2026年工业机器人设计与应用工程师技能竞赛题

2026年工业机器人设计与应用工程师技能竞赛题一、单选题（每题2分，共20题，合计40分）注：以下题目聚焦智能制造、工业机器人应用及设计优化，结合长三角地区制造业特点（如汽车、电子信息等产业需求）。1.在工业机器人负载率计算中，若某机器人最大负载为10kg，实际搬运工件质量为6kg，其负载率为（）。A.50%B.60%C.70%D.80%2.以下哪种传感器常用于检测工业机器人末端执行器与工件的接触力？（）A.位移传感器B.超声波传感器C.力/力矩传感器D.温度传感器3.在机器人关节运动学逆解计算中，若要求机器人精确到达三维空间中的目标点（x=1,y=2,z=3），需解算（）。A.正运动学方程B.逆运动学方程C.静态力平衡方程D.动态力平衡方程4.长三角地区某汽车零部件企业采用六轴工业机器人进行装配作业，为提高效率，应优先考虑（）。A.增加机器人运行速度B.优化机器人工作路径C.减少机器人负载质量D.降低机器人重复定位精度5.在机器人控制系统设计中，以下哪种算法可用于优化多机器人协同作业的避障路径？（）A.Dijkstra算法B.A算法C.PID控制算法D.卡尔曼滤波算法6.若某工业机器人控制系统采用EtherCAT总线通信，其最大传输延迟约为（）。A.10μsB.100μsC.1msD.10ms7.在机器人视觉引导装配任务中，若要求识别不同颜色的小零件，应选用哪种图像处理方法？（）A.灰度化处理B.彩色空间转换C.形态学边缘检测D.主成分分析（PCA）8.某电子制造企业使用工业机器人进行PCB板拾取作业，为防止工件掉落，末端执行器应采用（）。A.真空吸盘B.橡胶吸盘C.夹爪式手爪D.气动夹爪9.在机器人关节扭矩计算中，若某关节电机输出力矩为50N·m，传动比i=10，其末端负载产生的实际扭矩为（）。A.5N·mB.50N·mC.500N·mD.5000N·m10.长三角地区某工业机器人应用场景中，为减少振动对精密装配的影响，应采用（）。A.提高机器人运行速度B.增加机器人减震装置C.降低机器人工作负载D.使用刚性较高的机器人结构二、多选题（每题3分，共10题，合计30分）注：题目涉及机器人系统集成、故障诊断及智能化应用，结合制造业实际案例。11.在工业机器人系统集成过程中，以下哪些属于安全防护措施？（）A.安全围栏B.急停按钮C.光电保护装置D.机器人自动重启动功能12.若某工业机器人出现关节抖动现象，可能的原因包括（）。A.电机参数设置不当B.传动机构间隙过大C.控制器采样频率过低D.机器人负载不平衡13.在机器人视觉检测系统中，为提高缺陷识别准确率，可采用的算法包括（）。A.支持向量机（SVM）B.卷积神经网络（CNN）C.K最近邻算法（KNN）D.决策树算法14.长三角地区某半导体厂使用工业机器人进行晶圆搬运，为提高稳定性，应考虑（）。A.增加机器人惯性质量B.使用高精度编码器C.优化路径规划算法D.提高机器人动态响应速度15.在机器人控制系统调试中，以下哪些属于常见故障诊断方法？（）A.信号追踪法B.替换法C.隔离法D.逻辑分析法16.若某工业机器人采用示教编程方式，其优点包括（）。A.编程简单直观B.适用于复杂轨迹C.不依赖数学模型D.易于修改程序17.在多机器人协同作业场景中，为避免碰撞，可采用的策略包括（）。A.时间分区B.空间分割C.动态避障算法D.机器人力控技术18.在机器人电气系统设计中，以下哪些属于常见干扰源？（）A.高频电磁干扰B.机械振动C.温度变化D.接地不良19.若某工业机器人用于物流分拣任务，其性能指标应重点关注（）。A.定位精度B.运行速度C.负载能力D.节拍时间20.在机器人智能化应用中，以下哪些技术具有发展潜力？（）A.机器学习B.5G通信C.云计算D.数字孪生三、简答题（每题5分，共6题，合计30分）注：题目结合长三角地区制造业需求，考察机器人设计、应用及优化能力。21.简述工业机器人关节扭矩计算的基本原理及其在负载分析中的应用。22.长三角地区某汽车制造企业使用工业机器人进行焊接作业，为提高焊接质量，应如何优化机器人路径规划？23.在机器人视觉引导装配任务中，若工件位置存在随机变化，应如何设计视觉系统以适应不同情况？24.简述工业机器人控制系统中的PID控制算法及其参数整定方法。25.若某工业机器人用于电子元件抓取任务，为防止工件掉落，应如何设计末端执行器？26.结合长三角地区制造业发展趋势，简述工业机器人智能化应用的未来方向。四、计算题（每题10分，共2题，合计20分）注：题目涉及机器人运动学、动力学及负载计算，考察实际工程应用能力。27.某六轴工业机器人工作空间范围为X[-1,1],Y[-1,1],Z[0,2]，其末端执行器质量为5kg，若要求搬运一个10kg的工件，计算机器人最大可达负载时的垂直举升高度（忽略重力影响）。28.某工业机器人关节参数如下：关节1（θ1）=30°，关节2（θ2）=45°，L1=0.5m，L2=0.3m。计算末端执行器在笛卡尔坐标系中的位置坐标（x,y,z）。五、论述题（10分）注：题目考察机器人系统集成及优化能力，结合长三角地区制造业实际案例。结合长三角地区汽车、电子信息等产业特点，论述工业机器人系统集成过程中应重点关注哪些技术环节，并提出优化建议。答案与解析一、单选题答案1.B2.C3.B4.B5.B6.B7.B8.A9.A10.B解析：2.力/力矩传感器用于检测接触力，其他选项与力检测无关。5.A算法适用于路径规划，Dijkstra算法适用于无权图，PID和卡尔曼滤波不直接用于路径优化。9.扭矩计算公式：实际扭矩=电机扭矩×传动比，故50N·m×10=500N·m（末端负载）。二、多选题答案11.ABC12.ABCD13.AB14.ABCD15.ABCD16.ABCD17.ABCD18.ABD19.ABCD20.ABCD解析：13.SVM和CNN适用于缺陷识别，KNN和决策树不适用于图像处理。18.高频电磁干扰、机械振动和接地不良属于干扰源，温度变化不直接造成电气干扰。三、简答题答案21.关节扭矩计算原理：关节扭矩=负载重力×力臂×sin(关节角度)+负载惯性力×加速度。应用：通过计算扭矩可校核电机选型，避免过载。22.焊接路径优化：采用样条插补算法平滑路径，减少摆动；优化焊接顺序减少空行程；利用离线编程软件预览碰撞。23.视觉系统设计：采用自适应阈值算法处理不同光照；使用模板匹配或深度学习识别随机位置工件；结合传感器融合提高鲁棒性。24.PID控制算法及参数整定：PID公式：u(t)=Kpe(t)+Ki∫e(t)dt+Kdde(t)/dt。参数整定：采用Ziegler-Nichols方法逐步调整Kp、Ki、Kd。25.末端执行器设计：采用真空吸盘（适用于平滑表面）；优化吸盘结构提高吸附力；增加缓冲垫减少冲击。26.智能化应用方向：工业互联网（边缘计算+5G）、人机协作、柔性制造单元、数字孪生技术。四、计算题答案27.垂直举升高度计算：最大负载=机器人自重+工件质量=5kg+10kg=15kg。举升高度受关节行程限制，Z=2m为最大值。28.笛卡尔坐标计算：x=L1×cosθ1×cosθ2=0.5×cos30°×cos45°≈0.366m；y=L1×sinθ1×cosθ2=0.5×sin30°×cos45°≈0.176m；z=L1×sinθ1+L2×sinθ2=0.5×sin30°+0.3×sin45°≈0.515m。五、论述题答案工业机器人系统集成优化建议：1.需求分析：-结合长三角汽车、电子信息产业特点，明确精度、节拍、负载要求。-例如汽车行业需高刚性焊接机器人，电子信息行业需微精度装配机器人。2.硬件选型：-选用负载能力匹配的机器人（如汽车行业需≥20kg负载），采用IP65防护等级适应工业环境。3.软件优化：-利用离线编程软件（如ABBRobotStudio）