工业机器人试题库与参考答案

工业机器人试题库与参考答案一、单项选择题（每题1分，共30分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.工业机器人在ISO8373中的定义中，被描述为“可在三个或更多轴上进行（）的自动控制、可重复编程的多用途机械手”。A.线性运动B.旋转运动C.程序运动D.伺服运动答案：C2.下列哪一项不是工业机器人常用的减速器类型？A.RV减速器B.谐波减速器C.行星减速器D.蜗轮蜗杆减速器答案：D3.在机器人正向运动学中，已知各关节角度求末端位姿，其核心算法为（）。A.雅可比矩阵B.齐次变换连乘C.最小二乘法D.梯度下降法答案：B4.六自由度垂直多关节机器人若采用DH法建模，其标准杆件坐标系建立时，Z轴方向一般选择与（）重合。A.杆件长度方向B.关节轴线方向C.连杆扭角方向D.连杆偏距方向答案：B5.机器人末端执行器更换时，必须重新标定的是（）。A.关节零点B.工具坐标系C.世界坐标系D.用户坐标系答案：B6.在工业现场，若机器人TCP出现“绕路径漂移”现象，应优先检查（）。A.伺服电机温升B.减速器背隙C.工具标定误差D.基座水平答案：C7.机器人I/O板中，DO信号默认输出电压24V，其最大驱动电流一般限制在（）。A.0.1AB.0.5AC.2AD.5A答案：B8.当机器人处于T1手动模式下，其安全速度上限为（）。A.50mm/sB.150mm/sC.250mm/sD.500mm/s答案：C9.在机器人弧焊应用中，摆动焊接（Weaving）的摆动频率一般设置为（）。A.0.1–0.5HzB.1–5HzC.10–20HzD.50–100Hz答案：B10.机器人视觉定位若采用“眼在手上”方案，则相机坐标系到（）的变换需进行手眼标定。A.世界坐标系B.工具坐标系C.基坐标系D.用户坐标系答案：B11.在伺服电机三环控制中，电流环的作用是（）。A.抑制负载扰动B.实现速度平滑C.限制电机温升D.提高位置精度答案：A12.机器人工作空间体积最大的构型为（）。A.SCARAB.DeltaC.垂直六关节D.直角坐标答案：C13.若机器人J4轴处于奇异点，其雅可比矩阵表现为（）。A.行列式为零B.条件数为1C.秩等于6D.迹为零答案：A14.在机器人编程语言中，MoveL指令相对于MoveJ指令，其路径为（）。A.关节空间直线B.笛卡尔空间直线C.圆弧D.样条答案：B15.机器人末端负载惯量识别常用方法为（）。A.静力平衡法B.双轴倾斜法C.加权最小二乘法D.卡尔曼滤波法答案：C16.机器人安全围栏高度若按ISO13857要求，防止上肢触及危险区，最低应不低于（）。A.1.0mB.1.4mC.1.8mD.2.2m答案：B17.在机器人激光切割中，为保证切口垂直度，需对机器人进行（）误差补偿。A.温度漂移B.非线性刚度C.工具半径D.路径前瞻答案：B18.机器人与PLC采用Profinet通信时，GSD文件的作用是（）。A.描述设备参数B.定义报文周期C.分配IP地址D.设定波特率答案：A19.机器人打磨系统中，若采用力控浮动主轴，其浮动方向的自由度一般设计为（）。A.1B.3C.5D.6答案：B20.在机器人寿命评估中，ISO9283规定的位置重复性测试采样次数最少为（）。A.10B.20C.30D.50答案：C21.机器人伺服驱动器报警代码“Enc01”通常表示（）。A.过压B.编码器断线C.过载D.过热答案：B22.机器人采用离线编程时，生成的路径点必须经过（）才能下装到真实控制器。A.逆运动学求解B.碰撞检测C.轨迹平滑D.以上全部答案：D23.在机器人喷涂应用中，雾化器转速越高，则涂料粒径（）。A.增大B.减小C.不变D.先增后减答案：B24.机器人关节绝对式编码器采用17位单圈+12位多圈，则其总分辨率为（）。A.29位B.17位C.12位D.2048位答案：A25.机器人控制柜内接触器线圈两端并联RC吸收器，其作用是（）。A.抑制浪涌B.提高功率因数C.限流D.降压答案：A26.机器人采用EtherCAT通信，其同步抖动（Jitter）一般小于（）。A.1μsB.10μsC.100μsD.1ms答案：B27.在机器人搬运生产线上，若需实现“箱体任意姿态拆垛”，应优先选用（）传感器。A.2D相机B.激光测距C.3D结构光相机D.超声波答案：C28.机器人关节减速器润滑脂首次更换周期，一般运行（）小时后进行。A.2000B.5000C.8000D.10000答案：B29.机器人控制系统的实时操作系统常用调度策略为（）。A.先来先服务B.时间片轮转C.固定优先级抢占D.最短作业优先答案：C30.在机器人协同作业中，若两台机器人共用同一工作空间，必须配置（）功能。A.碰撞检测B.干涉区C.安全围栏D.光幕答案：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，多选、少选、错选均不得分）31.下列属于机器人常用轨迹规划插补算法的有（）。A.三次多项式B.五次多项式C.梯形速度D.S曲线加减速E.贝塞尔曲线答案：ABCD32.机器人末端力传感器可以测量的物理量包括（）。A.FxB.FyC.FzD.MxE.MyF.Mz答案：ABCDEF33.以下哪些情况会导致机器人产生定位超差报警（）。A.电机编码器反馈断线B.负载超规格C.伺服增益过小D.减速器严重磨损E.电源缺相答案：ABCD34.机器人视觉系统手眼标定常用算法有（）。A.Tsai两步法B.Zhang平面标定C.Horaud非线性优化D.Park标定E.DH法答案：ABC35.机器人弧焊起始点寻位方式包括（）。A.接触传感B.激光寻位C.视觉寻位D.电弧传感E.超声寻位答案：ABCD36.下列属于机器人安全等级PLe所要求的措施有（）。A.冗余CPUB.双通道急停C.自检冗余I/OD.单通道限位E.强制导向继电器答案：ABCE37.机器人控制柜EMC设计要点包括（）。A.屏蔽层360°搭接B.强弱电分层布线C.伺服动力线双绞D.接地阻抗<0.1ΩE.使用铁氧体磁环答案：ABCDE38.机器人激光焊缝跟踪系统主要组成有（）。A.激光器B.工业相机C.滤光片D.图像处理单元E.伺服驱动器答案：ABCD39.机器人伺服电机常用的反馈元件有（）。A.增量式编码器B.绝对式编码器C.旋转变压器D.霍尔传感器E.测速发电机答案：ABCD40.机器人离线编程软件必须具备的功能有（）。A.三维建模B.逆运动学求解C.碰撞检测D.后置处理器E.网络爬虫答案：ABCD三、填空题（每空1分，共30分）41.机器人基坐标系默认符合右手法则，Z轴正方向一般指向________方向。答案：天42.若机器人末端执行器质量为5kg，重心偏移TCP为100mm，则绕Y轴的附加惯量为________kg·m²。答案：0.0543.在DH参数表中，θ、d、a、α四个参数里，描述连杆长度的参数符号为________。答案：a44.机器人控制周期为4ms，则其伺服刷新频率为________Hz。答案：25045.某机器人减速比为160，电机额定转速3000r/min，则关节端最大转速为________r/min。答案：18.7546.机器人末端直线运动速度为1m/s，加速度限幅为5m/s²，则最短加速时间为________s。答案：0.247.机器人喷涂静电高压通常为________kV（填整数）。答案：6048.机器人安全继电器PFHd值为1×10⁻⁸，对应安全等级可达________（填PL等级）。答案：PLe49.机器人激光切割焦点光斑直径约0.1mm，功率4kW，则功率密度为________W/cm²。答案：5.09×10⁷50.机器人关节角速度向量ω=[003]ᵀrad/s，则对应的末端线速度在半径为0.5m的圆上为________m/s。答案：1.551.机器人控制柜内制动电阻阻值10Ω，瞬时功率3kW，则其最大允许电流为________A。答案：17.3252.机器人视觉系统像素当量为0.05mm/pixel，则测量误差±1pixel对应±________mm。答案：0.0553.机器人伺服电机额定转矩10N·m，连续电流5A，则转矩常数为________N·m/A。答案：254.机器人路径精度测试中，ISO9283要求测试速度为额定速度的________%。答案：5055.机器人关节采用绝对值编码器，断电后位置信息保存在________存储器。答案：EEPROM56.机器人打磨接触力为30N，砂带线速度为25m/s，则磨削功率为________W。答案：75057.机器人控制柜防护等级IP54，其中“5”表示防尘等级，“4”表示防________等级。答案：溅水58.机器人伺服驱动器母线电压DC560V，则交流输入侧线电压为________V。答案：40059.机器人末端安装质量为m，重力加速度g，则静力平衡时电机需输出扭矩τ=________（用符号表示）。答案：mgl60.机器人激光焊缝跟踪采样频率为1kHz，则每毫秒采集________个轮廓点。答案：161.机器人控制柜内散热风机风量200CFM，换算约为________m³/h。答案：339.862.机器人关节减速器传动效率η=0.9，电机输出功率200W，则关节端输出功率为________W。答案：18063.机器人视觉系统采用2MP相机，分辨率1920×1080，则总像素为________万。答案：207.3664.机器人喷涂膜厚要求30μm，涂料固体份50%，则湿膜厚应为________μm。答案：6065.机器人控制柜内保险丝额定电流10A，熔断I²t值为1000A²·s，则最小熔断时间为________s（当电流20A）。答案：2.566.机器人关节角加速度限幅50rad/s²，转动惯量0.1kg·m²，则最大允许扭矩为________N·m。答案：567.机器人末端执行器更换后，四点法标定需记录________个不同姿态。答案：468.机器人伺服电机极对数为5，则电气角度与机械角度比为________。答案：569.机器人控制柜内PLC与伺服采用EtherCAT，周期为1ms，则通信带宽为________bit/s（假设数据64Byte）。答案：51200070.机器人激光切割辅助气体氧气纯度要求≥________%。答案：99.95四、简答题（共30分）71.（封闭型，6分）说明机器人奇异点的本质，并列举两种避免奇异点的工程方法。答案：奇异点本质为机器人雅可比矩阵降秩，逆运动学无解或速度无限大。避免方法：1.路径规划时加入奇异度量指标，采用阻尼最小二乘法求解；2.在奇异区域附近插入中间点，改变姿态避开奇异位形。72.（封闭型，6分）写出机器人动力学方程的标准形式，并解释各符号含义。答案：M(q)q̈+C(q,q̇)q̇+G(q)=τ−JᵀF。M(q)为惯性矩阵，C(q,q̇)为科氏力与离心力矩阵，G(q)为重力向量，τ为关节驱动力矩，J为雅可比矩阵，F为末端外力。73.（开放型，8分）某汽车焊装线需机器人抓取侧围外板（尺寸1.5m×0.8m，质量12kg，重心居中），试设计末端真空吸盘布置方案并说明选型依据。答案：1.采用16个直径50mm单层真空吸盘，单盘理论吸力78.5N（真空度−60kPa），总吸力1256N，安全系数2.5，满足12kg×9.81N×2.5=294N；2.吸盘呈4×4阵列，横向间距300mm，纵向间距200mm，覆盖面积70%；3.选用海绵密封垫适应曲面曲率半径>500mm；4.配置真空泵流量≥200m³/h，响应时间<0.5s；5.增加真空压力开关，低于−40kPa报警；6.采用分散式真空发生器，避免单点泄漏导致整体失效。74.（封闭型，5分）解释机器人“重复定位精度”与“绝对定位精度”的区别，并给出提高绝对精度的两种补偿手段。答案：重复定位精度指多次到达同一位姿的分散度；绝对定位精度指到达指令位姿与真实位姿的偏差。提高手段：1.运动学标定补偿杆件参数误差；2.采用激光跟踪仪进行全域误差映射并分段线性补偿。75.（开放型，5分）列举机器人控制柜日常点检的5项关键内容，并给出判定标准。答案：1.柜内温度：≤45℃；2.风扇运转：无异响，风速≥2m/s；3.直流母线电压：560V±10%；4.制动电阻温升：≤80K；5.电缆绝缘：对地绝缘≥10MΩ（500V兆欧表）。五、应用题（共40分）76.（计算类，10分）某六自由度机器人关节4、5、6轴线交于一点，构成球腕。已知连杆参数a₄=0mm，α₄=90°，a₅=0mm，α₅=−90°，a₆=100mm，α₆=0°。当θ₄=30°，θ₅=45°，θ₆=60°时，求腕心点相对于关节4坐标系的坐标。答案：利用DH齐次变换连乘：T₄⁵=Rot(z,30)Trans(0,0,d₅)Rot(x,90)T₅⁶=Rot(z,45)Trans(0,0,0)Rot(x,−90)T₆^{tool}=Rot(z,60)Trans(100,0,0)腕心即T₄⁶原点，计算得坐标(0,0,0)ᵀ，即腕心位于关节4坐标系原点。77.（分析类，10分）某搬运机器人电机额定转矩12N·m，减速比120，减速器效率0.9，关节最大转速2r/s，负载惯量2kg·m²，忽略连杆惯量。求：(1)关节端最大连续输出扭矩；(2)负载最大角加速度；(3)若要求0.1s内从静止