2025年工業(yè)機(jī)器人安全知識(shí)及末端執(zhí)行器操作考核試題含答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.2025版ISO10218-2對(duì)協(xié)作機(jī)器人末端執(zhí)行器最大動(dòng)態(tài)壓力的新限值是A.120N/cm2?B.150N/cm2?C.180N/cm2?D.200N/cm2答案：B2.在末端執(zhí)行器快換裝置中，二次機(jī)械鎖止機(jī)構(gòu)的作用是A.降低重量?B.提高重復(fù)定位精度?C.防止氣壓驟降導(dǎo)致工具脫落?D.加快換盤速度答案：C3.當(dāng)使用真空吸盤搬運(yùn)多孔鋁合金件時(shí)，優(yōu)先選擇的真空泵類型為A.葉片式?B.水環(huán)式?C.文丘里式?D.旋渦風(fēng)機(jī)答案：C4.2025年新版GB/T12642中，對(duì)協(xié)作模式下機(jī)器人末端力的持續(xù)監(jiān)測(cè)采樣頻率最低要求為A.50Hz?B.100Hz?C.250Hz?D.1000Hz答案：B5.伺服電抓手中“電流-力”曲線出現(xiàn)非線性突變最可能的原因是A.電機(jī)磁鋼退磁?B.減速機(jī)背隙增大?C.手指連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)入機(jī)械死點(diǎn)?D.編碼器零位漂移答案：C6.在末端執(zhí)行器風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣中，發(fā)生概率等級(jí)“P5”對(duì)應(yīng)的年度發(fā)生次數(shù)范圍是A.<1×10???B.1×10??~1×10???C.1×10??~1×10?2?D.>1×10?2答案：D7.采用“安全限速”(SLS)功能時(shí)，機(jī)器人末端線速度超過閾值后，驅(qū)動(dòng)器應(yīng)在A.50ms內(nèi)切斷電機(jī)電源?B.100ms內(nèi)觸發(fā)安全抱閘?C.500ms內(nèi)減速至零?D.1s內(nèi)發(fā)出警告但不減速答案：B8.末端執(zhí)行器IP65防護(hù)等級(jí)中，“5”表示A.完全防塵?B.防護(hù)直徑1.0mm固體異物?C.防護(hù)噴水?D.防護(hù)低壓水射流答案：C9.當(dāng)機(jī)器人末端執(zhí)行器進(jìn)入“safelimitedtorque”模式時(shí)，關(guān)節(jié)扭矩限制值通常由A.用戶程序設(shè)定?B.安全PLC硬接線?C.安全編碼器反饋?D.安全驅(qū)動(dòng)器參數(shù)固化答案：D10.在激光視覺焊縫跟蹤系統(tǒng)中，末端執(zhí)行器抖動(dòng)導(dǎo)致圖像模糊，應(yīng)優(yōu)先調(diào)整A.激光器功率?B.工業(yè)相機(jī)增益?C.機(jī)器人加速度段平滑系數(shù)?D.保護(hù)氣體流量答案：C11.2025年《工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器安全認(rèn)證實(shí)施規(guī)則》首次把“生物相容性”納入A.食品分揀抓手?B.醫(yī)療協(xié)作機(jī)器人末端?C.防爆噴涂手爪?D.鑄造去毛刺工具答案：B12.末端執(zhí)行器使用“安全扭矩關(guān)閉”(STO)后，下列哪項(xiàng)仍能維持A.伺服電機(jī)位置環(huán)?B.制動(dòng)器抱閘力矩?C.編碼器供電?D.驅(qū)動(dòng)器散熱風(fēng)扇答案：D13.在“安全軟軸”功能中，若末端執(zhí)行器超出設(shè)定球面區(qū)域，機(jī)器人將A.降速至10%額定速度?B.立即觸安全停止2?C.反向退回20mm?D.僅在上位機(jī)彈窗提示答案：B14.末端執(zhí)行器快換盤信號(hào)針腳“E-STOPLoop”斷開時(shí)，機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)入A.防護(hù)停止?B.緊急停止?C.安全待機(jī)?D.自動(dòng)復(fù)位答案：B15.當(dāng)協(xié)作機(jī)器人末端執(zhí)行器與人接觸力超過150N時(shí)，最新安全規(guī)范要求A.立即斷電?B.0.5s內(nèi)減至<50N?C.1s內(nèi)減至<80N?D.2s內(nèi)減至<120N答案：B二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共30分；多選少選均不得分）16.下列哪些屬于末端執(zhí)行器“本質(zhì)安全設(shè)計(jì)”措施A.采用24V直流無刷電機(jī)?B.手指邊緣倒角R≥2mm?C.外殼使用導(dǎo)電POM材料?D.內(nèi)置力矩限制彈簧?E.設(shè)置黃色警示燈答案：ABD17.在末端執(zhí)行器安全電路中，滿足PLe/SIL3的元件有A.雙通道安全繼電器?B.單通道普通PLC?C.冗余OSSD輸出光幕?D.帶自診斷的安全編碼器?E.普通24V繼電器答案：ACD18.關(guān)于“安全觸摸”(SafeTouch)皮膚傳感器，下列說法正確的是A.電容式可實(shí)現(xiàn)1mm厚度?B.光纖式抗電磁干擾強(qiáng)?C.電阻式響應(yīng)時(shí)間<5ms?D.可布置在手指內(nèi)側(cè)與外側(cè)?E.需每12個(gè)月校準(zhǔn)一次答案：ABDE19.末端執(zhí)行器進(jìn)行“負(fù)載跌落測(cè)試”時(shí)，需記錄A.跌落高度?B.跌落角度?C.地面材質(zhì)硬度?D.殘余變形量?E.聲音分貝值答案：ABCD20.下列哪些情況會(huì)觸發(fā)末端執(zhí)行器“安全保護(hù)停止”A.安全門打開?B.光柵被遮擋?C.系統(tǒng)進(jìn)入T2調(diào)試模式?D.用戶按下示教器使能鍵?E.安全PLC丟失心跳信號(hào)答案：ABE21.在食品級(jí)末端執(zhí)行器中，符合FDA21CFR177.1520的材料有A.PEEK?B.PTFE?C.304不銹鋼?D.硅膠SIL60?E.聚丙烯PP答案：ABDE22.末端執(zhí)行器“安全限速”功能激活后，機(jī)器人控制系統(tǒng)應(yīng)A.關(guān)閉伺服使能?B.限制關(guān)節(jié)加速度?C.降低路徑速度至設(shè)定百分比?D.屏蔽外部I/O?E.保持位置反饋答案：BCE23.采用“安全總線”(FSoE)通信時(shí)，安全數(shù)據(jù)幀包含A.CRC32校驗(yàn)?B.時(shí)間戳?C.狀態(tài)字?D.生命計(jì)數(shù)器?E.非安全I(xiàn)O數(shù)據(jù)答案：ABCD24.末端執(zhí)行器“靜電消散”設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括A.表面電阻10?~10?Ω?B.接地電阻<1Ω?C.使用導(dǎo)電毛刷?D.避免絕緣涂層?E.增加濕度至80%RH答案：ABCD25.在“安全參數(shù)鎖”(SafetyLock)機(jī)制中，防止非授權(quán)修改的參數(shù)有A.安全速度閾值?B.安全力閾值?C.工具坐標(biāo)系質(zhì)量?D.用戶程序注釋?E.安全PLC源碼答案：ABCE三、判斷題（每題1分，共15分；正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）26.末端執(zhí)行器使用“安全扭矩關(guān)閉”后，制動(dòng)器仍保持失電制動(dòng)狀態(tài)。答案：√27.2025年起，所有協(xié)作機(jī)器人末端執(zhí)行器必須內(nèi)置六維力傳感器才能通過CR認(rèn)證。答案：×28.末端執(zhí)行器手指鍍鎳層厚度≥8μm即可滿足鹽霧試驗(yàn)72h無銹斑。答案：√29.在防爆區(qū)域使用的末端執(zhí)行器，其靜電消散時(shí)間常數(shù)τ應(yīng)小于1s。答案：√30.末端執(zhí)行器安全電路的MTTFD值越大，PFH值越小。答案：√31.安全PLC與末端執(zhí)行器之間使用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)IP即可滿足SIL3通信要求。答案：×32.末端執(zhí)行器“安全軟軸”功能可在三維空間內(nèi)設(shè)定任意形狀限制區(qū)域。答案：√33.末端執(zhí)行器進(jìn)行“生物相容性”測(cè)試時(shí)，細(xì)胞毒性評(píng)級(jí)需≤2級(jí)。答案：√34.末端執(zhí)行器快換裝置的安全銷只要使用不銹鋼材料就無需再做疲勞測(cè)試。答案：×35.末端執(zhí)行器“安全限速”觸發(fā)后，機(jī)器人可在200ms內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。答案：×四、填空題（每空2分，共30分）36.2025年ISO/TS15066將協(xié)作機(jī)器人末端執(zhí)行器與人接觸的最大允許__________力定為150N，最大允許__________壓強(qiáng)定為150N/cm2。答案：瞬態(tài)；靜態(tài)37.末端執(zhí)行器“安全扭矩關(guān)閉”(STO)功能觸發(fā)后，驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部__________橋被關(guān)閉，但__________供電仍保持。答案：PWM逆變；控制電源38.在末端執(zhí)行器風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，嚴(yán)重度等級(jí)S4表示人員受到__________傷害，需__________才能恢復(fù)。答案：不可逆；手術(shù)39.末端執(zhí)行器使用“安全編碼器”時(shí)，其自診斷覆蓋率DC≥__________%，以滿足PLe要求。答案：9940.末端執(zhí)行器手指表面粗糙度Ra≤__________μm，可降低皮膚劃傷風(fēng)險(xiǎn)。答案：0.841.末端執(zhí)行器快換裝置的安全銷需進(jìn)行__________萬次插拔疲勞測(cè)試，殘余間隙≤__________mm。答案：10；0.0542.末端執(zhí)行器“安全軟軸”功能基于__________坐標(biāo)系，若超出設(shè)定球面半徑，機(jī)器人進(jìn)入__________停止。答案：工具；安全保護(hù)43.末端執(zhí)行器“生物相容性”測(cè)試中，皮膚刺激性試驗(yàn)采用__________兔，觀察__________小時(shí)。答案：新西蘭白；7244.末端執(zhí)行器防爆標(biāo)志ExdbibIICT6中，“db”表示__________防爆型式，“T6”表示最高表面溫度≤__________℃。答案：隔爆；8545.末端執(zhí)行器“安全總線”FSoE周期時(shí)間≤__________μs，抖動(dòng)≤__________μs，可滿足SIL3實(shí)時(shí)性。答案：1000；10五、簡答題（每題10分，共40分）46.簡述2025年新版協(xié)作機(jī)器人末端執(zhí)行器“安全力監(jiān)測(cè)”功能的硬件架構(gòu)與信號(hào)鏈路。答案：硬件架構(gòu)包括六維力傳感器、安全模擬量模塊、安全PLC、安全驅(qū)動(dòng)器。六維力傳感器輸出0~10V差分信號(hào)，經(jīng)屏蔽雙絞線接入安全模擬量模塊，模塊采樣頻率1kHz，16位分辨率，內(nèi)部二取一冗余比較，偏差>2%觸發(fā)診斷報(bào)警。安全PLC通過FSoE總線讀取力值，與預(yù)設(shè)閾值比較，若超出150N立即發(fā)送STO信號(hào)給安全驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器在50ms內(nèi)關(guān)閉PWM，同時(shí)觸發(fā)抱閘。整個(gè)鏈路MTTFD=250年，DC=99%，滿足PLe。47.末端執(zhí)行器快換裝置在意外掉壓時(shí)如何防止工具墜落？答案：采用三級(jí)保護(hù)：1.主鎖由彈簧加壓的圓錐面鎖緊，氣壓消失后彈簧仍保持≥5kN鎖緊力；2.二次機(jī)械鎖為鋼球+棘輪結(jié)構(gòu)，需氣壓>0.4MPa才能解鎖，失壓時(shí)鋼球卡入凹槽；3.安全銷為最后一級(jí)，插入φ8mm不銹鋼銷，需手動(dòng)拔出。三級(jí)獨(dú)立動(dòng)作，任意一級(jí)有效即可防止墜落，通過10萬次疲勞測(cè)試，殘余間隙<0.05mm。48.描述末端執(zhí)行器“安全觸摸”皮膚傳感器的校準(zhǔn)流程。答案：1.預(yù)熱30min，恒溫23℃±2℃；2.使用標(biāo)準(zhǔn)力錘施加10N、50N、100N三級(jí)力，每級(jí)重復(fù)5次，記錄傳感器輸出電壓；3.計(jì)算線性度誤差，要求≤±2%FS；4.用ShoreA20硅膠頭模擬人體皮膚，以5mm/s速度壓入，記錄觸發(fā)時(shí)間，要求<5ms；5.調(diào)整放大器增益，使100N對(duì)應(yīng)10V；6.寫入校準(zhǔn)參數(shù)到傳感器EEPROM，CRC校驗(yàn)；7.出具校準(zhǔn)證書，有效期12個(gè)月。49.說明末端執(zhí)行器“安全限速”(SLS)與“安全限位”(SLP)在協(xié)作模式下的區(qū)別及應(yīng)用場(chǎng)景。答案：SLS限制速度，當(dāng)末端線速度>250mm/s時(shí)觸發(fā)安全保護(hù)停止，適用于人手可能進(jìn)入工作區(qū)域但需保持連續(xù)運(yùn)行的場(chǎng)景，如協(xié)作裝配。SLP限制空間，當(dāng)末端超出設(shè)定三維區(qū)域時(shí)觸發(fā)停止，適用于固定防護(hù)欄開口、需要嚴(yán)格空間隔離的場(chǎng)景，如機(jī)床上下料。SLS通過安全驅(qū)動(dòng)器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)，響應(yīng)時(shí)間<50ms；SLP通過安全PLC讀取絕對(duì)編碼器位置，與預(yù)設(shè)區(qū)域比較，響應(yīng)時(shí)間<100ms。兩者可疊加使用，形成“速度+空間”雙冗余。六、計(jì)算題（每題15分，共30分）50.某協(xié)作機(jī)器人末端執(zhí)行器質(zhì)量m=3kg，重心距離法蘭盤L=80mm，以a=2m/s2減速時(shí)，計(jì)算慣性力對(duì)六維力傳感器Y軸產(chǎn)生的附加力矩，并判斷是否超出傳感器額定力矩±30N·m。答案：慣性力F=ma=3kg×2m/s2=6N；附加力矩M=F×L=6N×0.08m=0.48N·m；0.48N·m<30N·m，故未超出。51.末端執(zhí)行器手指采用碳纖維復(fù)合材料，寬度b=20mm，厚度h=3mm，跨距l(xiāng)=60mm，受到集中載荷F=200N時(shí)，計(jì)算最大彎曲應(yīng)力σ，并校核是否低于材料許用應(yīng)力800MPa。答案：截面慣性矩I=bh3/12=20×33/12=45mm?；最大彎矩M=Fl/4=200×60/4=3000N·mm；σ=M·y/I=3000×1.5/45=100MPa；100MPa<800MPa，安全裕度8倍，滿足要求。七、案例分析題（每題20分，共40分）52.某工廠協(xié)作機(jī)器人末端執(zhí)行器在調(diào)試時(shí)，人員右手被夾，造成掌骨骨折。調(diào)查發(fā)現(xiàn)：1.安全PLC程序中力閾值設(shè)為300N；2.六維力傳感器未校準(zhǔn)，偏差+25%；3.安全門被短接。請(qǐng)分析直接原因、間接原因、整改措施。答案：直接原因：力閾值300N遠(yuǎn)超150N限值，傳感器偏差導(dǎo)致實(shí)際力達(dá)375N未觸發(fā)停止。間接原因：安全門被短接，失去防護(hù)；調(diào)試人員未佩戴示教器使能鍵。整改措施：1.將力閾值改為120N，保留20%裕量；2.每6個(gè)月校準(zhǔn)傳感器，偏差>2%立即更換；3.拆除安全門短接線，加裝FSoE光柵；4.調(diào)試時(shí)必須雙手使能，啟用“安全縮減速度”模式，速度<150mm/s；5.開展安全培訓(xùn)并考核，記錄存檔。53.末端執(zhí)行器快換裝置在運(yùn)行中突然報(bào)警“ToolDropImminent”，機(jī)器人急?！，F(xiàn)場(chǎng)檢查：氣壓0.5MPa正常，安全銷未插，主鎖磨損0.2mm。請(qǐng)分析故障鏈并提出預(yù)防措施。答案：故障鏈：主鎖磨損→圓錐面鎖緊力下降→振動(dòng)沖擊下產(chǎn)生微動(dòng)→二次鎖鋼球部分退出→傳感器檢測(cè)到間隙>0.1mm→系統(tǒng)報(bào)警→急停。預(yù)防措施：1.每月檢查主鎖磨損，極限值0