2025年工业机器人系统运维员模拟测试卷及答案

2025年工业机器人系统运维员模拟测试卷及答案一、单项选择题（共20题，每题1分，共20分）1.工业机器人重复定位精度的常用单位是（）A.毫米（mm）B.微米（μm）C.纳米（nm）D.英寸（in）2.以下不属于工业机器人三大核心部件的是（）A.减速器B.伺服电机C.控制器D.示教器3.六轴工业机器人的第4轴通常控制（）A.腕部旋转B.手臂水平摆动C.大臂俯仰D.小臂伸缩4.工业机器人使用的RV减速器主要用于（）A.高转速、低扭矩场景B.低转速、高扭矩场景C.高精度、低负载场景D.大行程、低精度场景5.以下哪种传感器常用于工业机器人的碰撞检测（）A.光电传感器B.力/力矩传感器C.激光测距传感器D.视觉传感器6.工业机器人示教编程时，“增量模式”的最小移动单位通常为（）A.1mmB.0.1mmC.0.01mmD.0.001mm7.某工业机器人的额定负载为20kg，其末端执行器自重5kg，则实际可抓取工件的最大重量为（）A.20kgB.15kgC.25kgD.取决于工作半径8.工业机器人的“零点校准”是为了（）A.确认各轴初始位置B.调整电机转速C.优化路径规划D.更新控制器程序9.以下不属于工业机器人安全防护装置的是（）A.急停按钮B.安全光栅C.机械限位块D.伺服驱动器10.工业机器人在自动运行模式下，示教器的“使能开关”需保持（）A.完全按下B.半按下（中间档位）C.松开D.任意状态均可11.某六轴机器人的DH参数表中，“θi”表示（）A.连杆长度B.连杆扭角C.关节转角D.连杆偏移量12.工业机器人的“TCP”（工具中心点）校准通常需要（）A.1个基准点B.3个基准点C.5个基准点D.7个基准点13.以下哪种通信协议常用于工业机器人与PLC的实时数据交互（）A.ModbusRTUB.ProfibusDPC.WiFiD.蓝牙14.工业机器人伺服电机的“过载保护”通常通过（）实现A.温度传感器B.电流传感器C.编码器D.制动器15.工业机器人运行中出现“电机过热报警”，最可能的原因是（）A.减速器润滑不足B.编码器故障C.负载超过额定值D.示教器电池电量低16.以下工业机器人品牌中，属于日本品牌的是（）A.ABBB.KUKAC.FANUCD.埃斯顿17.工业机器人的“轨迹规划”主要涉及（）A.关节空间路径生成B.工具坐标系定义C.安全区域设置D.伺服参数调整18.某机器人的最大工作半径为1500mm，其末端执行器长度为200mm，则其实际可到达的最远距离为（）A.1500mmB.1700mmC.1300mmD.取决于关节角度19.工业机器人的“用户坐标系”是（）A.以机器人底座为原点的坐标系B.以工具末端为原点的坐标系C.自定义的工件坐标系D.以地面为原点的全局坐标系20.工业机器人日常维护中，“润滑周期”通常根据（）确定A.运行时间B.环境温度C.负载大小D.以上均是二、多项选择题（共10题，每题2分，共20分。多选、错选不得分，少选得1分）1.工业机器人的驱动方式包括（）A.液压驱动B.气压驱动C.电动驱动D.磁悬浮驱动2.以下属于工业机器人常用编程语言的是（）A.RAPID（ABB）B.KRL（KUKA）C.C++D.JAVA3.工业机器人的“安全等级”通常由（）决定A.负载能力B.运行速度C.工作环境D.防护等级（IP）4.伺服系统的组成包括（）A.伺服电机B.伺服驱动器C.编码器D.减速器5.工业机器人故障诊断的常用方法有（）A.观察法（听、看、闻）B.替换法（更换备件）C.软件诊断（读取报警代码）D.暴力拆解6.以下属于工业机器人机械系统维护内容的是（）A.检查减速器油位B.清洁导轨滑块C.校准编码器零点D.更新控制程序7.工业机器人与外部设备通信时，需配置的参数包括（）A.通信协议B.波特率C.IP地址（若为以太网）D.传感器型号8.工业机器人“奇点”通常出现在（）A.大臂与小臂成180°直线时B.腕部三轴线重合时C.机器人处于最大工作半径边缘时D.任意关节角度9.以下可能导致工业机器人重复定位精度下降的原因有（）A.减速器磨损B.伺服电机编码器故障C.底座安装松动D.示教器电池电量低10.工业机器人安全操作规范包括（）A.进入工作区域前关闭机器人动力B.多人协作时使用“锁止挂牌”C.自动运行时保持安全距离D.用手直接触碰运行中的电机三、填空题（共10题，每题1分，共10分）1.工业机器人的“自由度”是指其能够独立运动的__________数量。2.常用的工业机器人减速器类型包括RV减速器和__________。3.工业机器人的“重复定位精度”是指多次到达同一位置时的__________偏差。4.示教器的主要功能是__________和监控机器人运行状态。5.工业机器人的“急停按钮”按下后，会切断__________电源。6.伺服电机的“编码器”用于反馈电机的__________和转速信息。7.工业机器人的“工具坐标系”（TCP）需通过__________校准确定。8.工业机器人与PLC通信时，常用的I/O信号包括数字输入（DI）、数字输出（DO）、__________和模拟输出（AO）。9.工业机器人的“碰撞检测”可通过__________传感器或软件算法实现。10.工业机器人的“维护周期”通常分为日常维护、__________维护和年度维护。四、简答题（共5题，每题6分，共30分）1.简述工业机器人“零点校准”的操作步骤及注意事项。2.列举工业机器人伺服系统常见故障现象及对应的排查方法。3.说明工业机器人“用户坐标系”的定义方法及应用场景。4.对比工业机器人“示教编程”与“离线编程”的优缺点。5.工业机器人运行中突然停机，屏幕显示“过载报警”，请分析可能的原因及解决措施。五、应用题（共5题，共20分）1.坐标系变换计算（4分）已知工业机器人基坐标系（Base）下有一点P的坐标为（200,150,100），工具坐标系（Tool）相对于基坐标系的位姿为：平移向量（50,30,20），旋转矩阵（绕Z轴旋转30°）。求点P在工具坐标系下的坐标（结果保留两位小数）。（注：绕Z轴旋转30°的旋转矩阵为：\[R_z(30°)=\begin{bmatrix}\cos30°&\sin30°&0\\\sin30°&\cos30°&0\\0&0&1\\\end{bmatrix}\]）2.故障分析（4分）某六轴工业机器人在搬运工件时，末端执行器出现抖动，且轨迹偏差超过0.5mm。请列出至少4项可能的原因及对应的排查方法。3.维护方案设计（4分）设计一份工业机器人月度维护记录表，需包含至少6项关键维护内容及标准要求。4.编程指令应用（4分）使用ABB机器人RAPID语言编写一段程序，要求：机器人从起点（StartPos）以线性运动（MoveL）到达目标点（TargetPos），速度为200mm/s，工具为Tool1，运行前检查急停按钮状态（变量：EStopStatus，0为正常，1为触发）。5.安全规范综合应用（4分）某工厂需将一台负载50kg的六轴机器人部署到生产线，简述从安装到调试阶段需执行的安全措施（至少6项）。参考答案及解析一、单项选择题1.A（重复定位精度通常以毫米为单位，高精度机器人可能用微米，但工业场景常用毫米）2.D（三大核心部件为减速器、伺服电机、控制器）3.A（第4轴控制腕部旋转，第1轴控制底座旋转，第2轴大臂俯仰，第3轴小臂俯仰）4.B（RV减速器用于低转速、高扭矩场景，如关节驱动；谐波减速器用于轻负载、高精度场景）5.B（力/力矩传感器直接检测接触力，用于碰撞检测；光电传感器用于测距或计数）6.B（增量模式最小单位通常为0.1mm，部分高精度机器人可达0.01mm）7.D（额定负载与工作半径相关，半径越大，实际负载能力越低）8.A（零点校准确认各轴初始位置，确保编码器数据与机械位置一致）9.D（伺服驱动器是控制部件，非安全防护装置）10.B（自动运行时需半按下使能开关，完全按下会触发急停）11.C（DH参数中θi为关节转角，ai为连杆长度，αi为连杆扭角，di为连杆偏移量）12.B（TCP校准通常需要3个不同角度的基准点，通过球面拟合确定中心点）13.B（ProfibusDP是工业现场总线，支持实时通信；ModbusRTU速度较慢）14.B（伺服电机通过电流传感器检测过载，电流超过阈值触发保护）15.C（负载过大导致电机电流升高，发热增加；润滑不足会导致减速器异响）16.C（FANUC是日本品牌，ABB（瑞士）、KUKA（德国）、埃斯顿（中国））17.A（轨迹规划生成关节空间或笛卡尔空间的路径，涉及速度、加速度规划）18.A（最大工作半径已包含末端执行器长度，实际可到达距离不超过该值）19.C（用户坐标系是自定义的工件坐标系，便于编程时以工件为参考）20.D（润滑周期需综合运行时间、负载、环境温度等因素）二、多项选择题1.ABC（工业机器人驱动方式主要为液压、气压、电动，磁悬浮未普及）2.AB（RAPID是ABB语言，KRL是KUKA语言；C++/JAVA用于离线编程或上层系统）3.BCD（安全等级与速度、环境、防护等级相关，与负载无直接关系）4.ABC（伺服系统包括电机、驱动器、编码器；减速器是传动部件）5.ABC（暴力拆解会损坏设备，不属于规范诊断方法）6.AB（机械维护包括润滑、清洁；编码器校准属电气维护，程序更新属软件维护）7.ABC（通信参数需配置协议、波特率、IP（以太网）；传感器型号不影响通信）8.ABC（奇点出现在关节角度导致雅可比矩阵奇异时，如直线或轴线重合）9.ABC（减速器磨损、编码器故障、底座松动均影响精度；示教器电池不影响）10.ABC（触碰运行中的电机可能导致触电或烫伤，违反安全规范）三、填空题1.独立运动轴2.谐波减速器3.位置4.编程（或示教）5.动力（或主）6.位置（或角度）7.四点法（或三点法）8.模拟输入（AI）9.力/力矩10.季度（或月度）四、简答题1.零点校准步骤：①确认机器人处于断电状态；②手动将各轴移动至机械零点标记位置；③通电后通过示教器进入校准界面，选择“重置零点”；④系统自动读取编码器数据并存储。注意事项：校准前需清洁关节轴，避免外力干扰；校准后需测试运行，确认各轴位置正确；若机械结构有调整（如更换减速器），需重新校准。2.常见故障及排查：故障1：电机不转动，报警“无反馈信号”。排查：检查编码器连线是否松动，更换编码器或电缆。故障2：电机异响，温度过高。排查：检查负载是否超限，确认减速器润滑状态，测试电机绝缘性能。故障3：速度不稳定，轨迹偏差大。排查：检测伺服驱动器参数（如增益、滤波），检查电网电压是否稳定。3.用户坐标系定义方法：通过示教器选择“用户坐标系”功能，在工件上选取3个不共线的基准点（如工件原点、X轴方向点、Y轴方向点），系统自动计算坐标系参数。应用场景：当工件位置或方向与机器人基坐标系不一致时（如旋转工作台、倾斜安装的工件），使用用户坐标系可简化编程，避免频繁调整目标点坐标。4.示教编程vs离线编程：示教编程优点：操作简单，实时性强，适合小批量、短周期任务；缺点：占用机器人运行时间，精度受示教人员影响，无法处理复杂轨迹。离线编程优点：不占用生产时间，可模拟复杂路径，支持三维建模；缺点：需要专业软件，对操作人员技术要求高，需准确的机器人及环境模型。5.过载报警原因及解决：可能原因：①工件重量超过额定负载；②机器人运行路径中存在机械卡阻（如导轨异物）；③伺服驱动器参数设置错误（如扭矩限制过高）；④减速器润滑不足导致摩擦增大。解决措施：①检查工件重量，更换轻负载末端执行器；②停机检查机械结构，清理卡阻物；③重置伺服参数至出厂值，重新调试；④补充减速器润滑油，测试运行。五、应用题1.坐标系变换计算工具坐标系相对于基坐标系的齐次变换矩阵为：\[T_{Base→Tool}=\begin{bmatrix}\cos30°&\sin30°&0&50\\\sin30°&\cos30°&0&30\\0&0&1&20\\0&0&0&1\\\end{bmatrix}\]点P在基坐标系下的齐次坐标为\(P_{Base}=[200,150,100,1]^T\)。工具坐标系下的坐标\(P_{Tool}=T_{Base→Tool}^{1}\cdotP_{Base}\)。由于\(T^{1}\)为逆变换（旋转矩阵转置+负平移），计算得：\(x'=(20050)\cos30°+(15030)\sin30°=150×0.866+120×0.5≈129.9+60=189.90\)\(y'=(20050)\sin30°+(15030)\cos30°=150×0.5+120×0.866≈75+103.92=28.92\)\(z'=10020=80\)最终坐标：（189.90,28.92,80）2.末端抖动及轨迹偏差原因原因1：减速器齿轮磨损。排查：检查减速器油液是否浑浊，更换油液后测试振动值。原因2：伺服电机编码器松动。排查：用示波器检测编码器信号，重新固定或更换编码器。原因3：末端执行器安装不平衡。排查：用动平衡仪检测，调整配重块。原因4：机器人底座地脚螺栓松动。排查：用水平仪检查底座水平度，重新紧固螺栓。3.月度维护记录表|维护项目|标准要求|检查结果（√/×）|备注|||||||减速器油位检查|油位在上下刻度线之间，油液无浑浊||型号：住友RV20E||导轨滑块清洁润滑|无异物，润滑脂均匀覆盖滑动面||润滑脂型号：MobilXHP222||伺服电机温度检测|运行时温度≤60℃（环境25℃）||红外测温仪测量||电缆接头紧固|无松动，绝缘层无破损||重点检查动力电缆||急停按钮功能测试|按下后3s内停机，报警信息正确||测试3次取平均值||工具坐标系校准|重复定位精度≤0.1mm||使用TCP校准工具|