2025年(機器人運維工程師)機器人運維技術試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.在ROS2中，節(jié)點間默認使用的通信中間件是A.FastDDS?B.OpenDDS?C.ZeroMQ?D.MQTT答案：A2.某六軸工業(yè)機器人關節(jié)減速機潤滑脂更換周期為8000h，若該機器人每天運行兩班制（16h），每年工作300天，則理論上首次換油時間為A.1.0年?B.1.5年?C.1.7年?D.2.0年答案：C3.下列現(xiàn)場總線中，實時性最高的是A.CANopen?B.EtherCAT?C.DeviceNet?D.PROFIBUSDP答案：B4.當協(xié)作機器人進入ISO/TS15066定義的“powerandforcelimiting”模式時，其瞬態(tài)接觸力上限（胸部區(qū)域）不得超過A.80N?B.120N?C.150N?D.180N答案：C5.使用Mat工具箱計算雅可比矩陣J，若J的秩為5，而目標笛卡爾速度v維數(shù)為6，則該機器人處于A.奇異?B.冗余?C.欠驅(qū)動?D.滿秩答案：A6.在工業(yè)機器人控制柜中，下列模塊負責安全回路雙通道交叉監(jiān)控的是A.Estop單元?B.軸計算機?C.電源模塊?D.I/O板答案：A7.某AGV采用二維碼+慣導融合定位，若二維碼標簽縱向間距為0.5m，慣導零偏漂移為0.1deg/s，當車速1m/s時，最大允許丟失二維碼時間為A.2.0s?B.3.5s?C.5.0s?D.7.0s答案：B8.機器人TCP標定采用“4點+Z方向”法，若第四點與第一點重合，則標定結(jié)果會A.僅Z偏移錯誤?B.僅X、Y偏移錯誤?C.全部偏移錯誤?D.無影響答案：A9.下列關于伺服驅(qū)動器“三環(huán)”描述正確的是A.電流環(huán)最快，位置環(huán)最慢?B.速度環(huán)最快，電流環(huán)最慢?C.三環(huán)帶寬相同?D.位置環(huán)最快答案：A10.在ROS2launch文件中，用于聲明節(jié)點生命周期為“transient_local”的標簽是A.<remap>?B.<param>?C.<qos>?D.<node>答案：C11.機器人控制柜24VDC電源跌落至20V時，最可能觸發(fā)的故障是A.伺服母線欠壓?B.安全PLC停機?C.抱閘釋放失敗?D.編碼器電池報警答案：C12.某焊接機器人采用激光焊縫跟蹤，若激光器波長為905nm，CCD像元尺寸5μm，光學放大倍率0.2，則理論橫向分辨率為A.10μm?B.15μm?C.25μm?D.50μm答案：C13.在ISO9283性能測試中，測量位姿準確度的儀器首選A.激光干涉儀?B.三坐標機?C.視覺靶標?D.拉線編碼器答案：A14.當機器人處于“softservo”模式時，其剛度系數(shù)K一般設置為額定值的A.1%–5%?B.10%–20%?C.50%–60%?D.80%–90%答案：B15.下列關于EtherCAT分布時鐘描述錯誤的是A.主站時鐘為參考?B.從站時鐘可漂移±1ms?C.同步抖動<1μs?D.采用IEEE1588機制答案：B二、多項選擇題（每題3分，共15分；每題至少有兩個正確答案，多選少選均不得分）16.下列哪些屬于機器人健康管理（PHM）中的“三源數(shù)據(jù)”A.控制器日志?B.伺服電流?C.環(huán)境溫濕度?D.操作員心率答案：A、B、C17.關于協(xié)作機器人安全等級，下列符合ISO138491PLe要求的措施有A.雙通道急停?B.安全速度監(jiān)控SLS?C.單通道模式選擇?D.安全力矩關斷STO答案：A、B、D18.在機器人離線編程中，導致“虛擬實際”軌跡偏差的因素包括A.工具重力補償未開啟?B.關節(jié)減速比誤差?C.工件坐標系標定誤差?D.離線程序未導入IO延時答案：A、B、C、D19.下列哪些操作可能觸發(fā)機器人“collisiondetection”報警A.末端撞擊夾具?B.電機抱閘未打開手動拖曳?C.外部軸急停被拍下?D.伺服增益設置過高答案：A、B、D20.關于機器人電池維護，正確的做法有A.每6個月測量電池電壓?B.斷電前確保機器人回到Home?C.更換電池前關閉主電源?D.使用同型號鋰電池替代鎳氫電池答案：A、B、C三、填空題（每空2分，共20分）21.在Mat機器人工具箱中，求齊次變換矩陣T的歐拉角表示，函數(shù)名稱為________。答案：tr2eul22.某機器人關節(jié)最大靜力矩為300N·m，減速比200:1，電機側(cè)連續(xù)電流6A，則電機轉(zhuǎn)矩常數(shù)Kt=________N·m/A。答案：0.2523.若EtherCAT幀長為64Byte，鏈路帶寬100Mbit/s，理論上最小循環(huán)周期可達________μs。答案：5.1224.機器人控制柜內(nèi)三相整流橋輸出直流母線電壓為400VAC×________≈________VDC。答案：1.35、54025.某SCARA機器人J4軸為移動軸，導程5mm，伺服電機編碼器分辨率為2^20pulse/rev，則單脈沖分辨率=________μm。答案：4.7726.在ROS2中，查看節(jié)點圖拓撲的命令為________。答案：rqt_graph27.機器人防護等級IP65中，“5”代表防塵等級為________級。答案：528.若激光位移傳感器線性度±0.1%F.S.，量程100mm，則最大線性誤差=________mm。答案：0.129.某工廠采用OEE評估設備效率，若時間開動率90%，性能開動率85%，合格品率99%，則OEE=________%。答案：75.61530.機器人末端執(zhí)行器更換后，必須重新進行________標定與________校驗。答案：TCP、負載四、判斷題（每題1分，共10分；正確打“√”，錯誤打“×”）31.機器人關節(jié)編碼器采用SSI協(xié)議時，時鐘頻率越高，電纜長度可越長。答案：×32.在ROS2中，QoS的RELIABILITY策略設為“BEST_EFFORT”會降低實時性。答案：×33.協(xié)作機器人若滿足PLd，則無需額外圍欄即可部署在人工作業(yè)區(qū)。答案：√34.機器人減速機回差（backlash）屬于系統(tǒng)誤差，可通過軟件補償完全消除。答案：×35.當伺服驅(qū)動器顯示“Err740”時，通常表示電機過載。答案：√36.在Mat工具箱中，SE3對象可直接與twist向量相乘得到新的位姿。答案：×37.機器人控制柜內(nèi)EMC濾波器主要抑制共模干擾。答案：√38.采用增量式編碼器的機器人，斷電后必須重新回零。答案：√39.機器人軌跡精度與關節(jié)空間插補算法無關，僅取決于伺服帶寬。答案：×40.若機器人基座發(fā)生微幅振動，可通過加速度計反饋進行前饋補償。答案：√五、簡答題（封閉型，每題6分，共18分）41.簡述機器人“奇異點”產(chǎn)生的幾何本質(zhì)，并給出兩種規(guī)避策略。答案：奇異點產(chǎn)生的幾何本質(zhì)是雅可比矩陣降秩，即某些關節(jié)軸在笛卡爾空間失去自由度。規(guī)避策略：1.在軌跡規(guī)劃時加入微小偏移，避開奇異構(gòu)型；2.采用冗余自由度機器人，利用零空間運動重構(gòu)關節(jié)路徑，保持雅可比滿秩。42.列舉控制柜日常點檢中必須檢查的3項電氣安全內(nèi)容，并說明合格標準。答案：1.急停回路雙通道通斷測試：通道間電阻<0.5Ω；2.接地連續(xù)性：PE端與機殼電阻<0.1Ω；3.絕緣電阻：AC500V下母線對地絕緣>20MΩ。43.說明EtherCAT從站“狀態(tài)機”中從Init→PreOp→SafeOp→Op的跳轉(zhuǎn)條件。答案：Init→PreOp：從站郵箱初始化完成，主站配置PDO映射；PreOp→SafeOp：分布式時鐘同步完成，無配置錯誤；SafeOp→Op：主站發(fā)送有效輸出數(shù)據(jù)，從站反饋無故障，且過程數(shù)據(jù)校驗通過。六、簡答題（開放型，每題10分，共20分）44.某工廠欲對200臺工業(yè)機器人實施預測性維護，請設計一套基于云邊協(xié)同的數(shù)據(jù)采集與處理架構(gòu)，要求：1.說明邊緣側(cè)硬件選型與最小算力；2.給出數(shù)據(jù)上行協(xié)議與加密方案；3.列出云端分析模型輸入特征不少于5項；4.說明如何閉環(huán)下發(fā)維護指令。答案：1.邊緣側(cè)選用ARMCortexA72四核+1TOPSNPU，內(nèi)存4GB，存儲32GBeMMC，帶雙千兆網(wǎng)口與CAN口；2.上行采用MQTToverTLS1.3，證書采用X.509雙向認證，Payload使用Protobuf壓縮；3.云端模型輸入：關節(jié)電流RMS、電機溫度、減速機振動峰值、位置跟蹤誤差、抱閘開啟次數(shù)、運行時長；4.云端輸出剩余壽命RUL，通過RESTfulAPI下發(fā)至工廠CMMS系統(tǒng)，自動生成工單，邊緣網(wǎng)關接收工單后調(diào)用機器人控制柜WebService，實現(xiàn)減速機油脂更換提醒與鎖機授權(quán)。45.結(jié)合ISO102181與ISO/TS15066，論述人機協(xié)作工作站的安全驗證流程，需涵蓋風險評估、安全功能驗證、現(xiàn)場驗收三階段，并給出至少兩項可量化指標。答案：風險評估階段采用PHRA方法，識別協(xié)作區(qū)域危險源，確定所需PL為e；安全功能驗證階段對安全速度SLS、安全力矩STO進行雙通道測試，要求STO響應時間<500ms，SLS超速檢測誤差<±2%；現(xiàn)場驗收階段采用激光掃描儀+壓力墊雙重區(qū)域監(jiān)控，掃描儀分辨率30mm，壓力墊觸發(fā)力<150N，連續(xù)運行8h無一次誤報，完成人機協(xié)作節(jié)拍提升15%，工傷事件歸零。七、應用題（計算類，12分）46.某六軸機器人關節(jié)2減速機為RV320E，傳動比i=171，額定輸出扭矩3200N·m，效率η=0.8。電機額定轉(zhuǎn)速3000r/min，忽略摩擦，求：(1)電機側(cè)額定輸出扭矩；(2)若電機最大電流20A，轉(zhuǎn)矩常數(shù)Kt=0.8N·m/A，是否滿足額定負載？(3)當關節(jié)2以最大速度勻速運動時，減速機輸出轉(zhuǎn)速。答案：(1)T_motor=3200/(171×0.8)=23.39N·m(2)T_max=20×0.8=16N·m<23.39N·m，不滿足，需提高電機容量或降低負載(3)n_out=3000/171=17.54r/min八、應用題（分析類，13分）47.某搬運機器人出現(xiàn)“路徑漂移”故障：機器人在第3h開始，Y方向累計偏移+2.5mm，X方向正?！，F(xiàn)場檢測記錄如下：關節(jié)1編碼器溫度由45℃升至65℃；關節(jié)1伺服電流峰值增加8%；基座安裝螺栓最大振動速度1.2mm/s；激光跟蹤儀測得TCP重復定位精度由±0.05mm降至±0.12mm；關機冷卻1h后，偏移消失。請分析根本原因，給出診斷步驟與改進措施。答案：根本原因：關節(jié)1編碼器溫漂導致零位偏移，進而引入系統(tǒng)誤差。診斷步驟：1.用激光跟蹤儀復測關節(jié)1零位，發(fā)現(xiàn)溫升后零位偏移0.018°；2.替換為高溫型編碼器（105℃），連續(xù)溫升測試，偏移<0.005°；3.在控制柜側(cè)增加編碼器散熱片，降低溫升10℃；4.在軟件側(cè)加入溫度補償表，實時修正零位。改進后連續(xù)運行12h，Y方向漂移<0.3mm，滿足±0.5mm工藝要求。九、綜合設計題（20分）48.某3C裝配線需部署一臺Scara機器人完成手機主板螺絲鎖付，要求：螺絲規(guī)格M1.4×3mm，扭矩0.12N·m；節(jié)拍≤2.5s/顆，視覺定位誤差±0.05mm；支持快速換型，10min內(nèi)切換至另一款主板；具備浮鎖、滑牙、缺料檢測；數(shù)據(jù)上傳MES，可追溯。請完成：(1)機器人選型與末端執(zhí)行器機械簡圖；(2)視覺定位方案（相機型號、安裝角度、光源）；(3)鎖付工藝參數(shù)（轉(zhuǎn)速、下壓力、減速區(qū)間）；(4)快速換型實現(xiàn)流程；(5)檢測與追溯數(shù)據(jù)字段列表。答案：(1)選型：ScaraTS4600，重復精度±0.02mm，Z軸行程200mm；末端集成伺服電批、真空吸附、壓力傳感器、下視相機；機械簡圖：電批與相機同軸，光源環(huán)形45°，吸附嘴外徑6mm。(2)相機：BasleracA1920155μm，分辨率2.3MP，鏡頭25mm，工作距離120mm；紅色環(huán)形光源，角度30°，亮度可調(diào)；安裝角度垂直向下，像素比例0.02mm/pixel。(3)參數(shù)：高速段800r/min，下壓力2N，減速區(qū)間最后0.3mm時轉(zhuǎn)速降至150r/min，扭矩到達0.12N·m后停轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)回退30°釋放軸力。(4)換型流程：掃描工單二維碼→MES下發(fā)程序→機器人