工业机器人考试题库及答案

工业机器人考试题库及答案一、单项选择题（每题1分，共30分。每题只有一个正确答案，请将正确选项的字母填入括号内）1.工业机器人最常用的运动学建模方法是（）。A.拉格朗日法B.牛顿欧拉法C.齐次变换矩阵法D.卡尔曼滤波法答案：C2.在示教再现模式下，机器人重复定位精度的主要影响因素是（）。A.伺服电机温漂B.减速器回程间隙C.基座振动D.末端负载惯量答案：B3.六轴串联机器人逆运动学求解出现多组解时，优先选取的准则通常不包括（）。A.最短行程准则B.最小能量准则C.最大刚度准则D.最小脉动准则答案：C4.下列现场总线中，实时性最高的是（）。A.DeviceNetB.PROFINETIRTC.CCLinkD.ModbusTCP答案：B5.当机器人末端执行器需要恒力打磨时，最适合的力控策略是（）。A.位置速度双闭环B.阻抗控制C.前馈力补偿D.PID力闭环答案：B6.在机器人离线编程中，碰撞检测算法最常采用的空间分割方法是（）。A.BSP树B.八叉树C.KD树D.四叉树答案：B7.机器人关节伺服驱动器电流环带宽一般高于速度环带宽的（）倍。A.2～3B.4～5C.6～8D.10以上答案：A8.对于SCARA机器人，其动力学模型中耦合惯性矩阵的非零元素个数为（）。A.4B.6C.10D.16答案：B9.在机器人视觉抓取中，若采用EyeinHand方案，手眼标定求解的是（）。A.相机内参B.机器人基坐标系到相机坐标系的变换C.机器人末端到相机坐标系的变换D.相机畸变参数答案：C10.机器人安全等级PLe对应的平均危险失效时间要求为（）。A.10～30年B.30～50年C.50～100年D.100年以上答案：C11.当机器人采用离线编程时，若工件坐标系误差大于0.5mm，应优先采用的补偿技术是（）。A.视觉二次定位B.激光跟踪仪标定C.三点法重标定D.关节微分校准答案：A12.在机器人打磨抛光工艺中，若材料去除率与接触力呈线性关系，则该过程属于（）。A.普雷斯顿区B.赫兹接触区C.塑性变形区D.断裂去除区答案：A13.机器人末端最大加速度主要受限于（）。A.电机峰值转矩B.减速器最大输入转速C.机械臂奇异位形D.基座螺栓预紧力答案：A14.下列哪种误差属于机器人系统级误差（）。A.减速器回程间隙B.连杆加工公差C.伺服电机零漂D.基座安装倾斜答案：D15.在ROS中，用于描述机器人关节极限的文件格式是（）。A.URDFB.SRDFC.YAMLD.launch答案：B16.机器人关节绝对式编码器采用17位单圈+12位多圈，其最大可记录圈数为（）。A.4096B.8192C.16384D.32768答案：A17.当机器人采用力/位混合控制时，其选择矩阵S通常满足（）。A.S+ST=IB.S2=SC.ST=SD.S+S=I答案：B18.机器人末端执行器质量为2kg，重心偏移100mm，绕Z轴附加惯量为0.05kg·m²，则其首次安装时必须进行的参数更新是（）。A.关节软限位B.负载惯量矩阵C.减速比D.电机热模型答案：B19.在机器人弧焊应用中，摆动轨迹采用正弦叠加三角波，其目的是（）。A.增加熔宽B.减少咬边C.提高熔深D.降低热输入答案：B20.机器人基坐标系定义为X轴指向J1轴零位方向，Z轴垂直向上，则J2连杆长度为100mm时，J2坐标系原点在基坐标系中的初始坐标为（）。A.(100,0,0)B.(0,100,0)C.(0,0,100)D.(100,100,0)答案：A21.机器人伺服驱动器报“EncoderBatteryLow”时，最优先的处置措施是（）。A.更换电池并重新回零B.重启控制器C.切换至扭矩模式D.降低运行速度答案：A22.在机器人运动指令中，使用CIRC方式过点，其逼近半径值越大，则实际路径（）。A.越接近示教点B.越远离示教点C.速度越低D.加速度越大答案：B23.机器人动力学参数辨识实验中，最优激励轨迹采用（）准则设计。A.D最优B.A最优C.E最优D.G最优答案：A24.当机器人采用双机协调焊接时，若从机滞后主机时间Δt，则Δt应满足（）。A.Δt≥0B.Δt≤0C.Δt=0D.任意值答案：A25.机器人末端六维力传感器串扰系数通常要求小于（）。A.1%B.2%C.5%D.10%答案：B26.在机器人搬运易碎玻璃时，最适合的末端接口机械结构是（）。A.气动夹爪B.真空吸盘阵列C.伺服电动夹爪D.电磁铁答案：B27.机器人关节采用谐波减速器时，其传动误差主要来源于（）。A.柔轮弹性变形B.刚轮齿形误差C.波发生器轴承间隙D.以上全部答案：D28.机器人控制器采用EtherCAT周期为1ms，若同步抖动大于（）μs则认为同步失效。A.1B.10C.100D.1000答案：B29.在机器人激光切割中，若焦点直径为0.1mm，则其对应瑞利长度约为（）mm。A.0.5B.1.2C.2.5D.5.0答案：B30.机器人安全围栏高度最低不得低于（）mm。A.1200B.1400C.1600D.1800答案：B二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，请将所有正确选项的字母填入括号内，漏选、错选均不得分）31.下列属于机器人奇异位形的有（）。A.腕部奇异B.肩部奇异C.肘部奇异D.基座奇异答案：A、B、C32.机器人视觉系统采用张正友标定法时，需要已知的信息包括（）。A.标定板特征点世界坐标B.相机内参初值C.标定板图像角点像素坐标D.机器人基坐标系答案：A、C33.下列关于机器人拖动示教的说法正确的有（）。A.需开启力矩前馈B.需关闭位置环C.需实时估计外力D.需降低伺服刚度答案：A、C、D34.机器人末端执行器采用伺服电动夹爪的优点包括（）。A.力控精度高B.响应快C.无需气源D.成本低答案：A、B、C35.机器人工作站安全回路中，必须接入的元件有（）。A.安全门开关B.急停按钮C.安全PLCD.伺服使能继电器答案：A、B、C、D36.下列属于机器人离线编程软件的有（）。A.RobotStudioB.ROBOGUIDEC.DELMIAD.SolidWorks答案：A、B、C37.机器人关节电机常用的制动器类型有（）。A.永磁式B.弹簧加压式C.电磁释放式D.涡流式答案：B、C38.机器人采用力控打磨时，影响材料去除率的因素包括（）。A.接触力B.进给速度C.磨粒粒度D.工件硬度答案：A、B、C、D39.下列关于机器人TCP标定的说法正确的有（）。A.四点法可标定TCP位置B.六点法可标定TCP姿态C.需使用尖锥工具D.需保持机器人基坐标系不变答案：A、B、D40.机器人控制器实时操作系统需满足的条件有（）。A.微秒级中断延迟B.优先级反转避免C.内存动态分配D.时间片轮转调度答案：A、B三、填空题（每空1分，共30分）41.机器人运动学正解的数学基础是________变换，其维度为________阶方阵。答案：齐次，442.若机器人关节最大速度为180°/s，减速比为100，则电机侧最大转速为________r/min。答案：300043.机器人动力学方程中，科氏力与离心力项由________矩阵描述，其维度为________。答案：C(q,q̇)，n×n44.在机器人视觉中，若相机分辨率为2048×1536，像元尺寸为3.45μm，则传感器靶面宽度为________mm。答案：7.065645.机器人末端力传感器测量值为(Fx,Fy,Fz,Mx,My,Mz)，若力作用点偏移向量r=(0,0,100)mm，则Mx=________N·m。答案：Fy×0.146.机器人关节采用17位绝对编码器，其角分辨率为________角秒。答案：19.8947.机器人路径规划中，采用梯形速度曲线时，若最大加速度为5m/s²，匀速段速度为1m/s，则加速段时间为________s。答案：0.248.机器人安全等级CAT3要求单故障安全概率≥________%。答案：9949.机器人激光焊缝跟踪系统，若激光器波长为650nm，焊缝宽度为1mm，则光学系统放大倍率应设计为________倍，以保证10像素覆盖。答案：0.15450.机器人采用离线编程，若工件坐标系误差为0.3mm，视觉系统重复精度为0.05mm，则总定位误差为________mm。答案：0.3551.机器人伺服电机额定功率1kW，额定转速3000r/min，则额定转矩为________N·m。答案：3.1852.机器人减速器回程间隙为1arcmin，则在连杆长度500mm处产生的末端位置误差为________mm。答案：0.14553.机器人控制柜防护等级IP54中，5表示________，4表示________。答案：防尘，防溅水54.机器人采用EtherCAT，帧长为1518Byte，波特率1Gbps，则理论最小周期为________μs。答案：12.1455.机器人末端执行器质量2kg，重心偏移50mm，绕Y轴惯量0.02kg·m²，则其惯性张量Iyy=________kg·m²。答案：0.0256.机器人关节采用谐波减速器，减速比为120，效率为75%，则电机侧惯量折算到关节侧的倍率为________。答案：1/1440057.机器人视觉抓取中，若采用SIFT特征，提取128维描述子，图像尺寸为640×480，则特征点数量上限为________。答案：约2×10558.机器人动力学参数辨识时，若采用傅里叶级数激励轨迹，基频0.1Hz，最高谐波15次，则信号周期为________s。答案：1059.机器人安全围栏与运动部件最小距离计算公式为S=________（给出ISO13855符号表达式）。答案：S=K×T+C60.机器人末端最大静力由电机________转矩决定，其单位________。答案：峰值，N·m四、简答题（共30分）61.（封闭型，6分）写出六轴串联机器人雅可比矩阵J的维度，并说明其物理意义。答案：J∈R6×6，将关节速度q̇映射为末端六维速度v=Jq̇，反映微小关节运动与末端线速度、角速度之间的线性关系。62.（开放型，8分）列举并解释三种消除机器人奇异位形对轨迹跟踪影响的方法，并比较其优缺点。答案：1)路径规划避奇异：在关节空间或任务空间规划时加入奇异度量约束，使轨迹远离奇异，优点简单易行，缺点可能牺牲最优路径。2)阻尼最小二乘逆雅可比：在J⁻¹中引入阻尼因子λ，使‖Jq̇−v‖²+λ²‖q̇‖²最小，优点稳定，缺点跟踪精度下降。3)冗余自由度利用：对7轴机器人，在零空间内自运动调整位形，优点可在线避奇异，缺点计算量大。63.（封闭型，6分）简述机器人六维力传感器重力补偿步骤。答案：1)标定传感器零点；2)测量末端质量与重心；3)根据当前姿态计算重力在传感器坐标系的分量；4)实时减去该分量得到外力。64.（开放型，10分）某汽车厂需用机器人完成白车身激光焊，要求焊接速度6m/min，焊缝长度1.8m，定位时间≤3s，机器人最大加速度5m/s²。请给出选型思路并计算最短节拍。答案：选型：选6轴高惯量机器人，重复定位精度±0.05mm，腕部允许惯量≥5kg·m²，配2kW激光器及焊缝跟踪。计算：匀速时间t1=1.8/(6/60)=18s；加减速段：v=6/60=0.1m/s，t2=v/a=0.02s，s2=vt2/2=0.001m，远小于1.8m，可忽略；定位时间3s；总节拍=18+3=21s。五、应用题（共40分）65.（计算类，15分）某六轴机器人连杆参数如下表（标准DH）：i|a_i1|α_i1|d_i|θ_i1|0|0|400|θ12|200|−90°|0|θ23|300|0|0|θ34|100|−90°|400|θ45|0|90°|0|θ56|0|−90°|120|θ6已知θ=[0°,−90°,90°,0°,90°,0°]，求末端齐次变换矩阵T_0^6，并给出位置矢量p及ZYZ欧拉角(α,β,γ)。答案：逐步连乘得T_0^6=[001500][0−100][100520][0001]位置p=(500,0,520)mm；ZYZ欧拉角：β=atan2(√(r31²+r32²),r33)=90°，α=atan2(r23/sinβ,−r13/sinβ)=−90°，γ=atan2(r32/sinβ,r31/sinβ)=180°，即(−90°,90°,180°)。66.（分析类，10分）某机器人打磨工作站出现末端振动，频谱显示主峰58