2025年工业机器人技术应用赛项操作考核测试题及答案

2025年工业机器人技术应用赛项操作考核测试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.工业机器人重复定位精度是指（）。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.机器人各关节轴的角度控制精度D.机器人负载能力的稳定性2.六轴工业机器人的“第六轴”通常指（）。A.腕部旋转轴（R轴）B.小臂俯仰轴（B轴）C.大臂旋转轴（S轴）D.基轴旋转轴（L轴）3.以下哪种驱动方式是工业机器人关节的主流选择？（）A.液压驱动B.气压驱动C.伺服电机驱动D.步进电机驱动4.工业机器人工具坐标系（ToolFrame）的原点通常定义在（）。A.机器人法兰盘中心B.末端执行器的工作端点（如焊枪尖端、吸盘中心）C.机器人基坐标系原点D.用户自定义的任意位置5.当工业机器人示教器显示“伺服报警：过载”时，最可能的原因是（）。A.机器人运行速度过高B.关节减速器润滑不足C.末端负载超过额定值D.示教器与控制器通讯中断6.以下哪种编程方式属于离线编程？（）A.通过示教器手动移动机器人记录路径B.在计算机上利用仿真软件生成轨迹并下载至机器人C.通过操作面板输入关节角度数值D.利用按键控制机器人单轴运动7.工业机器人常用的RV减速器主要应用于（）。A.轻负载、高速度的腕部关节B.重负载、低速度的腰部和大臂关节C.所有关节的通用减速D.仅用于小臂关节8.安全光栅在工业机器人工作站中的主要作用是（）。A.检测机器人位置B.防止人员误入危险区域时机器人紧急停止C.测量工件尺寸D.控制机器人运行速度9.工业机器人系统中，I/O模块的“DO”指（）。A.数字输入B.模拟输入C.数字输出D.模拟输出10.以下哪种情况会导致机器人绝对位置丢失？（）A.机器人断电时间超过24小时B.机器人控制器电池电量耗尽C.示教器屏幕损坏D.末端执行器松动二、多项选择题（每题3分，共15分。错选、漏选均不得分）1.工业机器人的安全保护措施包括（）。A.急停按钮B.安全栅栏与联锁开关C.碰撞检测功能D.示教器操作权限分级2.谐波减速器的特点包括（）。A.传动比大（通常50300）B.体积小、重量轻C.适用于重负载关节D.传动精度高（背隙小）3.工业机器人编程中，常用的运动指令类型有（）。A.关节运动（MoveJ）B.直线运动（MoveL）C.圆弧运动（MoveC）D.螺旋运动（MoveS）4.工业机器人系统集成时，需要考虑的外部设备包括（）。A.传送带B.视觉检测系统C.气动夹具D.仓储料仓5.导致机器人轨迹偏差的可能原因有（）。A.工具坐标系标定错误B.工件坐标系未正确设置C.减速器背隙过大D.机器人负载小于额定值三、填空题（每空2分，共20分）1.工业机器人的“自由度”是指其能够独立运动的______数量，六轴机器人通常具有______个自由度。2.工业机器人的重复定位精度一般用______（单位）表示，典型值为±0.02mm~±0.1mm。3.示教编程时，“手动引导”模式通过______传感器实现对机器人的直接拖动示教。4.安全回路的核心是确保任何______（如急停触发、安全门打开）时，机器人动力电源被切断。5.工业机器人常用的通信协议包括______（用于与PLC通信）和______（用于与视觉系统通信）。6.机器人负载能力不仅与______有关，还与______（如高速运动时负载需降低）相关。四、简答题（每题8分，共32分）1.简述工业机器人示教编程与离线编程的区别及各自适用场景。2.分析谐波减速器与RV减速器在工业机器人中的应用差异。3.说明工业机器人工作站中“用户坐标系”的定义方法及作用。4.列举至少5项工业机器人日常维护的关键内容。五、应用题（共33分）（一）编程题（12分）任务：使用某品牌六轴机器人（支持MoveJ、MoveL、SetDO、WaitDI指令），编写一个从料仓取料（位置A）并放置到传送带（位置B）的搬运程序。要求：初始位置为安全点（P0）；取料时需下压5mm（位置A1为A点正上方100mm，A2为A点正上方5mm，A3为A点）；放料时需上抬5mm（位置B1为B点正上方5mm，B2为B点正上方100mm）；取料前检测料仓物料到位信号（DI1=1），放料后触发传送带启动信号（DO1=1，保持2秒后关闭）。（二）故障诊断题（11分）现象：机器人运行到某轨迹点时突然停止，示教器显示“伺服报警：关节3过流”。请分析可能的故障原因及排查步骤。（三）系统集成题（10分）设计一个包含六轴机器人、视觉检测系统、气动夹具的工件分拣工作站。要求：画出工作站布局示意图（文字描述即可）；说明机器人与视觉系统、气动夹具的通信方式及信号交互逻辑。答案及解析一、单项选择题1.A（重复定位精度强调多次到达同一位置的一致性，绝对定位精度是单次位置与目标的误差）2.A（六轴机器人轴命名通常为S（基轴）、L（大臂）、U（小臂）、R（腕部旋转）、B（腕部俯仰）、T（腕部摆动））3.C（伺服电机因高精度、高响应性成为主流，液压/气压用于特殊场景，步进电机精度较低）4.B（工具坐标系原点需定义在末端执行器的实际工作点，以便准确控制其位置）5.C（过载报警最常见原因为负载超过额定值，速度过高可能触发超速报警）6.B（离线编程通过仿真软件生成轨迹，无需占用机器人本体）7.B（RV减速器承载能力强，用于腰部、大臂等重负载关节；谐波减速器用于腕部等轻负载高精度关节）8.B（安全光栅通过光束遮挡触发机器人急停，防止人员进入危险区）9.C（DO：DigitalOutput，数字输出；DI：DigitalInput）10.B（机器人绝对位置由编码器电池维持，电池耗尽会导致位置数据丢失，需重新标定）二、多项选择题1.ABCD（工业机器人安全措施包括硬件（急停、栅栏）、软件（碰撞检测）、管理（权限分级））2.ABD（谐波减速器体积小、传动比大、精度高，但负载能力低于RV减速器）3.ABC（工业机器人常用运动指令为关节运动（MoveJ）、直线运动（MoveL）、圆弧运动（MoveC））4.ABCD（系统集成需考虑机器人与外围设备（传送带、视觉、夹具、料仓）的协同）5.ABC（轨迹偏差可能由坐标系标定错误、机械间隙（如减速器背隙）、负载变化等引起，负载小于额定值一般不导致偏差）三、填空题1.独立运动轴；62.毫米（mm）3.力矩（或力觉）4.安全触发条件5.Profibus/Profinet；Ethernet/IP（或TCP/IP）6.额定负载；运动速度四、简答题1.区别与场景：示教编程：通过示教器手动移动机器人记录轨迹，操作简单但效率低，适用于小批量、轨迹复杂（如曲面焊接）的场景。离线编程：在计算机上利用CAD模型生成轨迹，不占用机器人本体，效率高但需准确模型，适用于大批量生产或机器人无法停机的场景。2.应用差异：谐波减速器：由柔轮、刚轮、波发生器组成，传动比大（50300）、精度高（背隙<1弧分），但负载能力较低（通常≤50kg），多用于腕部、小臂等轻负载高精度关节。RV减速器：由行星齿轮和摆线针轮组成，结构紧凑、负载能力强（可承受数吨负载），耐冲击，多用于腰部、大臂等重负载关节。3.用户坐标系定义与作用：定义方法：通过示教三个不共线的点（如工件上表面的角点），或使用“三点法”（原点+X轴+XY平面）标定。作用：将机器人运动基准从基坐标系转换为工件实际位置，简化编程（无需因工件位置变化重新示教所有点）。4.日常维护内容：检查减速器润滑油位（每500小时）；清洁伺服电机散热孔（每周）；测试急停按钮及安全光栅功能（每日）；校准工具坐标系（每更换末端执行器后）；检查电缆及接头是否松动（每月）；备份机器人程序（每周）。五、应用题（一）编程题（参考程序）```plaintextP0:安全点（关节坐标）A1:料仓正上方100mm（工具坐标系Z+100mm）A2:料仓正上方5mm（Z+5mm）A3:料仓取料点（Z=0）B1:传送带正上方5mm（Z+5mm）B2:传送带正上方100mm（Z+100mm）程序步骤：1.MoveJP0,v500,fine//初始到安全点2.WaitDIDI1,1//等待物料到位信号3.MoveJA1,v300,fine//快速移动到料仓上方100mm4.MoveLA2,v100,fine//低速下降到上方5mm5.MoveLA3,v50,fine//缓慢下压取料（触发夹具闭合，假设夹具由DO2控制）6.SetDODO2,1//夹紧物料7.MoveLA2,v100,fine//上抬5mm8.MoveJB1,v300,fine//移动到传送带上方5mm9.MoveLB2,v50,fine//下降到放料点10.SetDODO2,0//松开夹具11.MoveLB1,v100,fine//上抬5mm12.SetDODO1,1//触发传送带启动13.WaitTime2//保持2秒14.SetDODO1,0//关闭传送带信号15.MoveJP0,v500,fine//返回安全点```（二）故障诊断题可能原因：关节3减速器损坏（如齿轮磨损、轴承卡滞）；伺服电机电源线短路或接触不良；伺服驱动器故障（如IGBT模块损坏）；关节3负载过大（如末端夹具过重或轨迹规划不合理导致瞬时负载超限）；编码器信号异常（如线路干扰导致反馈错误）。排查步骤：1.手动单轴移动关节3，观察是否卡顿或异响（判断机械部分）；2.检查关节3伺服电机电流（通过示教器监控实时电流值），确认是否超过额定值；3.用万用表检测电机三相绕组电阻及绝缘性（正常应为几欧姆，绝缘≥100MΩ）；4.交换关节3与其他正常关节的伺服驱动器（如将关节3驱动器与关节2驱动器互换），若故障转移至关节2，说明原驱动器损坏；5.检查编码器电缆是否松动或受电磁干扰（可更换屏蔽电缆测试）。（三）系统集成题布局描述：机器人放置于工作站中心，基台高度800mm；视觉相机通过支架安装在机器人右侧，镜头垂直向下，覆盖物料传送带（传送带位于机器人前方1.5m，宽度400mm）；气动夹具安装于机器人法兰盘，夹爪开口方向与传送带运动方向一致；合格料仓位于机器人左侧1m，不合格料仓位于右侧1m，高度与传送带平齐。通信与信号交互：机器人与视觉系统：通过Ethernet/IP协议通信，机器人发送“触发采集”信号（DO3=1），视觉系统返回物料坐标及合格状态（通过TCP报文传输X/Y坐标、角度、OK/NG标志）；