2025年高性能制造《機(jī)器人技術(shù)》沖刺押題考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共30分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。）1.下列哪種類(lèi)型的機(jī)器人通常用于精密裝配或微操作，并強(qiáng)調(diào)與人協(xié)同工作？()A.工業(yè)機(jī)器人B.協(xié)作機(jī)器人C.移動(dòng)機(jī)器人D.拓?fù)錂C(jī)器人2.在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)中，根據(jù)已知關(guān)節(jié)角度求解末端執(zhí)行器位姿的問(wèn)題稱(chēng)為？()A.正運(yùn)動(dòng)學(xué)B.逆運(yùn)動(dòng)學(xué)C.運(yùn)動(dòng)學(xué)雅可比矩陣D.軌跡規(guī)劃3.機(jī)器人基坐標(biāo)系通常定義為？()A.末端執(zhí)行器坐標(biāo)系B.工具坐標(biāo)系C.機(jī)器人腰部旋轉(zhuǎn)軸所在的坐標(biāo)系D.與機(jī)器人無(wú)直接關(guān)聯(lián)的固定世界坐標(biāo)系原點(diǎn)4.以下哪種傳感器主要用于檢測(cè)物體是否存在或接近？()A.紅外傳感器B.距離傳感器C.接近傳感器D.角速度傳感器5.機(jī)器人控制系統(tǒng)中最常用的控制方式是？()A.全局最優(yōu)控制B.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制C.關(guān)節(jié)控制D.線性規(guī)劃控制6.機(jī)器人軌跡規(guī)劃的目標(biāo)通常不包括？()A.速度最優(yōu)B.時(shí)間最短C.安全性D.精度最高7.在機(jī)器人系統(tǒng)中，負(fù)責(zé)處理傳感器信號(hào)、執(zhí)行控制算法并驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器的部分是？()A.機(jī)器人本體B.末端執(zhí)行器C.控制器D.傳感器8.以下哪項(xiàng)不屬于機(jī)器人集成中的關(guān)鍵步驟？()A.機(jī)器人與PLC的通信配置B.工裝夾具的設(shè)計(jì)制造C.人工示教編程D.生產(chǎn)線的布局規(guī)劃9.ISO10218-1標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)范了工業(yè)機(jī)器人的什么方面？()A.機(jī)械設(shè)計(jì)B.安全要求C.控制系統(tǒng)架構(gòu)D.編程接口10.機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)在制造過(guò)程中可用于？()A.物料搬運(yùn)B.尺寸測(cè)量與質(zhì)量檢測(cè)C.自主導(dǎo)航D.力量控制11.以下哪項(xiàng)不是高性能制造對(duì)機(jī)器人應(yīng)用提出的要求？()A.高精度B.高速度C.高柔性與自適應(yīng)能力D.低成本優(yōu)先12.機(jī)器人能夠感知并適應(yīng)環(huán)境變化，體現(xiàn)了其哪種能力？()A.精確控制B.自主性C.可維護(hù)性D.可靠性13.機(jī)器人編程中，用于定義機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑平滑性的指令通常是？()A.移動(dòng)指令B.速度設(shè)定指令C.軌跡平滑指令D.停止指令14.機(jī)器人維護(hù)中，屬于預(yù)防性維護(hù)內(nèi)容的是？()A.更換損壞的部件B.定期潤(rùn)滑關(guān)節(jié)C.故障排除D.校準(zhǔn)示教器15.協(xié)作機(jī)器人相較于傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人，其主要優(yōu)勢(shì)在于？()A.承載能力更強(qiáng)B.價(jià)格更低廉C.可以與人近距離安全協(xié)作D.運(yùn)動(dòng)速度更快二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在橫線上。）1.機(jī)器人坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換通常使用__變換矩陣__來(lái)實(shí)現(xiàn)。2.機(jī)器人的自由度數(shù)是指決定其末端執(zhí)行器位姿所需的__獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)__數(shù)量。3.機(jī)器人控制系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)誤差主要包括__軌跡誤差__和__姿態(tài)誤差__。4.常用的機(jī)器人編程語(yǔ)言有ABB的__RAPID__、FANUC的KAREL等。5.機(jī)器人安全防護(hù)措施中，__安全圍欄__可以阻止人員進(jìn)入機(jī)器人工作區(qū)域。6.在機(jī)器人集成項(xiàng)目中，__人機(jī)界面（HMI）__用于實(shí)現(xiàn)操作員與機(jī)器人系統(tǒng)的交互。7.機(jī)器人在汽車(chē)制造中可用于__焊接__、__噴涂__等任務(wù)。8.機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)通過(guò)圖像處理算法實(shí)現(xiàn)__缺陷檢測(cè)__、__尺寸測(cè)量__等功能。9.機(jī)器人智能化的一個(gè)重要方向是__自主導(dǎo)航__和避障。10.機(jī)器人維護(hù)保養(yǎng)的基本要求是__預(yù)防為主__、定期檢查。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分。）1.簡(jiǎn)述工業(yè)機(jī)器人本體通常由哪些部分組成。2.簡(jiǎn)述正向運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)的區(qū)別。3.簡(jiǎn)述選擇工業(yè)機(jī)器人時(shí)需要考慮的主要因素。4.簡(jiǎn)述機(jī)器人在自動(dòng)化生產(chǎn)線中實(shí)現(xiàn)集成的主要步驟。四、計(jì)算題（10分。）假設(shè)一個(gè)具有3個(gè)自由度的直角坐標(biāo)機(jī)器人（XYE），其基坐標(biāo)系位于原點(diǎn)，末端執(zhí)行器坐標(biāo)系Z軸向上。當(dāng)關(guān)節(jié)角度分別為θ1=30°,θ2=45°,θ3=60°時(shí)，計(jì)算末端執(zhí)行器在笛卡爾坐標(biāo)系中的位置（X,Y,Z）。請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程和最終結(jié)果。（注：此處無(wú)需實(shí)際計(jì)算，只需列出計(jì)算公式和步驟即可）五、綜合應(yīng)用題（25分。）某高性能制造企業(yè)計(jì)劃在精密零部件裝配線上引入機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)化裝配。該裝配任務(wù)需要機(jī)器人精確抓取小型零件（尺寸約10mmx10mmx5mm），在距離約500mm的位置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和插入操作，插入深度約2mm。請(qǐng)分析：1.為完成此任務(wù)，應(yīng)選擇哪種類(lèi)型的機(jī)器人？說(shuō)明理由。2.需要哪些關(guān)鍵的傳感器配合機(jī)器人工作？并說(shuō)明其作用。3.簡(jiǎn)述該機(jī)器人程序的示教或編寫(xiě)過(guò)程要點(diǎn)。4.在該應(yīng)用場(chǎng)景下，需要考慮哪些安全因素？應(yīng)采取哪些安全措施？5.如何評(píng)估該機(jī)器人自動(dòng)化單元的性能？（至少提出三個(gè)評(píng)估指標(biāo)）試卷答案一、選擇題1.B2.A3.D4.C5.C6.A7.C8.C9.B10.B11.D12.B13.C14.B15.C二、填空題1.變換矩陣2.獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)3.軌跡誤差姿態(tài)誤差4.RAPID5.安全圍欄6.人機(jī)界面（HMI）7.焊接噴涂8.缺陷檢測(cè)尺寸測(cè)量9.自主導(dǎo)航10.預(yù)防為主三、簡(jiǎn)答題1.機(jī)器人本體通常由基座、腰部、大臂、小臂、末端執(zhí)行器（或稱(chēng)手爪）以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（包括電機(jī)、減速器）和傳動(dòng)系統(tǒng)（如連桿、關(guān)節(jié)）組成。2.正向運(yùn)動(dòng)學(xué)是根據(jù)已知的關(guān)節(jié)角度計(jì)算末端執(zhí)行器的位姿（位置和姿態(tài)）的一類(lèi)問(wèn)題，主要用于機(jī)器人控制。逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)是根據(jù)已知的末端執(zhí)行器位姿反解出所需關(guān)節(jié)角度的一類(lèi)問(wèn)題，主要用于機(jī)器人編程和軌跡規(guī)劃。3.選擇工業(yè)機(jī)器人時(shí)需要考慮的主要因素包括：任務(wù)需求（負(fù)載、速度、精度、工作空間）、工作環(huán)境、成本預(yù)算、集成復(fù)雜性、安全規(guī)范、品牌與服務(wù)等。4.機(jī)器人在自動(dòng)化生產(chǎn)線中實(shí)現(xiàn)集成的主要步驟包括：需求分析、方案設(shè)計(jì)（機(jī)器人選型、路徑規(guī)劃、布局設(shè)計(jì)）、硬件集成（機(jī)器人安裝、傳感器安裝、網(wǎng)絡(luò)連接）、軟件編程（機(jī)器人程序、PLC程序、HMI程序）、系統(tǒng)調(diào)試、安全測(cè)試和試運(yùn)行。四、計(jì)算題（注：此處僅為題目要求，無(wú)需實(shí)際答案）計(jì)算過(guò)程：首先建立機(jī)器人各關(guān)節(jié)坐標(biāo)系，根據(jù)D-H參數(shù)法或Z-H參數(shù)法建立運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。然后，將給定的關(guān)節(jié)角度θ1,θ2,θ3代入運(yùn)動(dòng)學(xué)正解方程組中。最后，解算方程組得到末端執(zhí)行器在基坐標(biāo)系下的X,Y,Z坐標(biāo)值。最終結(jié)果：列出計(jì)算公式和步驟即可。五、綜合應(yīng)用題1.應(yīng)選擇協(xié)作機(jī)器人。理由：任務(wù)涉及小型零件、近距離操作，對(duì)精度和靈活性有一定要求，且需與人可能存在的協(xié)作空間，協(xié)作機(jī)器人設(shè)計(jì)用于在人機(jī)共享空間安全工作，通常具有較好的靈活性、易用性，并能實(shí)現(xiàn)一定的安全防護(hù)功能。2.需要的關(guān)鍵傳感器及其作用：*力/力矩傳感器：安裝在末端執(zhí)行器上，用于檢測(cè)抓取力的大小，防止損壞零件或造成夾持不穩(wěn)，并可實(shí)現(xiàn)柔順控制。*視覺(jué)傳感器（2D或3D）：用于識(shí)別零件位置、姿態(tài)，引導(dǎo)機(jī)器人精確抓取和放置，替代人工示教或?qū)崿F(xiàn)自適應(yīng)裝配。*接近傳感器：用于檢測(cè)工具末端與目標(biāo)位置的接近狀態(tài)，用于觸發(fā)動(dòng)作或確認(rèn)位置。3.程序示教或編寫(xiě)過(guò)程要點(diǎn)：*確定運(yùn)動(dòng)路徑：規(guī)劃?rùn)C(jī)器人從起始點(diǎn)到達(dá)抓取點(diǎn)、執(zhí)行旋轉(zhuǎn)和插入動(dòng)作、返回點(diǎn)等的路徑。*編寫(xiě)運(yùn)動(dòng)指令：使用合適的指令（點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)、關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)、軌跡運(yùn)動(dòng)）定義路徑，設(shè)置速度、加速度等參數(shù)。*添加邏輯控制：編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)抓取前傳感器檢測(cè)、抓取后確認(rèn)、插入深度控制等邏輯判斷和操作。*軌跡平滑：對(duì)運(yùn)動(dòng)路徑進(jìn)行平滑處理，確保運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。*調(diào)試與驗(yàn)證：通過(guò)示教或仿真對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試，確保動(dòng)作準(zhǔn)確、流暢，滿足裝配要求。4.需要考慮的安全因素及措施：*安全因素：機(jī)器人運(yùn)動(dòng)可能造成碰撞、夾傷；電氣安全（漏電、短路）；機(jī)械部件損壞（如夾具夾壞零件）；緊急停止響應(yīng)。*安全措施：設(shè)置安全圍欄和急停按鈕；使用安全傳感器（如光柵、安全邊緣）；確保接地和漏電保