2025年(工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用工程師)機(jī)器人系統(tǒng)集成試題及答案1.單項(xiàng)選擇題（每題1分，共20分）1.1在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成中，用于實(shí)現(xiàn)工具坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系之間空間映射的指令是A.MoveJ?B.MoveL?C.Offs?D.RelTool答案：D1.2當(dāng)六軸串聯(lián)機(jī)器人第3軸出現(xiàn)“超速報(bào)警”時(shí)，最優(yōu)先排查的參數(shù)是A.加速度百分比?B.負(fù)載慣量比?C.伺服電機(jī)溫度?D.編碼器電池電壓答案：B1.3下列現(xiàn)場總線中，循環(huán)周期可低于250μs且支持IEEE1588同步的是A.PROFINETIRT?B.DeviceNet?C.CCLink?D.ASi答案：A1.4在PLCopenPart4規(guī)范中，用于六軸機(jī)器人組態(tài)的功能塊名稱是A.MC_MoveDirect?B.MC_GroupEnable?C.MC_Camin?D.MC_Power答案：B1.5若機(jī)器人末端執(zhí)行器質(zhì)量增加20%，則其靜態(tài)柔順誤差將A.線性增大20%?B.線性減小20%?C.與剛度矩陣成反比增大?D.與重力補(bǔ)償無關(guān)答案：C1.6采用EtherCAT的從站控制器ESC若出現(xiàn)“看門狗超時(shí)”，寄存器0x0120的bit0將被置A.0?B.1?C.與主站狀態(tài)無關(guān)?D.由從站固件版本決定答案：B1.7在RoboGuide中，若要將虛擬控制器的循環(huán)插補(bǔ)周期從8ms改為4ms，需修改的系統(tǒng)變量是A.$SCR.$ITP_TIME?B.$MCR_GRP[1].$ITP_TIME?C.$PARAM_GROUP[1].$MASTER_POS?D.$DEFPULSE答案：B1.8當(dāng)使用激光焊縫跟蹤傳感器時(shí)，若采樣頻率為2kHz，機(jī)器人TCP速度為1.2m/min，則空間采樣間隔約為A.0.01mm?B.0.1mm?C.1mm?D.10mm答案：B1.9在ISO102181:2011中，安全停機(jī)類別1的定義是A.通過軟件邏輯停機(jī)?B.通過安全繼電器切斷電機(jī)動(dòng)力?C.通過安全總線停機(jī)并監(jiān)控靜止?D.僅切斷控制電源答案：C1.10若機(jī)器人基坐標(biāo)系繞X軸旋轉(zhuǎn)30°，則其旋轉(zhuǎn)矩陣第三列為A.[0,0.5,0.866]T?B.[0,0.866,0.5]T?C.[0,0.5,0.866]T?D.[0,0.866,0.5]T答案：B1.11在FANUC系統(tǒng)中，若程序行“UTOOL_NUM=2”生效，則對(duì)應(yīng)工具坐標(biāo)系數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于A.UFRAME[2]?B.UTOOL[2]?C.TOOL[2]?D.UFRAME_NUM[2]答案：B1.12當(dāng)機(jī)器人與外部軸協(xié)同作業(yè)時(shí)，若外部軸為直線導(dǎo)軌，其坐標(biāo)系應(yīng)定義為A.WORLD?B.JOINT?C.USER?D.GROUP答案：C1.13在KUKA.WorkVisual中，若項(xiàng)目報(bào)“TechnologyPackage缺失”，解決方法是A.安裝相應(yīng)選項(xiàng)包并重新編譯?B.降低KSS版本?C.刪除項(xiàng)目緩存?D.更換CF卡答案：A1.14若機(jī)器人末端力傳感器量程為100N，分辨率為0.05N，則其動(dòng)態(tài)響應(yīng)的最低有效位對(duì)應(yīng)A.0.05%FS?B.0.5%FS?C.0.005%FS?D.5%FS答案：A1.15在YRC1000控制器中，若變量“B001”為ON，則對(duì)應(yīng)后臺(tái)邏輯掃描周期為A.與INFORM程序一致?B.與主任務(wù)一致?C.與高速掃描任務(wù)一致?D.與PLC任務(wù)一致答案：C1.16當(dāng)使用ModbusTCP讀取機(jī)器人寄存器，功能碼0x03表示A.寫單個(gè)線圈?B.讀保持寄存器?C.寫多個(gè)寄存器?D.讀輸入寄存器答案：B1.17在StaubliCS9控制器中，若要啟用SafeRobot功能，需設(shè)置的安全參數(shù)類別為A.SL1?B.SL2?C.SL3?D.Cat.3/PLe答案：D1.18若機(jī)器人DH參數(shù)中a3=350mm，d4=320mm，則第3連桿的質(zhì)心到第4關(guān)節(jié)的X方向距離為A.350mm?B.320mm?C.0mm?D.需查連桿CAD答案：A1.19在ABBRobotStudio中，若“Mechanism”狀態(tài)燈為黃色，表示A.未連接到虛擬控制器?B.連接到真實(shí)控制器?C.程序正在運(yùn)行?D.電機(jī)上電答案：A1.20當(dāng)機(jī)器人采用雙機(jī)協(xié)同搬運(yùn)，若主從機(jī)剛性連接，其協(xié)同誤差補(bǔ)償優(yōu)先采用A.主從位置閉環(huán)?B.主從力閉環(huán)?C.主從速度前饋?D.主從電流閉環(huán)答案：B2.多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分；每題至少有兩個(gè)正確答案，多選少選均不得分）2.1下列哪些措施可降低機(jī)器人高速啟停時(shí)的殘余振動(dòng)A.輸入整形器?B.加速度前饋?C.降低KP增益?D.增加負(fù)載慣量估計(jì)?E.采用S曲線加減速答案：A、B、E2.2在FANUC力控功能中，以下哪些坐標(biāo)系可作為力控參考系A(chǔ).WORLD?B.TOOL?C.JOINT?D.USER?E.GROUP答案：A、B、D2.3關(guān)于EtherCAT分布式時(shí)鐘DC，下列說法正確的是A.主站時(shí)鐘為參考?B.從站時(shí)鐘漂移需周期性同步?C.同步報(bào)文為EMCY?D.同步精度可達(dá)<100ns?E.需硬件支持答案：A、B、D、E2.4在KUKA.SafeOperation中，可監(jiān)控的安全功能包括A.安全速度?B.安全方向?C.安全力矩?D.安全位置?E.安全加速度答案：A、B、D2.5機(jī)器人視覺抓取時(shí)，若采用EyeinHand方案，需標(biāo)定的參數(shù)有A.相機(jī)內(nèi)參?B.機(jī)器人基坐標(biāo)系到法蘭坐標(biāo)系?C.手眼矩陣?D.工件坐標(biāo)系?E.相機(jī)畸變系數(shù)答案：A、C、E2.6下列哪些屬于ISO9283規(guī)定的性能指標(biāo)A.位姿準(zhǔn)確度?B.位姿重復(fù)性?C.距離準(zhǔn)確度?D.軌跡速度波動(dòng)?E.最小定位時(shí)間答案：A、B、C、D2.7在YaskawaDX200中，以下哪些功能需安裝“FunctionalSafetyUnit”選項(xiàng)A.安全速度限制?B.安全位置監(jiān)控?C.安全力矩關(guān)斷?D.安全I(xiàn)/O?E.安全以太網(wǎng)答案：A、B、D、E2.8當(dāng)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床進(jìn)行RS232通信時(shí)，可采用的握手協(xié)議有A.XON/XOFF?B.RTS/CTS?C.DTR/DSR?D.ModbusRTU?E.3964R答案：A、B、C、E2.9在ABB系統(tǒng)中，若使用EGM（ExternallyGuidedMotion）接口，可接收的外部數(shù)據(jù)類型包括A.位置增量?B.速度增量?C.力矩指令?D.關(guān)節(jié)角度?E.軌跡時(shí)間戳答案：A、B、D2.10下列哪些誤差屬于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定中的Nongeometric誤差A(yù).減速器回程差?B.連桿熱變形?C.編碼器零偏漂移?D.關(guān)節(jié)柔性?E.DH參數(shù)誤差答案：A、B、C、D3.填空題（每空1分，共20分）3.1在FANUC系統(tǒng)中，將當(dāng)前位置以關(guān)節(jié)角度形式存儲(chǔ)到PR[1]的指令是________。答案：JPR[1]=JPOS3.2若機(jī)器人末端線速度為v，角速度為ω，則其空間速度向量V=[v,ω]T的維度為________。答案：6×13.3在KUKAKRC4中，系統(tǒng)變量$VEL_AXIS[3]的單位是________。答案：°/s3.4當(dāng)采用雙工位轉(zhuǎn)臺(tái)時(shí)，若轉(zhuǎn)臺(tái)索引時(shí)間為2.5s，機(jī)器人單件節(jié)拍為9s，則轉(zhuǎn)臺(tái)利用率可估算為________%。答案：72.23.5在PLCopen中，功能塊MC_ReadActualPosition的輸出Done為TRUE表示________。答案：實(shí)際位置已有效讀取3.6若機(jī)器人重復(fù)定位精度為±0.05mm，則其3σ值約為________mm。答案：0.153.7在EtherCAT幀中，用于存儲(chǔ)過程數(shù)據(jù)的子報(bào)文類型碼為________。答案：43.8當(dāng)使用激光位移傳感器進(jìn)行焊縫跟蹤時(shí)，若激光線與焊槍前進(jìn)方向夾角為30°，則傳感器輸出Z值需乘以________得到實(shí)際焊縫高度。答案：cos30°=0.8663.9在YRC1000中，后臺(tái)邏輯變量“SIN_B[0]”的最大長度為________字節(jié)。答案：2563.10若機(jī)器人減速比為160，電機(jī)編碼器分辨率為17bit，則關(guān)節(jié)單圈反饋脈沖數(shù)為________。答案：1310723.11在ABB系統(tǒng)中，若要將數(shù)字輸出DO1設(shè)置為1，RAPID指令為________。答案：SetDODO1,13.12當(dāng)機(jī)器人采用離線編程時(shí)，若CAD模型坐標(biāo)系與實(shí)測工件偏差為[2,1,3]mm，則最佳補(bǔ)償方法為________坐標(biāo)系標(biāo)定。答案：三點(diǎn)/六點(diǎn)用戶3.13在FANUC力控中，若力控坐標(biāo)系為TOOL，則力傳感器測量值需經(jīng)________矩陣轉(zhuǎn)換到工具坐標(biāo)系。答案：旋轉(zhuǎn)3.14若機(jī)器人軌跡誤差服從正態(tài)分布，其均值μ=0.02mm，σ=0.04mm，則誤差落在±0.06mm區(qū)間的概率約為________%。答案：86.63.15在KUKA.SafeRangeMonitoring中，若安全區(qū)為圓柱形，需設(shè)置參數(shù)________定義圓柱高度。答案：Zmax3.16當(dāng)使用ModbusTCP讀取保持寄存器40001，起始地址應(yīng)填寫為________。答案：03.17在RobotStudio中，若要將虛擬傳感器信號(hào)與Smart組件連接，需使用________信號(hào)類型。答案：Digital3.18若機(jī)器人第2關(guān)節(jié)電機(jī)額定扭矩為30N·m，減速器效率為95%，則關(guān)節(jié)端最大連續(xù)扭矩為________N·m。答案：28.53.19在ISO102182中，協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用需進(jìn)行________分析與驗(yàn)證。答案：任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)3.20當(dāng)機(jī)器人與AGV協(xié)同作業(yè)時(shí)，若采用VDA5050協(xié)議，AGV狀態(tài)報(bào)文的發(fā)送周期默認(rèn)________ms。答案：1004.簡答題（封閉型，每題5分，共20分）4.1說明機(jī)器人采用S曲線加減速相對(duì)于梯形加減速的兩項(xiàng)優(yōu)勢。答案：1.加速度連續(xù)，可減小機(jī)械沖擊與殘余振動(dòng)；2.速度曲線平滑，可降低電機(jī)電流峰值與能耗。4.2列舉EtherCAT從站同步丟失的兩種常見硬件原因。答案：1.分布式時(shí)鐘線纜斷開或阻抗不匹配；2.從站PHY芯片時(shí)鐘源漂移超出DC容忍范圍。4.3寫出FANUC系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)“當(dāng)前工具坐標(biāo)系繞Z軸旋轉(zhuǎn)15°”的RelTool指令格式。答案：RelTool(PR[1],0,0,0,0,0,15)4.4簡述機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定中“誤差模型可觀測性”含義。答案：指誤差參數(shù)對(duì)末端位姿測量值的靈敏度矩陣列滿秩，確保通過最小二乘可唯一辨識(shí)所有待標(biāo)定參數(shù)。5.簡答題（開放型，每題10分，共20分）5.1某裝配線需將兩種規(guī)格電池隨機(jī)放入同一托盤，機(jī)器人通過視覺識(shí)別抓取。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一套柔性抓取與防錯(cuò)策略，要求包含：1.視覺檢測流程；2.機(jī)器人程序框架；3.防錯(cuò)機(jī)制。答案：1.視覺檢測：采用EyetoHand2D相機(jī)，拍照后通過Blob分析識(shí)別電池長寬比，分類為A/B型號(hào)；輸出中心坐標(biāo)與旋轉(zhuǎn)角，經(jīng)TCP/IP發(fā)送給機(jī)器人。2.程序框架：RAPID主程序循環(huán)等待視覺數(shù)據(jù)→根據(jù)型號(hào)調(diào)用對(duì)應(yīng)抓取子程序→調(diào)用軟夾爪壓力30%→MoveL至放置位→根據(jù)托盤RFID標(biāo)簽確認(rèn)空位→放置并記錄。3.防錯(cuò)：夾爪內(nèi)置壓力閾值，若抓取失敗壓力<5N則重試；托盤入口安裝光電開關(guān)，若未檢測到放置完成則報(bào)警停機(jī)；視覺二次復(fù)檢放置后姿態(tài)，若偏移>1°則重新抓取。5.2某弧焊工作站由兩臺(tái)倒掛機(jī)器人共享一個(gè)兩軸變位機(jī)，需實(shí)現(xiàn)“無停頓換件”。請(qǐng)給出系統(tǒng)級(jí)時(shí)序設(shè)計(jì)，要求：1.安全互鎖；2.通信架構(gòu)；3.節(jié)拍優(yōu)化方法。答案：1.安全互鎖：采用SafetyPLC（PNOZmB0）監(jiān)控兩臺(tái)機(jī)器人安全門與光柵，任何一臺(tái)進(jìn)入維護(hù)模式即強(qiáng)制另一臺(tái)減速至安全速度；變位機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器啟用SafeTorqueOff，由安全PLC通過FSoE協(xié)議控制。2.通信架構(gòu)：兩臺(tái)ABBIRC5與SafetyPLC、變位機(jī)伺服共用一個(gè)EtherNet/IPVLAN；機(jī)器人通過PCDK發(fā)布焊接完成信號(hào)，PLC仲裁變位機(jī)索引；采用Producer/Consumer模式，周期10ms。3.節(jié)拍優(yōu)化：變位機(jī)采用180°分度，A側(cè)焊接同時(shí)B側(cè)人工上件；機(jī)器人程序末段提前200ms向PLC發(fā)送“焊接即將完成”，PLC預(yù)啟動(dòng)變位機(jī)緩?fù)p速曲線，實(shí)現(xiàn)0.3s切換；通過KPI跟蹤，若人工上件節(jié)拍>焊接節(jié)拍，則增加預(yù)裝夾具小車，緩存2件工件，確保平衡。6.計(jì)算題（每題10分，共30分）6.1已知六軸機(jī)器人DH參數(shù)如下：連桿1：a1=0，α1=90°，d1=400mm，θ1=變量連桿2：a2=500mm，α2=0°，d2=0，θ2=變量求當(dāng)θ1=30°、θ2=45°時(shí)，第2連桿末端相對(duì)于基坐標(biāo)系的位置向量P=[x,y,z]T。答案：x=a2·cosθ2·cosθ1=500·cos45°·cos30°=500·0.707·0.866=306.2mmy=a2·cosθ2·sinθ1=500·0.707·0.5=176.8mmz=d1+a2·sinθ2=400+500·sin45°=400+353.6=753.6mm故P=[306.2,176.8,753.6]Tmm6.2某機(jī)器人關(guān)節(jié)最大加速度為3000°/s2，需從靜止加速到1800°/s，采用對(duì)稱S曲線加減速，加加速度限制為60000°/s3，求最短加速時(shí)間t與加速行程θ。答案：分三階段：加加速、勻加速、減加速。設(shè)加加速時(shí)間t1，滿足α=J·t1→t1=α/J=3000/60000=0.05s因?qū)ΨQ，減加速時(shí)間亦為0.05s，勻加速時(shí)間t2=0總加速時(shí)間t=2t1=0.1s行程θ=2×(0.5·J·t12·t1+0.5·J·t12·t1)=J·t13=60000·0.000125=7.5°6.3某搬運(yùn)任務(wù)要求機(jī)器人在水平面內(nèi)走半徑R=400mm的整圓，切向速度恒為800mm/s，負(fù)載質(zhì)量m=5kg，偏心距e=80mm，求電機(jī)需提供的最大附加扭矩ΔT（忽略摩擦，重力加速度g=9.8m/s2）。答案：離心力F=m·v2/R=5·(800/1000)2/0.4=5·0.64/0.4=8N力矩M=F·e=8·0.08=0.64N·m若減速比n=160，效率η=95%，則電機(jī)側(cè)ΔT=M/(n·η)=0.64/(160·0.95)=0.0042N·m7.綜合分析題（20分）背景：某3C車間需對(duì)手機(jī)中框進(jìn)行螺絲鎖付，共12顆M1.4螺絲，扭矩0.8N·m，深度3mm，工件來料為料框無序堆疊，料框尺寸400mm×300mm×50mm，機(jī)器人需完成視覺定位、抓取、鎖付、檢測，目標(biāo)節(jié)拍<18s/件，良率>99.5%。任務(wù)：1.給出整體集成方案（機(jī)器人選型、視覺配置、末端設(shè)計(jì)、供料方式）；2.分析影響節(jié)拍的關(guān)鍵瓶頸并給出量化計(jì)算；3.提出良率保障措施；4.給出安全與MES對(duì)接要點(diǎn)。答案：1.選型與配置：機(jī)器人：SCARASR6iA，循環(huán)時(shí)間0.39s（水平300mm、Z方向25mm往返），重復(fù)精度±0.02mm，滿足緊湊空間；視覺：下置式2D相機(jī)+同軸光源，固定安裝于料框上方，像素分