工业机器人考试题库及模拟考试答案

工业机器人考试题库及模拟考试答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.工业机器人的“重复定位精度”是指（）。A.机器人末端执行器到达同一目标位置的一致程度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匹配精度2.工业机器人常用的RV减速器主要应用于（）。A.轻载、高速关节B.重载、低速关节C.所有类型关节D.仅用于腕部关节3.工业机器人的“基坐标系”通常定义为（）。A.固定在机器人底座上的坐标系B.固定在末端执行器上的坐标系C.操作人员设定的临时坐标系D.与工件坐标系重合的坐标系4.以下哪种控制方式属于工业机器人的“连续轨迹控制”？（）A.点到点（PTP）焊接B.直线插补搬运C.独立关节位置校准D.急停响应控制5.工业机器人示教编程中，“在线示教”的特点是（）。A.无需实际机器人参与，通过软件模拟B.操作人员直接手动移动机器人记录轨迹C.编程效率高，适用于复杂路径D.对操作人员技术要求低，安全性高6.工业机器人的“自由度”是指（）。A.机器人能够独立运动的轴数B.机器人末端执行器的旋转方向数量C.机器人可到达的空间范围大小D.机器人关节的最大旋转角度7.以下哪种传感器通常不用于工业机器人的力控制？（）A.六维力传感器B.视觉传感器C.扭矩传感器D.压力传感器8.工业机器人的“工作空间”是指（）。A.机器人安装场地的物理范围B.机器人末端执行器能到达的所有点的集合C.机器人控制系统的内存容量D.机器人与其他设备的安全距离9.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.步进电机驱动10.工业机器人的“PLC控制器”主要负责（）。A.机器人运动轨迹规划B.与外围设备的逻辑交互控制C.关节伺服电机的精确调速D.视觉系统的图像识别处理11.工业机器人的“手爪”属于（）。A.机械系统B.驱动系统C.控制系统D.感知系统12.以下哪种坐标系用于描述机器人相对于工件的位置？（）A.基坐标系B.工具坐标系C.工件坐标系D.世界坐标系13.工业机器人的“轨迹规划”主要解决（）。A.如何让机器人从起点到终点的路径平滑B.如何提高机器人的重复定位精度C.如何降低机器人的能耗D.如何优化机器人的硬件结构14.工业机器人的“安全等级”通常由（）决定。A.负载能力B.运动速度C.应用场景的风险程度D.控制器的计算能力15.以下哪种编程方式属于“离线编程”？（）A.通过示教盒手动记录轨迹B.使用仿真软件在电脑上编写程序C.通过按键输入关节角度值D.利用传感器实时调整路径二、多项选择题（每题3分，共30分，少选得1分，错选不得分）1.工业机器人的机械系统通常包括（）。A.机身与臂部B.腕部C.手部（末端执行器）D.减速器2.工业机器人常用的末端执行器类型有（）。A.气动抓手B.焊接枪C.真空吸盘D.激光切割头3.工业机器人的位置控制可分为（）。A.点位控制（PTP）B.连续轨迹控制（CP）C.力控制D.速度控制4.以下属于工业机器人安全规范的是（）。A.必须安装急停装置B.运行时需设置防护栏或安全光幕C.示教模式下速度限制在250mm/s以内D.故障时自动切断动力源5.工业机器人的驱动系统包括（）。A.伺服电机B.减速器C.驱动器（伺服放大器）D.编码器6.工业机器人的运动学分析包括（）。A.正运动学（已知关节角求末端位姿）B.逆运动学（已知末端位姿求关节角）C.动力学（力与运动的关系）D.静力学（平衡状态分析）7.以下属于工业机器人编程指令的是（）。A.MOVL（直线运动）B.MOVMOVCMOVJ（关节运动）C.SET（输出信号）D.IF（条件判断）8.工业机器人的“精度”指标包括（）。A.绝对定位精度B.重复定位精度C.轨迹精度D.分辨率9.工业机器人与外部设备通信的常用接口有（）。A.IO接口（数字量输入/输出）B.Ethernet/IPC.PROFIBUSD.USB10.工业机器人的“感知系统”通常包括（）。A.视觉传感器（相机）B.力传感器C.接近传感器D.温度传感器三、填空题（每空1分，共15分）1.工业机器人的三大组成部分是机械系统、驱动系统和__________。2.工业机器人的“自由度”一般为__________个（常见工业机器人）。3.RV减速器的全称是__________。4.工业机器人的“工具坐标系”原点通常定义在__________。5.工业机器人的“示教再现”模式中，“示教”是指__________，“再现”是指__________。6.工业机器人的位置控制中，PID控制器的三个参数是比例（P）、积分（I）和__________。7.工业机器人的“工作空间”可分为__________（手臂伸直能到达的区域）和__________（手臂弯曲能到达的区域）。8.工业机器人常用的伺服电机类型是__________和__________。9.工业机器人的“碰撞检测”通常通过__________或__________实现。10.工业机器人的“离线编程”需要使用__________软件。四、简答题（每题5分，共25分）1.简述工业机器人的“三原则”（ISO标准）。2.比较RV减速器与谐波减速器的特点及应用场景。3.说明工业机器人“笛卡尔空间轨迹规划”与“关节空间轨迹规划”的区别。4.简述工业机器人示教编程的主要步骤。5.列举工业机器人安全防护的5项技术措施。五、应用题（共40分）1.（10分）已知某六轴工业机器人的前三个关节为旋转关节（θ₁,θ₂,θ₃），后三个关节为腕部旋转关节（θ₄,θ₅,θ₆）。假设前三个关节的连杆长度分别为L₁=300mm，L₂=400mm，L₃=200mm，且θ₁=30°,θ₂=60°,θ₃=0°（均为绕z轴旋转）。（1）写出前三个关节的齐次变换矩阵T₁、T₂、T₃（绕z轴旋转的齐次变换矩阵公式：\[T=\begin{bmatrix}\cosθ&\sinθ&0&a\\\sinθ&\cosθ&0&0\\0&0&1&d\\0&0&0&1\end{bmatrix}\]其中a为连杆长度沿x轴的偏移，d为沿z轴的偏移，本题中d=0）。（2）计算末端执行器在基坐标系下的位置坐标（x,y,z）。2.（8分）某工业机器人在搬运作业中出现“重复定位误差大”的故障，可能的原因有哪些？请从机械、电气、控制三个方面分析。3.（10分）设计一个“机器人弧焊”的应用场景，需明确：（1）机器人类型（如六轴关节型、SCARA等）；（2）末端执行器配置（如焊枪类型、传感器）；（3）与外围设备的通信需求（如焊机、变位机）；（4）安全防护措施。4.（12分）某工业机器人需要沿直线从点A（100,200,300）移动到点B（400,500,600），速度为500mm/s，总移动时间为2s。（1）计算直线插补的位移增量（Δx,Δy,Δz）；（2）写出插补过程中位置随时间变化的方程（设t=0时在A点，t=2s时在B点）；（3）若实际运行中机器人在t=1s时的位置为（250,350,450），判断是否符合规划轨迹，说明理由。参考答案一、单项选择题15:ABABB610:ABBCB1115:ACACB二、多项选择题1.ABCD2.ABCD3.AB4.ABCD5.AC6.AB7.ABCD8.ABCD9.ABC10.ABC三、填空题1.控制系统2.63.摆线针轮减速器4.末端执行器的尖端（或工具中心点TCP）5.手动操作机器人记录轨迹；自动重复执行记录的轨迹6.微分（D）7.最大工作空间；可达工作空间8.交流伺服电机；直流伺服电机9.力传感器；软件算法（如电流监测）10.仿真（如RobotStudio、Delmia）四、简答题1.工业机器人三原则（ISO10218）：（1）机器人系统应具备急停功能；（2）机器人运行时需与人员隔离（如防护栏）；（3）示教或维护时需进入隔离区，必须使用“手动模式”并限制速度（≤250mm/s）。2.RV减速器与谐波减速器的区别：RV减速器：由摆线针轮和行星齿轮组成，刚性高、承载能力大，适用于重载关节（如机器人腰部、大臂）；谐波减速器：由柔轮、刚轮和波发生器组成，结构紧凑、传动比大，适用于轻载、高精度关节（如机器人腕部、小臂）。3.笛卡尔空间与关节空间轨迹规划的区别：笛卡尔空间：直接规划末端执行器在笛卡尔坐标系中的路径（如直线、圆弧），需解决逆运动学问题，轨迹直观但计算复杂；关节空间：规划各关节角度随时间的变化，无需逆运动学，计算简单，但末端轨迹可能不光滑（因各关节运动独立）。4.示教编程步骤：（1）初始化：启动机器人，检查安全状态；（2）选择示教模式，设置速度限制；（3）手动操作机器人（通过示教盒或手动牵引）到达关键点（如起点、拐点、终点）；（4）记录各点坐标（或关节角度）；（5）设置运动类型（如关节运动、直线运动）、速度、IO信号（如焊接开始/停止）；（6）保存程序并测试运行，调整误差。5.安全防护技术措施：（1）物理防护：安装防护栏、安全门（带互锁装置）；（2）传感器防护：安全光幕、激光扫描仪（检测人员进入危险区域时触发急停）；（3）速度限制：示教模式速度≤250mm/s，自动模式需评估风险后设置合理速度；（4）急停装置：在操作站、机器人本体设置急停按钮；（5）故障检测：电流监测（防止过载）、位置误差报警（防止脱轨）。五、应用题1.（1）齐次变换矩阵：T₁（θ₁=30°）：\[T₁=\begin{bmatrix}\cos30°&\sin30°&0&300\\\sin30°&\cos30°&0&0\\0&0&1&0\\0&0&0&1\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}0.866&0.5&0&300\\0.5&0.866&0&0\\0&0&1&0\\0&0&0&1\end{bmatrix}\]T₂（θ₂=60°，连杆长度L₂=400mm沿x轴偏移）：\[T₂=\begin{bmatrix}\cos60°&\sin60°&0&400\\\sin60°&\cos60°&0&0\\0&0&1&0\\0&0&0&1\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}0.5&0.866&0&400\\0.866&0.5&0&0\\0&0&1&0\\0&0&0&1\end{bmatrix}\]T₃（θ₃=0°，连杆长度L₃=200mm沿x轴偏移）：\[T₃=\begin{bmatrix}1&0&0&200\\0&1&0&0\\0&0&1&0\\0&0&0&1\end{bmatrix}\]（2）末端位置坐标计算：总变换矩阵T=T₁×T₂×T₃，计算前三个关节的末端位置（z=0，因d=0）：x=300×0.5×1+400×0.866×1+200×0.866×0.5≈300×0.5+400×0.866+200×0.433≈150+346.4+86.6=583mmy=300×0.866×1+400×0.5×1+200×0.5×0.5≈259.8+200+50=5