.行星减速器B.谐波减速器C.蜗轮蜗杆减速器D.摆线针轮减速器4.机器人示教编程时，“重定位运动”（RELOC）的特点是（）。A.末端执行器沿直线移动，姿态不变B.末端执行器姿态改变，位置不变C.末端执行器沿圆弧路径移动D.各关节同步运动，路径不确定5.工业机器人安全等级中，“SIL3”对应的安全完整性等级是（）。A.低风险B.中等风险C.高风险D.极高风险6.以下传感器中，用于检测机器人与障碍物距离的是（）。A.编码器B.力传感器C.激光测距仪D.温度传感器7.工业机器人伺服电机的“过载能力”通常指（）。A.电机连续运行的最大电流B.电机短时间内可承受的最大负载倍数C.电机允许的最高温度D.电机的额定输出功率8.机器人零点校准的目的是（）。A.提高重复定位精度B.确保各关节初始位置与控制系统数据一致C.延长减速器寿命D.优化轨迹规划算法9.以下哪种编程语言是工业机器人离线编程常用的？（）A.RAPID（ABB）B.KRL（KUKA）C.PythonD.RobotStudio（软件）10.工业机器人TCP（工具中心点）校准的常用方法是（）。A.四点法B.两点法C.单点法D.六点法11.机器人控制柜内“急停回路”的作用是（）。A.切断所有电源B.快速停止机器人运动，保留控制电源C.重启控制系统D.触发安全门联锁12.以下不属于工业机器人典型应用场景的是（）。A.汽车焊接B.电子元件装配C.农业播种D.食品分拣13.机器人轨迹规划中，“关节空间规划”与“笛卡尔空间规划”的主要区别是（）。A.前者规划各关节角度，后者规划末端位置姿态B.前者精度更高，后者速度更快C.前者用于点动，后者用于连续运动D.前者需避障，后者无需避障14.工业机器人“重复定位精度”的单位通常是（）。A.mmB.°C.kgD.m/s15.以下哪种故障现象可能由伺服驱动器故障引起？（）A.机器人启动后无报警但无法移动B.示教器屏幕显示“编码器错误”C.关节运动时有异响D.控制柜散热风扇不转16.机器人“工作空间”的形状主要由（）决定。A.负载能力B.自由度配置（如SCARA、六轴）C.驱动电机功率D.控制系统算法17.工业机器人“安全防护等级IP65”中，“6”表示（）。A.防尘等级（完全防止粉尘进入）B.防水等级（防喷水）C.防爆等级D.抗震等级18.以下关于机器人编程模式的描述，错误的是（）。A.在线编程需直接操作机器人B.离线编程可在虚拟环境中模拟C.示教编程适用于复杂轨迹D.离线编程可减少停机时间19.机器人“碰撞检测”功能的实现原理是（）。A.通过力传感器实时监测负载B.通过编码器数据计算关节扭矩C.通过视觉系统识别障碍物D.通过温度传感器监测电机发热20.工业机器人“平均无故障时间（MTBF）”的单位是（）。A.小时B.次C.年D.周期二、多项选择题（共10题，每题3分，共30分。每题至少有2个正确选项，错选、漏选均不得分）1.工业机器人的基本组成包括（）。A.机械本体B.控制系统C.驱动系统D.末端执行器2.谐波减速器的特点有（）。A.传动比大B.体积小、重量轻C.精度高D.适用于大负载场景3.以下属于工业机器人安全规范的有（）。A.ISO102181:2011（机器人安全要求）B.GB11291.12011（工业环境用机器人安全要求）C.IEC61508（功能安全标准）D.GB/T126432013（机器人术语）4.机器人示教编程的步骤通常包括（）。A.定义工具坐标系（TCP）B.选择运行模式（手动/自动）C.记录目标点位置D.设置运动参数（速度、加速度）5.导致机器人绝对定位精度误差的原因可能有（）。A.机械部件磨损B.温度变化引起的热变形C.控制系统参数设置错误D.重复定位精度低6.工业机器人伺服电机的常见类型有（）。A.直流伺服电机B.交流永磁同步伺服电机C.步进电机D.直线电机7.以下属于机器人维护项目的是（）。A.检查减速器润滑油量B.清洁示教器触摸屏C.测试急停按钮功能D.校准编码器零点8.机器人轨迹规划需考虑的约束条件包括（）。A.关节速度限制B.末端执行器负载限制C.障碍物避障D.电池电量9.以下故障现象与可能原因匹配正确的是（）。A.机器人启动时报“伺服未就绪”——伺服驱动器电源故障B.关节运动时抖动——编码器信号干扰C.末端执行器偏移——TCP未校准D.控制柜过热——散热风扇故障10.工业机器人离线编程软件的功能包括（）。A.虚拟环境建模B.轨迹规划与仿真C.程序生成与下载D.实时控制机器人运动三、填空题（共10题，每题2分，共20分）1.工业机器人按结构形式分类，常见的有六轴关节型、SCARA型、______型和并联型。2.机器人控制系统的核心部件是______，负责接收指令并计算各关节运动参数。3.编码器是机器人的关键传感器，用于测量______的位置和速度。4.工业机器人“最大负载”指在______（填“特定姿态”或“任意姿态”）下可承受的最大质量。5.安全光栅属于______（填“接触式”或“非接触式”）安全防护装置。6.机器人“手爪”作为末端执行器，常见类型有气动夹爪、电动夹爪和______夹爪。7.谐波减速器由刚轮、柔轮和______三个基本部件组成。8.工业机器人“循环时间”指完成______（填“单步动作”或“一个完整工作周期”）所需的时间。9.机器人“碰撞检测阈值”设置过低可能导致______（填“误停机”或“无法检测碰撞”）。10.离线编程时，需导入机器人______（填“模型”或“编号”）以保证仿真与实际一致。四、简答题（共5题，每题6分，共30分）1.简述工业机器人“工具坐标系（TCP）”的定义及校准意义。2.列举工业机器人日常维护的5项关键内容。3.说明“示教编程”与“离线编程”的优缺点及适用场景。4.分析机器人关节“爬行”（运动不平稳）的可能原因及排查方法。5.解释工业机器人“安全等级PLd”（性能等级d）的含义及对应的风险降低要求。五、应用题（共3题，第1题8分，第2题10分，第3题12分，共30分）1.某六轴工业机器人在搬运作业中出现“末端执行器定位偏差超差”故障，结合实际运维经验，列出至少5项可能原因及对应的排查步骤。2.已知某机器人需沿直线从点A（X=100mm,Y=200mm,Z=300mm）移动到点B（X=400mm,Y=200mm,Z=300mm），设定速度为200mm/s，加速度为500mm/s²。假设启动和停止阶段为匀加速/匀减速运动（梯形速度曲线），计算：（1）直线移动的总位移；（2）加速阶段时间、匀速阶段时间及总运动时间（忽略方向切换时间）。3.某汽车焊接生产线使用ABBIRB1200机器人，近期出现“焊接轨迹偏移”现象，经检查示教点坐标未修改，且TCP校准正常。结合机器人系统构成，分析可能的故障环节，并设计排查流程（要求包含至少4个排查步骤）。参考答案一、单项选择题1.B2.C3.B4.B5.C6.C7.B8.B9.C10.A11.B12.C13.A14.A15.B16.B17.A18.C19.B20.A二、多项选择题1.ABCD2.ABC3.ABC4.ABCD5.ABC6.AB7.ABCD8.ABC9.ABCD10.ABC三、填空题1.直角坐标（或圆柱坐标）2.控制器（或CPU模块）3.关节（或电机轴）4.特定姿态5.非接触式6.液压7.波发生器8.一个完整工作周期9.误停机10.模型四、简答题1.定义：工具坐标系（TCP）是相对于机器人法兰盘的坐标系，原点为末端执行器的实际作用点（如焊枪尖端、夹爪中心），用于描述工具在空间中的位置和姿态。校准意义：确保控制系统中工具的理论位置与实际位置一致，避免因工具安装偏差导致的轨迹误差，提高作业精度（如焊接、装配）。2.日常维护关键内容：①检查各关节减速器润滑油量及泄漏情况；②清洁机器人本体及控制柜散热滤网，防止灰尘堆积；③测试急停按钮、安全门联锁等安全装置功能是否正常；④检查电缆（动力线、信号线）是否有磨损或接口松动；⑤记录机器人运行参数（如电流、温度），分析是否存在异常。3.示教编程：优点：操作直观，无需复杂软件；适用于简单轨迹或小批量生产。缺点：需停机示教，效率低；复杂轨迹示教耗时且精度易受人为因素影响。适用场景：小批量、多品种柔性生产或现场调试。离线编程：优点：可在虚拟环境中规划，不占用生产时间；支持复杂轨迹精确规划。缺点：需建立准确的虚拟模型（机器人、工件、环境）；对编程人员技术要求高。适用场景：大批量标准化生产、复杂轨迹（如曲面焊接）或需提前验证的场景。4.可能原因：①伺服电机编码器信号干扰（如电缆屏蔽不良）；②减速器润滑不足或磨损导致传动卡滞；③伺服驱动器参数设置不当（如增益过低）；④机械部件（如导轨、轴承）松动或间隙过大。排查方法：①用示波器检测编码器信号是否稳定，检查电缆屏蔽层；②观察减速器温度及异响，检查油位或更换润滑油；③调整伺服驱动器增益参数，测试运动平稳性；④手动盘车检查关节灵活性，紧固松动部件。5.PLd（性能等级d）：表示安全功能在故障时能将风险降低到可接受水平的能力等级，属于较高安全等级（PLa<b<c<d）。风险降低要求：需满足失效概率≤1×10⁻⁵~1×10⁻⁶perhour（每小时），系统需具备冗余设计（如双通道控制）、自诊断功能（如定期测试安全回路），并通过第三方认证（如TÜV）。五、应用题1.可能原因及排查步骤：①TCP校准错误：重新用四点法校准TCP，验证工具中心点位置；②工件坐标系偏移：检查工件安装是否松动，重新校准工件坐标系；③机械部件磨损：手动盘车检查关节间隙，测量各轴重复定位精度；④伺服电机或驱动器故障：用示教器查看各轴电流值，对比正常状态；⑤控制系统参数丢失：检查控制器备份参数，恢复出厂设置后重新配置。2.计算过程：（1）总位移：ΔX=400100=300mm，Y、Z不变，总位移S=300mm；（2）梯形速度曲线中，加速阶段末速度v=200mm/s，加速度a=500mm/s²，加速时间t₁=v/a=200/500=0.4s；加速阶段位移s₁=½×a×t₁²=½×500×0.4²=40mm；减速阶段与加速阶段对称，位移s₃=s₁=40mm，减速时间t₃=t₁=0.4s；匀速阶段位移s₂=Ss₁s₃=3004040=220mm；匀速时间t₂=s₂/v=220/200=1.1s；总运动时间t=t₁+t₂+t₃=0.4+1.1+0.4=1.9s。3.可能故障环节及排查流程：可能环节：①机器人本体机械误差（如关节间隙增大）；②控制柜内