2026秋国家开放大学《机电一体化系统》形考任务一至四作业及答案

第1页国家开放大学《机电一体化系统》（03324）形成性考核作业及答案2026年秋季学期机械设计制造及其自动化等专业题库同步版本册按国家开放大学学习网现行形考结构编排：四次形考任务（判断、选择、综合计算）＋实训作业（仿真实验报告）。共收录85题，题号用阿拉伯数字从1到85连续标出，每题保留A、B、C、D全部选项，答案以红色加粗给出，易错题附解析。一、考核结构与使用说明形考任务内容范围题型与题量满分形考任务一机电一体化概论、机械本体与传动（滚珠丝杠、齿轮传动、导轨、谐波减速器）判断9＋选择12＋综合2＝23题100形考任务二传感检测与执行驱动（光栅、感应同步器、步进电机、伺服系统）判断10＋选择6＋综合6＝22题100形考任务三计算机控制、接口技术、PLC与工业机器人判断10＋选择10＝20题100形考任务四柔性制造系统（FMS／FMC）、数控机床与快速成型（3D打印、三维扫描）判断10＋选择10＝20题100实训作业机械结构组合与传感器安装仿真实验实验报告1份100作答提示：学习网按题库随机抽题，同一道题的题序和选项顺序每批都会变，答案字母也会跟着变。本册给出的是"该选项的文字内容"，记忆时按内容记，考试时现场比对，不要只背字母。形考任务一机电一体化概论与机械系统一、判断题（第1—9题，每题2分）1．滚珠丝杆机构不能自锁。A．对B．错【答案】A【解析】滚珠丝杠副是滚动摩擦，摩擦因数只有0.002～0.005，传动效率可达90%以上，正传动效率与逆传动效率接近，因此不能自锁。垂直安装时必须另加制动装置、防坠装置或采用自锁蜗轮副，否则断电后工作台会因自重下滑。2．转动惯量大不会对机电一体化系统造成不良影响。A．对B．错【答案】B【解析】转动惯量直接决定加减速转矩（T＝J·ε）。惯量大则加速慢、响应迟钝、起动与制动转矩大、易产生过冲和振荡，还会使系统固有频率下降。设计时要尽量减小负载惯量，并使负载惯量与电机转子惯量之比落在允许范围内（一般不超过3～5倍）。3．谐波齿轮减速器输入转速一般从刚轮输入。A．对B．错【答案】B【解析】谐波齿轮由波发生器、柔轮、刚轮三件组成，常规用法是波发生器为输入件（主动），刚轮固定，柔轮输出。它的特点是传动比大（单级50～500）、体积小、齿隙小、运动精度高，但柔轮是薄壁弹性件，扭转刚度较低。4．直线运动导轨是用来支承和引导运动部件按给定的方向作往复直线运动。A．对B．错【答案】A【解析】这是导轨的定义。导轨除导向外还承担承载、承受颠覆力矩的作用，按摩擦性质分为滑动导轨、滚动导轨、液体静压导轨等；机电一体化设备多用滚动导轨和静压导轨，以降低摩擦、消除爬行。5．在机电一体化系统中，通过增大执行装置的固有频率可有效提高系统的稳定性。A．对B．错【答案】A【解析】固有频率提高后，系统的谐振峰向高频方向移动，远离控制系统的工作频带，可避免共振和低频振荡，同时提高响应快速性。这也是机械结构要"轻量化、高刚度"的原因。6．在机电一体化系统中，通过提高系统的阻尼能力可有效提高系统的稳定性。A．对B．错【答案】A【解析】阻尼能抑制振荡幅值、加快过渡过程衰减，提高相对稳定性。但阻尼过大也会使响应变慢、产生滞后，所以工程上是"适当增大"而不是越大越好。7．在机电一体化系统中，通过消除传动系统的回程误差可有效提高系统的稳定性。A．对B．错【答案】A【解析】回程误差即传动间隙，它使系统出现传动死区，闭环时容易引起低频振荡（俗称"爬行""吼叫"）。采用双螺母预紧、消隙齿轮、预紧丝杠等措施消除间隙后，稳定性明显改善。8．在机电一体化系统中，通过提高驱动元件的驱动力可有效提高系统的稳定性。A．对B．错【答案】B【解析】驱动力（力矩）影响的是承载能力、加速能力和抗过载能力，不改变系统的稳定性。稳定性取决于系统增益、阻尼比、固有频率以及是否存在间隙、滞后等非线性因素。9．在机电一体化系统中，通过减小机构的传动误差可有效提高系统的稳定性。A．对B．错【答案】B【解析】传动误差影响的是精度（定位精度、重复定位精度），不是稳定性。这是本题的设错点：精度、稳定性、快速响应性是机械传动的三项并列要求，不能互相替代。二、选择题（第10—21题，每题5分）10．机电一体化系统的基本功能要素之一：接口的基本功能是（）。A．交换B．放大C．传递D．以上三者【答案】D【解析】接口承担信息的交换、放大与传递三项功能，此外还有变换、匹配、隔离、缓冲等作用。机电一体化系统五大功能要素为：机械本体、动力部分、传感检测、执行机构、控制器（含接口）。11．机电一体化系统的核心是（）。A．执行机构B．控制器C．接口D．动力部分【答案】B【解析】控制器（计算机与信息处理装置）是指挥中心，负责处理检测信号与外部指令、按预定程序发出控制命令。机械本体是基础，动力部分是能量来源，执行机构是"手脚"，传感检测是"感官"。12．机电一体化系统中，根据控制信息和指令完成所要求的动作这一功能的是（）。A．机械本体B．动力部分C．执行机构D．控制器【答案】C【解析】执行机构把电能、液压能、气压能转换为机械运动，常见有步进电动机、伺服电动机、电液马达、脉冲液压缸等。13．（）不是机电一体化产品。A．复印机B．现代汽车C．空调机D．打字机【答案】D【解析】打字机是纯机械产品。判断是否为机电一体化产品，看是否同时具备机械本体、检测、控制、执行、动力五要素并实现信息与能量的融合；复印机、现代汽车、变频空调都具备检测与控制系统。14．（）装置是机电一体化系统的感觉器官，它可以从待测对象那里获取能反映待测对象特性和状态的信息。A．执行B．驱动C．传感检测D．自动控制【答案】C【解析】传感检测装置完成"获取信息—转换—传输"，把位移、力、温度等非电量转换成电信号，供控制器处理。15．Mechatronics是两个不同学科领域名称的组合，这两个不同的学科是（）。A．机械学与自动化技术B．机械学与计算机C．机械学与信息技术D．机械学与电子学【答案】D【解析】Mechatronics＝Mechanics＋Electronics，即机械学与电子学（微电子技术）的结合，随后才逐步融入计算机与信息技术。这是"机电一体化"一词的词源本义。16．机电一体化系统（产品）设计方案的常用方法无（）。A．组合法B．取代法C．整体设计法D．经验法【答案】D【解析】常用方法是组合法、取代法、整体设计法三种。经验法属传统机械设计的做法，不是机电一体化方案设计的规范方法。17．在机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制的三个主要要求是（）。A．传动精度、稳定性、快速响应性B．传动精度、高可靠性、小型轻量化C．传动精度、稳定性、低噪声D．传动精度、高可靠性、低冲击振动【答案】A【解析】三项要求是传动精度高、稳定性好、响应速度快。高可靠性、小型轻量化、低噪声属于一般设计原则，不是"伺服控制"对传动的三项特定要求。18．在设计齿轮传动装置时，对于转动精度要求高的降速齿轮传动链，可按什么原则进行设计（）。A．输出轴转角误差最小B．等效转动惯量最小C．质量最小D．质量最大【答案】A【解析】降速传动链中，各级误差按传动比折算到输出轴，越靠近输出轴的级影响越大。因此精度要求高时按"输出轴转角误差最小"原则分配传动比（传动比按"前小后大"分配）；若要求快速响应，则按"等效转动惯量最小"原则（传动比按"前大后小"、即递增分配）。19．齿轮传动的总等效惯量随传动级数（）。A．增加而增加B．增加而减小C．减小而减小D．变化而不变【答案】B【解析】折算到电机轴上的总等效惯量为J＝J1＋J2/i1²＋J3/(i1i2)²＋…，级数增加后后级惯量被逐级平方缩小，总等效惯量减小，有利于提高加速性能。这也是采用多级降速的原因之一。20．滚珠丝杠副结构外循环方式不包含（）。A．外循环插管式B．外循环端盖式C．外循环螺旋槽式D．内、外双循环【答案】D【解析】滚珠循环方式分内循环与外循环两类。外循环有插管式、端盖式、螺旋槽式三种；内循环用反向器。不存在"内、外双循环"这种结构。21．执行元件：能量变换元件，控制机械执行机构运动，可分为（）、液压式和气动式等。A．电气式B．磁阻式C．机械式D．电磁式【答案】A【解析】按能量形式分为电气式、液压式、气动式三大类。电气式（步进电机、伺服电机、力矩电机）控制方便、精度高，是机电一体化系统的主流。三、综合题（第22—23题，每题11分）题面：CKD系列某一数控铣床工作台进给用滚珠丝杠副，已知平均工作载荷Fm＝4000N，丝杠工作长度L＝1.4m，平均转速nm＝100r/min，丝杠材料为CrWMn钢，求滚珠丝杠的计算载荷FC。22．设载荷系数fw、可靠性系数fc、精度系数fa，则FC的计算公式为（）。A．FC＝fw·Fm/(fc·fa)B．FC＝fw·fc·fa·FmC．FC＝Fm/(fw·fc·fa)D．FC＝fc·fa·Fm/fw【答案】B【解析】计算载荷等于平均工作载荷乘以三项系数：FC＝fw·fc·fa·Fm。其中载荷系数fw按载荷性质取1.0～1.5（平稳取1.0～1.2，中等冲击取1.2～1.5，强冲击取1.5～2.0），可靠性系数fc按可靠度要求取1.0～1.5，精度系数fa按精度等级取1.0左右。23．设fw＝1.2，fc＝1.0，fa＝1.0，则FC的计算值是（）。A．3600NB．4000NC．4800ND．2000N【答案】C【解析】FC＝1.2×1.0×1.0×4000＝4800N。求得FC后，再按额定动载荷Ca≥FC选取丝杠型号，并校核压杆稳定性、临界转速和刚度。形考任务二传感检测与执行驱动一、判断题（第24—33题，每题4分）24．感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。A．对B．错【答案】A【解析】感应同步器由定尺与滑尺（或定子与转子）组成，利用电磁感应产生感应电动势，直线式测直线位移，旋转式（圆盘式）测转角。特点是精度高、抗干扰强、寿命长、可拼接测量大行程，常用于大型机床。25．数字式位移传感器有光栅、磁栅、感应同步器等，它们的共同特点是利用自身的物理特征，制成直线型和圆形结构的位移传感器，输出信号都是脉冲信号，每一个脉冲代表输入的位移当量，通过计数脉冲就可以统计位移的尺寸。A．对B．错【答案】A【解析】这类传感器统称"增量式数字位移传感器"，输出脉冲当量（如1μm/脉冲），通过计数与辨向电路得到位移量和方向。光栅靠莫尔条纹、磁栅靠磁头读磁信号、感应同步器靠感应电动势的周期变化，原理不同但输出形式相同。26．传感器能检测到的最小输入增量称分辨率。A．对B．错【答案】A【解析】分辨率指能分辨的最小输入变化量，是传感器的重要静态指标。注意与"阈值"区分：阈值是最小可检测的输入量（从零开始），分辨率是在量程内可分辨的增量。27．灵敏度（测量）是传感器在静态标准条件下输入变化对输出变化的比值。A．对B．错【答案】A【解析】灵敏度S＝Δy/Δx，即输出变化量与输入变化量之比，反映单位输入引起的输出大小。灵敏度越高不一定是好事，还要看噪声与量程，通常要求灵敏度稳定、线性度好。28．伺服控制系统的比较环节是将系统的反馈信号与输入的指令信号进行比较，以获得输出与输入之间的偏差信号。A．对B．错【答案】A【解析】比较环节实现e＝r－f（指令减反馈），偏差经放大后驱动执行元件，这是闭环伺服系统"检测偏差—纠正偏差"的核心。29．PWM是脉冲宽度调制的缩写。A．对B．错【答案】A【解析】PWM＝PulseWidthModulation，脉冲宽度调制。通过改变脉冲占空比改变输出电压平均值，实现电机调速，效率高、发热小，是直流伺服与无刷电机驱动的常用方式。30．步进电机的步距角决定了系统的最小位移，步距角越小，位移的控制精度越低。A．对B．错【答案】B【解析】说反了。步距角越小，每个脉冲对应的位移越小，即脉冲当量越小，控制精度越高（分辨率越高）。步距角θ＝360°/(m·K·Zr)，与相数m、通电方式系数K、转子齿数Zr有关，也可用细分驱动进一步减小。31．直流无刷电机不需要电子换向器。A．对B．错【答案】B【解析】无刷直流电机正是用电子换向器（逆变桥＋转子位置检测）取代了机械电刷和换向器，因此才"无刷"。它保留了直流电机的调速特性，又克服了电刷磨损与火花。32．伺服电机的驱动电路就是将控制信号转换为功率信号，为电机提供电能的控制装置。A．对B．错【答案】A【解析】驱动电路完成信号放大与功率变换（整流、逆变、PWM调制），并含过流、过压、过热保护。伺服驱动器通常还内含位置环、速度环、电流环三环控制。33．复合控制器以电子换向取代了传统的直流电动机的电刷换向的电动机。A．对B．错【答案】B【解析】题干主语用错。"以电子换向取代电刷换向"的电动机是无刷直流电动机，不是"复合控制器"。复合控制指前馈控制与反馈控制相结合的复合控制方式，与换向无关。若平台题干表述与此不同，按"无刷直流电动机"这一知识点作答即可。二、选择题（第34—39题，每题5分）34．将脉冲信号转换成角位移的执行元件是（）。A．旋转变压器B．交流伺服电动机C．步进电动机D．光电编码盘【答案】C【解析】步进电动机又称电脉冲马达，输入一个脉冲转过一个步距角，不需反馈即可开环定位。旋转变压器、光电编码盘是检测元件；交流伺服电动机由电压/电流驱动，不直接由脉冲计数决定角位移。35．如果三相步进电动机绕组为U、V、W，其通电顺序为UV→VW→WU→UV，则这种分配方式为（）。A．三相三拍B．三相四拍C．三相六拍D．双三拍【答案】D【解析】每次两相通电、共三个状态循环，称双三拍（AB→BC→CA）。三相三拍是A→B→C，三相六拍是A→AB→B→BC→C→CA。双三拍输出转矩大、运行较平稳，但功耗较高。36．由电信号处理部分和液压功率输出部分组成的控制系统是（）。A．交流伺服系统B．直流伺服系统C．电液伺服系统D．步进电动机控制系统【答案】C【解析】电液伺服系统＝电信号处理（控制）＋液压功率输出（执行），兼具电子控制的灵活性与液压的大功率密度，常用于大吨位机床、工程机械、冶金设备。37．如果三相步进电动机绕组为U、V、W，其通电顺序为U→V→W→U，则这种分配方式为（）。A．三相三拍B．三相四拍C．三相六拍D．双三拍【答案】A【解析】每次一相通电、三个状态循环，为单三拍。单三拍易振荡、稳定性差，实际较少单独使用。38．受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称（）。A．顺序控制系统B．伺服系统C．数控机床D．工业机器人【答案】B【解析】伺服系统的被控量是位置、速度、加速度等机械运动量，并按误差反馈实时纠正。顺序控制只按时间、逻辑、条件依次动作，不要求对运动量连续跟踪。39．步进电动机，又称电脉冲马达，是通过（）决定转角位移的一种伺服电动机。A．脉冲的宽度B．脉冲的数量C．脉冲的相位D．脉冲的占空比【答案】B【解析】转角位移与脉冲个数成正比（θ＝N·步距角），转速与脉冲频率成正比，转向由通电相序（脉冲分配顺序）决定。脉冲宽度、占空比不是决定因素。三、综合题（第40—45题，每题5分）题面一：某光栅传感器，刻线数为100线/mm。设细分时测得莫尔条纹数为400，试计算光栅位移是多少毫米；若经四倍细分后，计数脉冲仍为400，则光栅此时的位移是多少；测量分辨率是多少。40．细分时测得莫尔条纹数为400时，设光栅位移为xmm，则x值为（）。A．1mmB．2mmC．3mmD．4mm【答案】D【解析】刻线数100线/mm，则栅距W＝1/100＝0.01mm。未细分时一个莫尔条纹对应一个栅距，x＝400×0.01＝4mm。41．经四倍细分，计数脉冲仍为400，设此时光栅的位移为ymm，则y值为（）。A．1mmB．2mmC．3mmD．4mm【答案】A【解析】四倍细分后每个脉冲对应0.01/4＝0.0025mm，y＝400×0.0025＝1mm。细分提高了分辨率，同样的脉冲数对应的位移变小。42．测量分辨率为（）。A．2μmB．2.5μmC．4μmD．10μm【答案】B【解析】分辨率＝栅距/细分数＝0.01mm/4＝0.0025mm＝2.5μm。若采用10倍细分，分辨率可达1μm。题面二：有一脉冲电源，通过环形分配器将脉冲分配给五相十拍通电的步进电机定子励磁绕组，测得步进电机的转速为100r/min，已知转子有24个齿，求步进电机的步距角与脉冲电源的频率。43．步距角的计算值是（）。A．0.6°B．1.2°C．1.5°D．3.6°【答案】C【解析】步距角θ＝360°/(N·Zr)，N为运行拍数。五相十拍N＝10，Zr＝24，故θ＝360°/(10×24)＝1.5°。44．设K为通电方式系数，M为励磁绕组的相数，Zr为转子齿数，n为转速，则脉冲电源的频率f的计算公式为（）。A．f＝n·K·M·Zr/60B．f＝60·n·K·M·ZrC．f＝n·Zr/(60·K·M)D．f＝n·K·M/(60·Zr)【答案】A【解析】转一圈所需脉冲数为360°/θ＝N·Zr＝K·M·Zr，乘以每秒转数n/60即得f＝n·K·M·Zr/60。这里K·M就是拍数N。45．脉冲电源的频率f的计算值为（）。A．100HzB．200HzC．300HzD．400Hz【答案】D【解析】f＝100×10×24/60＝400Hz。也可用"转一圈240步、每秒100/60转"直接算：240×100/60＝400步/s。形考任务三计算机控制、接口与工业机器人一、判断题（第46—55题，每题4分）46．无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。A．对B．错【答案】B【解析】闭环系统的控制精度受检测装置精度制约，不可能高于检测精度——"测不准就控不准"。要提高系统精度，首先要提高检测环节的精度与分辨率。47．机电一体化对控制系统的稳定性要求是指系统在给定外界输入或干扰作用下，始终保持原有平衡状态的能力。A．对B．错【答案】B【解析】设错在"始终保持"。稳定性是指系统受到扰动后，经历一段过渡过程能恢复或达到新的平衡状态的能力，允许有过渡过程；"始终保持原有平衡状态"意味着没有任何动态过程，既不现实也不符合定义。48．在机电一体化系统驱动装置中，反馈通道上环节的误差与输入通道上环节的误差对系统输出精度的影响是相同的。A．对B．错【答案】A【解析】闭环系统按偏差控制，反馈通道的误差会1:1传递到输出，与输入通道误差对输出精度的影响等价。因此反馈元件（编码器、光栅）的精度必须高于系统精度要求，且反馈通道不宜再加滤波、衰减环节。49．在机电一体化系统中，计算机只能接收数字量信号不能直接接收模拟量信号。A．对B．错【答案】A【解析】计算机内部处理的是数字量，模拟信号必须经A/D转换（采样、量化、编码）后才能进入计算机；输出时经D/A转换与保持器变为模拟量。50．PLC智能型编程器又称为图形编程器，它可以联机编程，也可以脱机编程，常用于大、中型PLC的编程。A．对B．错【答案】A【解析】智能编程器自带CPU与显示，可离线编制、存储、仿真，也可联机下载与监控；简易手持编程器只能联机在线编程，多用于小型PLC。51．PID称为比例积分控制算法。A．对B．错【答案】B【解析】PID是比例（P）、积分（I）、微分（D）三作用的合称。P提高响应、I消除稳态误差、D抑制超调、改善动态性能。52．示教盒属于机器人—环境交互系统。A．对B．错【答案】B【解析】示教盒是人—机器人交互系统（人机接口）的组成部分，用于示教、编程与手动操作。机器人—环境交互系统指视觉、力觉、触觉等感知外部环境并与环境作用的系统。53．平面关节式机器人是一种装配机器人，在垂直平面有很好的刚度，在水平面有很好的柔顺性，在装配行业获得了很好的应用。A．对B．错【答案】A【解析】平面关节式即SCARA（水平多关节）机器人，两个回转关节轴线竖直、一个移动关节竖直，垂直方向刚性好可承受压装力，水平方向柔顺便于插入配合，适合电子装配、插件、搬运。54．I/O接口电路也简称接口电路。它是主机和外围设备之间交换信息的连接部件（电路）。它在主机和外围设备之间的信息交换中起着桥梁和纽带作用。A．对B．错【答案】A【解析】接口完成电平匹配、速度匹配、信号形式变换、隔离与驱动，是主机与外设之间的桥梁。机电一体化系统中接口还包括机械接口、动力接口、人机接口。55．圆柱坐标式机器人具有二个转动关节和一个移动关节，具有三个自由度。A．对B．错【答案】B【解析】圆柱坐标式机器人是一个转动关节（绕立柱回转）加两个移动关节（手臂伸缩、升降），不是两个转动加一个移动。它工作范围呈圆柱形，结构简单、定位精度较高，但难以到达顶部与底面附近。二、选择题（第56—65题，每题6分）56．闭环系统的优点是（）。A．稳定性高B．无振荡C．无超调现象D．精度较高【答案】D【解析】闭环系统靠反馈实时纠正偏差，可获得很高的定位精度和抗干扰能力。但闭环引入反馈后稳定性变差，可能出现振荡与超调，调试比开环复杂、成本更高。57．工业机器人的自由度数取决于什么所要求的动作（）。A．作业目标B．灵活程度C．控制方式D．驱动方式【答案】A【解析】自由度数目由作业任务需要的动作（姿态与位置要求）确定，不是越多越好。自由度多于完成任务所必需时称"冗余自由度"，用于避障、改善灵活性。58．在计算机控制系统中，程序大体上可以分为数据处理和（）两大基本类型。A．过程控制B．数据采集C．数字滤波D．控制算法【答案】A【解析】计算机控制系统的程序分数据处理程序与过程控制程序（实时控制程序）两大类，前者用于显示、打印、管理，后者实现采样、计算、输出。59．PLC在运行时，当扫描用户程序结束后，PLC就进入（）阶段。A．输入采样B．用户程序执行C．输出刷新D．自诊断【答案】C【解析】PLC的一个扫描周期顺序为：自诊断→输入采样→用户程序执行→输出刷新。输出刷新阶段把输出映像寄存器的内容集中送到输出端子。60．（）不是计算机控制系统的特点的主要体现。A．完善的输入/输出通道B．实时控制功能C．可靠性高D．成本低【答案】D【解析】计算机控制系统强调I/O通道完善、实时性强、可靠性高（含冗余、watchdog），成本并不低，通常高于常规继电器控制。61．对于只进行二维平面作业的工业机器人只需要三自由度，若要使操作具有随意的位姿，则工业机器人至少需要几个自由度（）。A．四个B．五个C．六个D．八个【答案】C【解析】空间任意位姿需要6个自由度：3个移动（X、Y、Z）加3个转动（绕三轴的回转），即"位置三自由度＋姿态三自由度"。62．串联机器人控制装置中用一台计算机实现全部控制功能，该控制结构属于（）。A．"集中控制式"结构B．"主、从控制式"结构C．"分散控制式"结构D．"自主控制"式结构【答案】A【解析】一台计算机承担全部关节的插补与伺服计算，为集中控制式。其结构简单、成本低，但计算量大、实时性受限；多机分工则为主从式或分散（分布式）控制。63．对进行二维平面作业的工业机器人需要几个自由度（）。A．一个B．两个C．三个D．四个【答案】C【解析】平面内确定刚体位置需2个移动，确定姿态需1个转动，共3个自由度（如SCARA用于平面装配）。64．DELTA机构指的是（）的一种类型。A．机器人B．计算机集成系统C．脉宽调制D．可编程控制器【答案】A【解析】DELTA是并联（平行连杆）机器人，三条（或四条）支链同时驱动动平台，刚度大、惯量小、速度极快，广泛用于食品、药品、电子件的高速分拣与包装。65．对机器人进行示教编程时，通常要求最初程序点与最终程序点的位置（），可提高工作效率。A．相同B．不同C．无所谓D．分离越大越好【答案】A【解析】首末点重合可使程序首尾衔接、循环连续运行，不必每次回原点，减少空行程与等待时间。形考任务四柔性制造与快速成型一、判断题（第66—75题，每题4分）66．FMS能解决多机床下零件的混流加工问题，但须增加额外费用。A．对B．错【答案】B【解析】FMS的柔性正是其价值所在：通过程序与工装快速切换即可实现多品种混流加工，不需要为换品种额外增加费用（这正是它与刚性自动线的本质区别）。设错点在"须增加额外费用"。67．柔性制造单元是由单台数控机床或加工中心与工件自动装卸装置组成。A．对B．错【答案】A【解析】FMC＝数控机床（或加工中心）＋自动装卸工件装置（机器人、托盘交换），是最小规模的柔性制造单元，可无人化连续加工，也是构成FMS的基本模块。68．加工中心是一种备有刀库并能按预定程序自动更换刀具，对工件进行多工序加工的高效数控机床。A．对B．错【答案】A【解析】加工中心的关键特征是刀库＋自动换刀装置（ATC），一次装夹完成铣、钻、镗、铰、攻丝等多工序，减少装夹次数、提高精度与效率。69．转塔式和盘式刀库的特点是构造简单，适当选择刀库位置，还可省略换刀机械手，但刀库容量有限。A．对B．错【答案】A【解析】转塔式（刀库即转塔，主轴直接转位取刀）和盘式刀库结构简单、成本低，容量一般十几个到二十几把，适合中小型加工中心；容量大时需链式刀库并配换刀机械手。70．3D打印机是通过用去除材料制造法来达到零件形状的机电一体化设备。A．对B．错【答案】B【解析】3D打印属增材制造（材料逐层堆积），去除材料是切削加工（车、铣、磨）的"减材制造"。这是本题的设错点。71．三维扫描仪不可以扫描二维图像。A．对B．错【答案】B【解析】三维扫描仪既能获取物体表面的三维点云，也能输出二维影像/纹理信息；配合软件还可以对二维图形、平面件进行扫描与矢量化。72．3D打印机可以使用不同颜色的打印材料，来实现彩色模型或零件的打印。A．对B．错【答案】A【解析】多喷头、多材料挤出或粉末彩色粘结工艺可实现彩色成型，用于外观验证、医疗模型、文创产品。73．3D打印是快速成型技术的一种。A．对B．错【答案】A【解析】快速原型/快速成型（RPM）包含SLA、SLS、FDM、3DP、LOM等多种工艺，3D打印是其中应用最广的一类，二者是包含关系。74．3D打印不能打印生物细胞，构成器官。A．对B．错【答案】B【解析】生物3D打印已能用含活细胞的"生物墨水"逐层构建组织与类器官（皮肤、软骨、血管、迷你器官），是快速成型的前沿方向。75．三维扫描仪应用了光学技术，使得扫描质量大大提高。A．对B．错【答案】A【解析】结构光、激光三角、摄影测量等光学方法实现了非接触、高精度、高速度扫描，配合相位法与多视拼合，精度可达微米级。二、选择题（第76—85题，每题6分）76．FMS适用于下述何种生产类型（）。A．单件、小批B．大批量、多品种C．A和BD．不确定【答案】C【解析】FMS兼有刚性自动线的高效率与通用设备的柔性，既适合单件小批的多品种生产，也适合大批量多品种的混流生产，特别适合市场变化快、品种更新频繁的场合。77．FMC是表示（）。A．柔性制造单元B．柔性制造系统C．柔性制造生产线D．柔性制造工厂【答案】A【解析】FMC＝FlexibleManufacturingCell，柔性制造单元；FMS＝FlexibleManufacturingSystem，柔性制造系统；FML为柔性制造线，FMF/FA为柔性制造工厂/自动化工厂。规模由小到大依次为FMC→FMS→FML→FMF。78．由过程控制子系统和过程监视子系统所组成的系统属于柔性制造系统中的（）。A．加工系统B．物料系统C．能量系统D．信息系统【答案】D【解析】FMS由加工系统、物料系统、能量系统和信息系统四部分组成。信息系统＝过程控制（调度、NC程序分发、刀具管理）＋过程监视（状态监测、故障诊断、质量数据）。79．由能量自动分配及输送子系统和能量自动转换系统所组成的系统称为（）。A．加工系统B．物料系统C．能量系统D．信息系统【答案】C【解析】能量系统负责电、气、液的自动分配输送与转换（变压器、配电、液压泵站、空压站），保证各单元可靠供能。80．柔性系统中实现产品质量检查功能的是（）。A．上料检测单元B．搬运单元C．加工与检测单元D．分类单元【答案】C【解析】加工与检测单元在加工工位上完成在线测量与质量判定，把结果反馈给信息系统以便补偿或分选。上料检测只做毛坯识别与就位检测，分类单元只做分流。81．光固化成型又称为光敏液相固化法、立体光刻等，是最早出现的、技术最成熟和应用最广泛的快速原型技术。它的缩写是（）。A．SLAB．FDBC．SLSD．3DP【答案】A【解析】SLA＝StereoLithographyApparatus，紫外激光逐层扫描固化光敏树脂。SLS是选择性激光烧结（粉末），3DP是三维打印（粘结剂喷射粉末），FDM是熔融沉积。82．（）测距是借助三角形几何关系，求得扫描中心到扫描对象的距离，激光发射点和电荷耦合元件（CCD）接收点位于高精度基线两端，并与目标反射点构成一个空间平面三角形。A．三角法B．脉冲法C．相位法D．解析法【答案】A【解析】激光三角法：已知基线长度与发射角，由CCD上成像点位置解算距离，适合近距离高精度测量（手持扫描仪、焊缝跟踪）。83．（）测距是用无线电波段的频率，对激光束幅度等进行调制，通过测定调制光信号在被测距离上往返传播所产生的相位差，间接测定往返时间，并进一步计算出被测距离。A．三角法B．脉冲法C．相位法D．解析法【答案】C【解析】相位法（相位差测距）精度可达毫米级，适合中近距离；脉冲法（飞行时间法）直接测往返时间，适合远距离（激光雷达、测距仪）。84．3D打印文件的格式是（）。A．salB．stlC．saeD．rat【答案】B【解析】STL用三角面片逼近模型表面，是3D打印的通用交换格式（另有OBJ、AMF、3MF）。85．下列产品中的（）仅使用3D打印技术无法制作完成。A．首饰B．手机C．义齿D．服装【答案】B【解析】手机包含芯片、显示屏、电池、精密结构件与装配，需要光刻、贴片、注塑、组装等多种工艺，3D打印只能做外壳手板或个别零件。首饰、义齿、服装（含3D打印时装）可单靠增材制造完成。实训作业《机电一体化系统》仿真实验报告部分分部把实训环节计入形考，要求提交机械结构组合与传感器安装的仿真实验报告。下面给出可直接套用的结构，按此填写即可。报