2026年机器人操作员实操考核试题及答案

2026年机器人操作员实操考核试题及答案一、单项选择（每题2分，共10分）1.当六轴机械臂在T1模式下出现“Joint3LimitOverrun”报警，最先应执行的按键组合是A.示教器【Menu】→【Status】→【Reset】B.示教器【Start】+【Hold】3秒C.控制柜【Mode】旋至T2后按【ServoOn】D.示教器【Deadman】松开后重新轻按+【Reset】答案：D解析：T1模式下限位触发属于软限位，松-按Deadman可重新上伺服，系统自检后报警自动消除；A项仅清除历史，B项无效，C项切换模式会丢失当前路径。2.使用ROS2话题监控/robot_status，若发现频率降至1Hz以下，最可能的原因是A.交换机出现广播风暴B.节点QoS策略为RELIABLEC.主控板CPU占用>90%D.激光雷达USB掉线答案：C解析：ROS2默认QoS为RELIABLE，频率下降通常因算力不足；A项会造成丢包而非降频；B项是稳定策略；D项只会影响scan话题。3.在ISO10218-1:2022中，协作机器人动态防护停止的最大允许延迟时间为A.0.5sB.0.2sC.0.05sD.0.02s答案：C解析：2022版将原0.5s缩短至0.05s，对应Cat.3PLd安全等级。4.对AGV进行磁导航示教时，若磁条宽度为30mm，传感器离地最佳高度为A.5mmB.15mmC.25mmD.35mm答案：B解析：15mm处于传感器线性区中点，裕度±10mm，可抗5mm沉降。5.当使用EtherCAT环网，若某一从站电缆松脱，系统最先生成的错误码是A.0x0012B.0x5441C.0x7500D.0x0000答案：B解析：0x5441=“TopologyChanged”，EtherCAT主站会在2ms内检测到断环并报警；0x0012为同步丢失，0x7500为PDO超时，0x0000无意义。二、多项选择（每题3分，共15分，多选少选均不得分）6.关于力控打磨，以下参数可直接写入机器人控制器的有A.接触力阈值B.打磨头转速C.砂带线速度D.六维力传感器IP地址E.工件表面粗糙度Ra答案：A、B、D解析：A、B、D均可通过现场总线下发；C由外部变频器控制；E为检测量，不可写入。7.在数字孪生环境中，若虚拟夹爪出现“ghostcollision”，可能原因包括A.碰撞体网格分辨率低于2mmB.物理引擎步长>2msC.关节PID积分饱和D.夹爪闭合速度>200mm/sE.显卡驱动未开启Vulkan答案：A、B、D解析：网格粗糙、步长过大、速度过快均会穿透；C项导致抖动；E项仅影响渲染。8.对协作机器人进行风险评估时，必须输入的初始参数有A.末端最大速度B.人体胸廓弹性模量C.机器人工作半径D.操作者体重E.末端工具质量答案：A、C、E解析：ISO/TS15066附录A给出默认胸廓模型，无需操作者体重；B、D非必填。9.下列哪些操作会导致机器人零点丢失A.更换伺服电池时控制柜断电B.拆下电机编码器护盖C.在T2模式外接示教器D.更新固件时突然拔掉U盘E.手摇示教超出软限位答案：A、B、D解析：A、B、D均可能使编码器多圈计数清零；C、E不会。10.在ROS2中，下列哪些命令可以实时查看节点图A.ros2nodelistB.ros2topichzC.rqt_graphD.ros2doctorE.ros2runrqt_guirqt_gui答案：A、C、E解析：B测频率；D诊断网络；A、C、E可展示节点与话题拓扑。三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）11.机器人基坐标系+Z方向默认指向地心。答案：×解析：+Z指向天空，与ISO9787一致。12.使用ModbusTCP时，功能码0x10代表写多个保持寄存器。答案：√13.在Gazebo中设置<max_contacts>为0可关闭所有碰撞检测。答案：×解析：0代表无上限，并非关闭。14.当安全等级为PLe时，平均危险失效时间MTTFd必须≥100年。答案：√解析：ISO13849-1表8，PLe对应MTTFd高+DC高+CCF≥65。15.机器人末端安装2D相机时，手眼标定只需9张不同位姿图片即可收敛。答案：×解析：经验值≥15张，9张易陷入局部最优。16.在Python中，使用asyncio.sleep(0)可让出CPU时间片。答案：√17.当激光雷达扫描频率为10Hz时，每帧理论最大点数为57600。答案：×解析：与角分辨率有关，非固定值。18.机器人控制器RTC电池电压低于2.8V时必须更换。答案：√19.在MoveIt中，设置allowed_planning_time越大，路径越短。答案：×解析：时间越大，搜索空间越大，路径可能更优但也可能更长。20.使用EtherNet/IP时，RPI（RequestPacketInterval）最小可设1ms。答案：√四、填空题（每空2分，共20分）21.若六轴机器人关节减速比为160，电机端编码器分辨率为17bit，则单轴理论重复定位精度为________arcmin（保留两位小数）。答案：0.02解析：360°/(2^17×160)×60=0.0206≈0.02arcmin。22.在ROS2中，若节点A以Reliability=Best_effort发布话题/cmd_vel，节点B以Reliability=Reliable订阅，则通信结果为________。答案：无连接解析：QoS策略不兼容，ROS2层拒绝匹配。23.当使用SLS（安全限速）功能时，机器人末端线速度被限制在________mm/s以下（ISO最新值）。答案：250解析：ISO10218-1:2022表4，协作模式SLS≤250mm/s。24.若AGV采用差速模型，轮距380mm，欲实现最小转弯半径0.5m，则内外轮速比应为________:1（保留一位小数）。答案：1.9解析：R=L/2·(v_r+v_l)/(v_r-v_l)，代入R=0.5m，L=0.38m，解得v_r/v_l≈1.9。25.在Python中，将numpy数组a以内存连续方式转置，应使用代码________。答案：a.T.copy(order='C')26.当机器人TCP标定误差为0.5mm时，若焊接板厚2mm，坡口角度45°，则焊缝根部可能出现的最大错位为________mm（保留两位小数）。答案：0.71解析：0.5mm×√2≈0.71mm。27.使用YoloV8n推理一张640×640图片，在RTX3060上耗时________ms（官方平均，保留整数）。答案：12解析：Ultralytics官网数据，FP16精度12ms。28.在Linux实时内核PREEMPT_RT中，线程优先级最大为________。答案：99解析：调度策略SCHED_FIFO最大prio=99。29.当六维力传感器测量噪声为0.05N，采用滑动平均窗口长度10，则理论噪声抑制比为________倍（保留一位小数）。答案：3.2解析：√10≈3.2。30.若机器人控制柜防护等级为IP54，则意味着防尘等级为________，防水等级为________。答案：5；4解析：IP54，第一位5为防尘，第二位4为防溅水。五、实操题（共45分）【场景】某3C工厂需将手机玻璃后盖从料盘取出，经视觉定位后放置于激光打标工位，打标完成后移至AOI检测位，最后下料。整线节拍≤5.5s/件。考生须完成：①数字孪生环境搭建；②手眼标定；③轨迹规划；④安全逻辑；⑤异常恢复；⑥实体验证。平台已预装：RobotStudio2026、ROS2Humble、OpenCV4.10、YoloV8、EtherCAT主站、SafetyoverEtherCAT（FSoE）。硬件：六轴协作臂（6kg）、Robotiq2F-85夹爪、IntelRealSenseL515、激光打标机（ModbusTCP）、AOI相机（GigE）、料盘（3×3阵列）。31.数字孪生环境搭建（7分）要求：a.导入URDF，确保jointlimit与实体一致；b.配置夹爪ROS2Control接口，action服务器响应时间<50ms；c.添加RealSense插件，点云频率≥15Hz；d.设置料盘区域碰撞体，厚度公差±0.2mm；e.提交package.xml、launch.py、录屏。答案与评分：a.URDF中<limit>与铭牌一致，得1分；b.使用FakeCommandInterface+GripperActionController，rostopicdelay测试<50ms，得2分；c.点云实测15.2Hz，得2分；d.碰撞体厚度0.2mm，得1分；e.材料齐全，得1分。32.手眼标定（8分）要求：a.采用眼在手方式，标定板为9×6棋盘格，格距20mm；b.采集20张以上图片，重投影误差<0.05pixel；c.输出外参矩阵、yaml文件；d.在RViz2实时显示点云与TF，误差棒<1mm。答案与评分：a.使用cv2.findChessboardCorners自动采集，得2分；b.误差0.043pixel，得2分；c.yaml格式符合ROS2camera_arvis标准，得2分；d.随机取5点，实测最大偏差0.8mm，得2分。33.轨迹规划（10分）要求：a.采用MoveIt2，规划Pick→Mark→AOI三段轨迹，总时间≤4.8s；b.速度缩放系数≥0.8，加速度≥0.7；c.打标工位须力控保持，接触力8±0.5N；d.提交move_group.py、STLs、录屏。答案与评分：a.三段总时间4.62s，得3分；b.缩放0.82/0.75，得2分；c.采用力控插件，实测力7.9N，得3分；d.材料完整，得2分。34.安全逻辑（8分）要求：a.配置FSoE，实现PLd；b.进入打标舱门须双通道安全开关；c.若安全门被打开，机器人须在0.5s内停止并输出SafeTorqueOff；d.提供安全逻辑梯形图、FSoE报文录波。答案与评分：a.使用TwinSAFE，安全链响应18ms，得2分；b.双通道互检，得2分；c.实测停止时间0.42s，得2分；d.报文无丢包，得2分。35.异常恢复（7分）要求：a.模拟打标机Modbus超时，机器人须暂停并提示，超时30s后自动弃料；b.弃料轨迹不得与正常轨迹冲突；c.提供异常日志、恢复按钮、录屏。答案与评分：a.超时触发弃料，得3分；b.弃料轨迹经碰撞检测无冲突，得2分；c.日志含时间戳、错误码0x8006，得2分。36.实体验证（5分）要求：a.将数字孪生轨迹下载至实体臂，连续运行10件；b.节拍≤5.5s，玻璃无破损、无偏移；c.提交MES扫码记录、实体录屏。答案与评分：a.下载成功，得2分；b.平均节拍5.3s，无破损，得3分。六、计算与简答题（共10分）37.已知机器人末端负载1kg，质心偏移80mm，关节4减速比120，电机转子惯量120×10⁻⁶kg·m²，求关节4额外惯量负载比（保留百分整数）。（5分）答案：J_load=1kg×(0.08m)²=6.4×10⁻³kg·m²J_motor=120×10⁻⁶kg·m²减速比N=120折算到电机轴J_load’=J_load/N²=6.4×10⁻³/14400=0.444×10⁻⁶kg·m²惯量比=J_load’/J_motor=0.444/120≈0.37%答：0%。（百分整数）38.简述为何在FSoE中采用“黑色通道”机制，并给出其CRC多项式。（5分）答案：黑色通道指安全报文作为普通数据在标准EtherCAT帧内传输，不依赖交换机安全功能，从而兼容现有基础设施；接收端独立校验安全完整性。CRC多项式为0x4C11DB7（CRC-32/MPEG-2），可检测5位随机错误与所有奇数位错误，满足SIL3要求。七、代码阅读与调试（共10分）39.以下Python片段用于控制夹爪，运行时报错“GripperCommandcannotbeimported”。请指出至少两处错误并给出修正。（5分）```pythonfromcontrol_msgs.msgimportGripperCommandimportrospyrospy.init_node('grip')cmd=GripperCommand()cmd.position=0.8cmd.max_effort=50pub=rospy.Publisher('/gripper_cmd',GripperCommand,queue_size=1)pub.publish(cmd)```答案：错误1：ROS2环境却使用rospy，应改为rclpy；错误2：话题未声明QoS，ROS2默认QoS不兼容；错误3：未spin节点，消息可能未发出。修正：```pythonimportrclpyfromrclpy.nodeimportNodefromcontrol_msgs.actionimportGripperCommandfromrclpy.actionimportActionClientclassGripperNode(Node):def__init__(self):super().__init__('grip')self.cli=ActionClient(self,GripperCommand,'/gripper_cmd')self.cli.wait_for_server()goal=GripperCommand.Goal()mand.position=0.8mand.max_effort=50.0self.cli.send_goal_async(goal)rclpy.init()g=GripperNode()rclpy.spin_once(g,timeout_sec=1)rclpy.shutdown()```40.阅读以下MoveIt2C++片段，指出导致轨迹抖动的原因，并给出修改方案。（5分）```cppmove_group_interface.setMaxVelocityScalingFactor(1.0);move_group_interface.setPlanningTime(0.1);move_group_interface.setNumPlanningAttempts(1);```答案：抖动原因：规划时间过短（0.1s），搜索空间不足，导致路径不平滑；尝试次数为1，无冗余。修改：setPlanningTime≥5s；setNumPlanningAttempts≥10；并启用路径简化器：```cppmoveit_msgs::msg::TrajectoryConstraintstc;tc.constraints.push_back(...);move_group_interface.setTrajectoryConstraints(tc);```八、综合设计（共10分）41.工厂要求新增“双机协作”工位，机器人A负责上料，机器人B负责打螺丝，二者共享1.2m×0.8m协作区。请设计一套基于ROS2的分布式锁机制，确保：①任意时刻仅一台机器人进入协作区；②若A在区内掉线，B可超时抢占；③支持手动急停复位。要求：给出节点图、话题与消息格式、时序图、关键代码片段（Python或C++）。答案：节点图：/lock_manager（仲裁节点）/robot_a/driver/robot_b/driver/emergency_stop（硬件DI）话题：/coordination/lock_request(Custom:uint8robot_id,timestamp,geometry_msgs/Polygonfootprint)/coordination/lock_grant(Custom:uint8robot_id,boolgranted,timeexpiry)/coordination/heartbeat(Empty,10Hz)时序：1.A请求→Manager检查空闲→Grant→A发布heartbeat；2.A断线>0.5s无heartbeat→Managerrevoke→B请求→Grant；3.急停按下→Manager清空所有锁→需手动复位按钮→重新请求。关键代码（Python）：```pythonclassLockManager(Node):def__init__(self):super().__init__('lock_manager')self.lock=Noneself.last_hb={}self.sub_req=self.create_subscription(LockRequest,'/coordination/lock_request',self.cb_req,10)self.