2025年工业机器人故障诊断与故障检测实操测试题及答案

2025年工业机器人故障诊断与故障检测实操测试题及答案一、单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.在工业机器人伺服驱动器中，用于实时检测电机转子位置的传感器通常是（）。A.热电偶  B.增量式编码器  C.霍尔开关  D.压力继电器答案：B2.当六轴机器人在T1模式下示教时，若急停链路由安全PLC断开，示教器最可能出现的报警代码是（）。A.SRVO001  B.SRVO037  C.SRVO218  D.SRVO230答案：A3.使用示波器测量伺服三相电流波形时，若发现其中一相幅值持续低于另两相50%，最优先排查的部件是（）。A.动力电缆插头  B.制动器继电器  C.24V开关电源  D.安全围栏门锁答案：A4.在FANUC机器人中，若系统变量$MCR.$GENOVERRIDE被误设为5%，则机器人实际运行速度将（）。A.提高5倍  B.降低为程序速度的5%  C.不受任何影响  D.触发超速报警答案：B5.对协作机器人做力矩异常诊断时，最适合采用以下哪种信号作为观测对象（）。A.电机温度  B.关节力矩传感器原始ADC值  C.末端视觉像素  D.安全围栏激光扫描距离答案：B6.若机器人TCP在直线运动时出现周期性“停顿继续”现象，且SRVO050报警随机出现，应首先检查（）。A.伺服Pack风扇  B.编码器电池电压  C.伺服参数Kv增益  D.外轴减速机润滑答案：C7.在KUKA.WorkVisual中，用于记录现场总线实时报文的诊断窗口是（）。A.TraceViewer  B.Cross3Log  C.Ethernet/IPScanner  D.Oscilloscope答案：A8.当使用EtherCAT总线时，若分布式时钟(DC)同步误差>1ms，最可能出现的故障现象是（）。A.伺服使能丢失  B.轨迹过冲  C.安全门无法打开  D.示教器花屏答案：B9.机器人关节减速机若发生疲劳点蚀，其振动频谱中最突出的特征频率为（）。A.轴频  B.齿轮啮合频率  C.电源基频  D.随机白噪声答案：B10.在ABBIRC5控制器中，若系统输入信号“MotorOn”被置1但接触器未吸合，应首先测量（）。A.三相进线电压  B.安全链继电器触点  C.示教器急停按钮  D.编码器5V供电答案：B11.对六维力传感器进行静态标定时，加载标准力后示值漂移>0.5%FS/10min，说明（）。A.放大器零点温漂超标  B.机械装配预紧不足  C.传感器过载损坏  D.采集卡采样率过低答案：A12.若机器人视觉定位误差突然从±0.1mm增大到±0.5mm，且光照条件未变，应优先检查（）。A.相机曝光时间  B.镜头光圈锁紧螺钉  C.机器人基坐标系  D.工控机CPU占用率答案：B13.在SRVO068“Overheat”报警触发后，控制器强制执行的措施是（）。A.断开伺服使能  B.降低程序速度30%  C.切换至T2模式  D.重启示教器答案：A14.使用KUKA.DeviceConnector进行实时数据采集时，默认UDP广播端口为（）。A.54600  B.59152  C.30200  D.49152答案：D15.若机器人末端执行气缸在失电后仍保持夹紧，则该回路最可能采用的气动元件是（）。A.单电控2位5通阀  B.双电控中封阀  C.双电控中泄阀  D.快速排气阀答案：B16.在FANUC力觉软件ForceSensing中，若“ContactDetect”阈值设定过小，会导致（）。A.轨迹偏移过大  B.误报碰撞急停  C.伺服过载  D.示教器黑屏答案：B17.对机器人进行4点TCP标定，若第4点与第1点重合度>0.2mm，则标定结果将（）。A.自动补偿  B.报警并拒绝写入  C.强制覆盖旧值  D.降低权重50%答案：B18.若机器人系统采用单相220V进线，但实测LN间电压为190V，最可能触发的报警是（）。A.SRVO021  B.SRVO037  C.SRVO199  D.SRVO267答案：D19.在YRC1000控制器中，用于查看伺服Pack直流母线电压的参数是（）。A.S2C327  B.S3C006  C.S4C201  D.S1C102答案：C20.若机器人运行中突然掉电，恢复后必须重新建立（）才能继续原程序。A.工具坐标系  B.用户坐标系  C.绝对零点  D.工件坐标系答案：C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，多选、少选、错选均不得分）21.下列哪些方法可以有效抑制机器人伺服系统的电磁干扰（）。A.动力线与编码器线分槽布线  B.屏蔽层两端360°接地  C.在24V继电器线圈并续流二极管  D.提高PWM载波频率至100kHz答案：A、B、C22.关于机器人谐波减速机柔轮裂纹故障，下列描述正确的是（）。A.振动频谱出现2×轴频峰值  B.油液光谱Fe元素浓度升高  C.运行噪声呈周期性“咔哒”声  D.裂纹扩展会导致背隙急剧增大答案：B、C、D23.若机器人出现SRVO223“Chainfailure”，可能的原因包括（）。A.安全继电器触点粘连  B.急停按钮线路断线  C.模式选择开关损坏  D.伺服放大器熔丝熔断答案：A、B、C24.进行机器人末端负载辨识实验时，需要采集的数据有（）。A.各关节电流指令值  B.关节位置反馈值  C.电机温度值  D.末端加速度计输出答案：A、B、D25.下列哪些情况会导致机器人TCP重复定位精度超差（）。A.减速机背隙累计超差  B.基座地脚螺栓松动  C.伺服Pack散热风扇停转  D.工具气动快换盘锁紧不到位答案：A、B、D26.关于协作机器人功率与力限制(PL/FL)功能，下列说法正确的是（）。A.需实时读取关节力矩传感器数据  B.碰撞后必须人工复位方可恢复运行  C.限制值存储于安全控制器  D.可通过EtherCATSafety协议传输答案：A、C、D27.若机器人视觉系统采用EyeinHand安装，下列哪些因素会引入手眼标定误差（）。A.相机镜头温漂  B.机器人基坐标系变动  C.标定板加工精度  D.机器人减速机回差答案：A、C、D28.在FANUC机器人中，与SRVO046“Stoperrorofmaster”相关的部件有（）。A.脉冲编码器  B.伺服放大器主板  C.编码器电池  D.示教器急停按钮答案：A、B、C29.下列哪些测试属于机器人性能测试ISO9283范畴（）。A.位姿准确度和重复性  B.最小定位时间  C.摆动偏差  D.轨迹速度特性答案：A、B、C、D30.若机器人控制柜24VDC电源纹波>200mV，可能导致的故障现象有（）。A.安全PLC误复位  B.抱闸间歇性失电  C.示教器触摸屏漂移  D.伺服编码器计数错误答案：A、B、C三、填空题（每空1分，共20分）31.在FANUC系统中，查看伺服报警履历的菜单路径为：MENU→________→________→Alarm。答案：SYSTEM、Diag32.机器人三相伺服驱动器直流母线电压正常值为输入交流线电压的________倍。答案：1.3533.若机器人关节采用17位绝对式编码器，则单圈分辨率为________脉冲。答案：13107234.在KUKA机器人中，用于描述工具质量中心的系统变量为________。答案：$TOOL.COG35.当使用ISO108163振动标准评估机器人基座振动时，若实测振动速度有效值为4.5mm/s，则对应评级为________级。答案：C36.机器人谐波减速机润滑油更换周期通常为________小时或________年，以先到为准。答案：10000、237.若机器人末端负载惯量增大3倍，则伺服速度环增益Kv应约按________比例下调。答案：1/√338.在EtherCAT网络中，分布时钟(DC)同步误差超过________μs时，机器人轨迹会出现肉眼可见的抖动。答案：10039.对六维力传感器进行温度漂移补偿时，需采集传感器________温度与________温度。答案：本体、环境40.若机器人控制柜采用星三角降压启动，则切换延时一般整定为________秒。答案：3～5四、简答题（每题6分，共30分）41.简述机器人伺服Pack中“预充电”电路的作用及失效后的故障现象。答案：预充电电路通过限流电阻先给直流母线电容充电，避免上电瞬间大电流冲击。若失效，表现为上电即跳主断路器、直流母线电压无法建立、伺服放大器显示“DClinkundervoltage”报警，严重时损坏整流模块。42.说明利用电流信号进行减速机齿轮裂纹故障诊断的原理。答案：齿轮裂纹使啮合刚度周期性突变，导致电机负载转矩波动，该波动直接反映在电流环指令或反馈上。通过采集电机电流，做频谱分析，提取齿轮啮合频率及其边频带，若边频幅值超过基频3%且存在2×、3×边频，即可判断裂纹。43.列举并解释机器人视觉系统“手眼标定”中AX=XB方程求解的两种经典方法。答案：(1)TsaiLenz法：利用旋转矩阵的Kronecker积性质，将旋转与平移解耦，先求旋转再求平移，计算量小但对噪声敏感；(2)DualQuaternion法：将旋转与平移统一用双四元数表示，一次性求解，精度高，可处理非完全测量数据，是目前EyeinHand主流方法。44.说明协作机器人“安全力阈值”现场标定的步骤与注意事项。答案：步骤：①移除末端工具，空载回零；②将标准力传感器固定于末端法兰与刚性壁之间；③以1mm/s速度慢速沿各轴正向运动，记录触发保护时的力值；④重复3次取平均，写入安全控制器；⑤加载最大工具后复测，确保阈值仍有效。注意事项：标定过程需关闭PL/FL功能，使用T1模式，现场需两人操作，一人监护急停。45.解释为何机器人运行一段时间后需进行“零位校准”，并给出FANUC机器人Master/Cal的完整流程。答案：长期运行后减速机磨损、温度变化导致机械零点漂移，使绝对编码器脉冲与机械零位不重合，影响轨迹精度。流程：①进入MENU→SYSTEM→Master/Cal；②选择“SINGLEAXISMASTER”；③将各轴摇至机械刻度对齐；④记录当前脉冲值；⑤选择“CALIBRATE”，写入新零点；⑥重启控制器，验证SRVO062消失。五、应用题（共60分）46.故障诊断综合分析（15分）某FANUCM20iA机器人在自动运行中出现随机性SRVO050“Collisiondetect”报警，复位后可恢复，但每日约3次。现场测得6轴电机电流峰值达额定180%，噪声72dB，振动频谱在轴频58Hz处出现高次谐波。拆检发现6轴减速机柔轮齿面有压痕，回差0.35°（新件0.08°）。问题：(1)给出故障根因；(2)列出三项验证手段；(3)给出整改措施。答案：(1)根因：减速机柔轮疲劳磨损→背隙增大→换向冲击→电流突变→误报碰撞。(2)验证：①激光跟踪仪测TCP重复定位精度，若±0.15mm→超差；②示波器测电流波形，换向存在80ms电流尖峰；③柔轮磁粉探伤，确认疲劳裂纹。(3)整改：更换柔轮与刚轮总成，更新润滑脂，重新做Master/Cal，调整collisiondetect阈值由120%提至150%，运行100cycle无报警后恢复120%。47.计算题（15分）某六轴机器人关节采用永磁同步电机，额定转矩Tn=10N·m，转速n=3000r/min，减速比i=100，效率η=0.75。若实测关节以最大加速度α=6000°/s²旋转，计算该关节所需的最大电机转矩，并判断是否过载（忽略摩擦）。答案：负载惯量JL折算到电机轴：JL_motor=JL/i²；负载转矩TL=JL·α/i·η；取JL=0.8kg·m²（题目给定），α=6000°/s²=104.7rad/s²；TL=0.8×104.7/100/0.75=1.12N·m；加速转矩Ta=JL_motor·α_motor=0.8/100²×104.7×100=8.38N·m；总转矩Tmax=Ta+TL=9.5N·m<10N·m，结论：未过载。48.编程与检测题（15分）给出KUKA机器人KRL代码片段，要求：在TCP沿X方向恒速100mm/s运动过程中，每10ms读取一次力传感器Fx值，若连续20次|Fx|>55N，立即停机并记录触发位置。请补全程序并说明如何离线验证。答案：```krlDEFforce_monitor()DECLREALfx_arr[20]DECLINTidxDECLPOSstop_posSTRUCFORCE_SENSORfsidx=0LIN{X100,Y0,Z200,A0,B0,C0}WITH$VEL_AXIS[1..6]=CONSTANTLOOPfs=GET_FORCE()fx_arr[idx]=fs.fxidx=idx+1IFidx==20THENidx=0IFABS_SUM(fx_arr[])>5520THENstop_pos=$POS_ACTHALTWRITE"Stopat",stop_posENDIFENDIFWAITSEC0.01ENDLOOPEND```离线验证：在OfficeLite中加载虚拟力传感器，用TestSignalViewer注入55N阶跃信号，检查程序是否在20次循环后触发HALT，并记录位置偏差<0.1mm。49.维护方案设计（15分）某汽车焊装车间有120台ABBIRB6700，三班连续运行，设计MR（ModifiedRebuild）策略，要求MTBF≥20000h，MTTR≤2h。请给出状态监测方案、备件策略及实施计