(完整)工業(yè)機(jī)器人考試試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共20分。每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.工業(yè)機(jī)器人手腕軸通常稱為（）。A.基座軸B.臂軸C.俯仰軸D.姿態(tài)軸答案：D2.在示教器上切換坐標(biāo)系時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)的選項(xiàng)是（）。A.關(guān)節(jié)坐標(biāo)B.世界坐標(biāo)C.工具坐標(biāo)D.電壓坐標(biāo)答案：D3.六自由度垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解最常用的封閉解法是（）。A.雅可比迭代B.Pieper法則C.牛頓拉夫遜D.蒙特卡洛答案：B4.某伺服電機(jī)編碼器為17位絕對(duì)式單圈，其單圈分辨率為（）。A.131072B.65536C.32768D.16384答案：A5.在RobotStudio中，用于生成可執(zhí)行RAPID代碼的功能模塊是（）。A.StationB.SystemC.VirtualControllerD.PathEditor答案：D6.下列哪種總線最適合實(shí)時(shí)同步控制8軸以上機(jī)器人并具備環(huán)網(wǎng)冗余（）。A.DeviceNetB.PROFINETIRTC.CCLinkD.ASi答案：B7.工具坐標(biāo)系標(biāo)定中，4點(diǎn)法無(wú)法確定的參數(shù)是（）。A.TCP位置B.TCP姿態(tài)C.工具質(zhì)量D.工具重心答案：C8.機(jī)器人動(dòng)力學(xué)方程中，科氏力和離心力出現(xiàn)在（）矩陣。A.慣性B.哥氏C.重力D.摩擦答案：B9.當(dāng)安全PLC給出Cat.3/PLe的急停信號(hào)時(shí)，伺服驅(qū)動(dòng)器應(yīng)執(zhí)行（）。A.減速停止B.安全扭矩關(guān)斷STOC.快速制動(dòng)D.反向緩行答案：B10.在視覺(jué)抓取中，手眼關(guān)系求解常用（）。A.Tsai兩步法B.八點(diǎn)法C.ICPD.PnP答案：D11.某機(jī)器人重復(fù)定位精度±0.02mm，其ISO9283測(cè)試路徑形狀為（）。A.正方形B.立方體C.圓形D.八字形答案：C12.下列哪種減速器背隙最小且剛度最高（）。A.諧波B.RVC.行星D.蝸輪蝸桿答案：B13.在ROS2中發(fā)布JointState話題的標(biāo)準(zhǔn)接口是（）。A.sensor_msgs/JointStateB.std_msgs/Float32MultiArrayC.trajectory_msgs/JointTrajectoryD.control_msgs/JointController答案：A14.機(jī)器人防護(hù)圍欄安全高度按ISO10218應(yīng)不低于（）。A.1.2mB.1.4mC.1.6mD.1.8m答案：C15.若機(jī)器人末端受力Fx=100N，力傳感器坐標(biāo)系與工具坐標(biāo)系相差30°繞Z軸，則傳感器讀數(shù)Fx′為（）N。A.50B.86.6C.100D.115答案：B16.在G代碼中，與機(jī)器人MOTN指令等效的是（）。A.G00B.G01C.G02D.G04答案：B17.某機(jī)器人關(guān)節(jié)額定轉(zhuǎn)速3000r/min，減速比1:160，則關(guān)節(jié)最大角速度為（）rad/s。A.1.96B.3.14C.5.24D.6.28答案：A18.采用力位混合控制時(shí)，通常選擇（）空間進(jìn)行力控。A.關(guān)節(jié)B.笛卡爾C.圖像D.電流答案：B19.在TwinCAT中，將機(jī)器人模型導(dǎo)入NCPTP需使用的文件格式為（）。A.STLB.STEPC.URDFD.TMC答案：D20.機(jī)器人末端執(zhí)行器更換后必須重新標(biāo)定的參數(shù)是（）。A.連桿長(zhǎng)度B.減速比C.TCPD.電機(jī)慣量答案：C二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分。每題有兩個(gè)或兩個(gè)以上正確答案，多選、少選、錯(cuò)選均不得分）21.下列屬于機(jī)器人安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估步驟的有（）。A.危險(xiǎn)識(shí)別B.風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)C.風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)D.風(fēng)險(xiǎn)消除E.剩余風(fēng)險(xiǎn)確認(rèn)答案：ABCE22.以下哪些屬于工業(yè)機(jī)器人常用編程方式（）。A.示教再現(xiàn)B.離線編程C.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)D.語(yǔ)音編程E.Leadthrough答案：ABCE23.機(jī)器人動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)需要測(cè)量的數(shù)據(jù)有（）。A.關(guān)節(jié)位置B.關(guān)節(jié)速度C.關(guān)節(jié)加速度D.電機(jī)電流E.末端力答案：ABCD24.關(guān)于伺服三環(huán)控制，下列說(shuō)法正確的有（）。A.電流環(huán)最快B.速度環(huán)帶寬高于位置環(huán)C.位置環(huán)輸出為速度指令D.電流環(huán)PI參數(shù)需在線自整定E.速度環(huán)位于最內(nèi)層答案：ABC25.以下哪些屬于工業(yè)機(jī)器人典型應(yīng)用工藝（）。A.弧焊B.點(diǎn)焊C.打磨D.噴涂E.激光切割答案：ABCDE26.機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)相機(jī)內(nèi)參包括（）。A.主點(diǎn)坐標(biāo)B.焦距C.像素縱橫比D.畸變系數(shù)E.旋轉(zhuǎn)矩陣答案：ABCD27.下列哪些措施可降低機(jī)器人振動(dòng)（）。A.提高采樣頻率B.輸入整形C.增加減速比D.降低連桿質(zhì)量E.采用前饋補(bǔ)償答案：ABDE28.關(guān)于EtherCAT分布式時(shí)鐘DC，下列說(shuō)法正確的有（）。A.主站時(shí)鐘為參考B.從站時(shí)鐘同步精度<1μsC.采用硬件時(shí)間戳D.需專用ASICE.支持熱插拔答案：ABCE29.機(jī)器人末端執(zhí)行器常見(jiàn)夾持方式有（）。A.摩擦夾持B.形狀封閉C.真空吸附D.磁吸附E.靜電吸附答案：ABCDE30.在ISO102181中，對(duì)協(xié)作機(jī)器人功率與力限制要求包括（）。A.動(dòng)態(tài)功率限制B.靜態(tài)力限制C.人體模型D.生物力學(xué)指標(biāo)E.速度監(jiān)控答案：ABCD三、填空題（每空1分，共20分）31.工業(yè)機(jī)器人三大核心部件為_(kāi)_______、________、________。答案：伺服電機(jī)、減速器、控制器32.某機(jī)器人DH參數(shù)θ1=90°、d1=300mm、a1=150mm、α1=?90°，則其齊次變換矩陣中第3行第4列元素為_(kāi)_______mm。答案：30033.在PLCopenPart4中，機(jī)器人軸組狀態(tài)機(jī)包含________、StandStill、ErrorStop、Homing等狀態(tài)。答案：Disabled34.若機(jī)器人基坐標(biāo)系繞世界坐標(biāo)系Z軸旋轉(zhuǎn)30°，則旋轉(zhuǎn)矩陣R中第二行第一列元素為_(kāi)_______。答案：?0.535.某關(guān)節(jié)伺服電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩2.4N·m，減速比120，效率95%，則關(guān)節(jié)輸出轉(zhuǎn)矩為_(kāi)_______N·m。答案：273.636.機(jī)器人弧焊擺動(dòng)方式常用________形、________形、________形三種。答案：正弦、三角、梯形37.在ROS中，move_group節(jié)點(diǎn)默認(rèn)使用________庫(kù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。答案：OMPL38.機(jī)器人末端最大加速度由________限制與________限制共同決定。答案：電機(jī)峰值扭矩、減速器允許瞬時(shí)負(fù)載39.某六軸機(jī)器人采用雙編碼器系統(tǒng)，電機(jī)側(cè)為_(kāi)_______編碼器，關(guān)節(jié)側(cè)為_(kāi)_______編碼器，用于實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)。答案：增量式絕對(duì)式40.工業(yè)相機(jī)常用接口GigEVision采用________協(xié)議傳輸圖像數(shù)據(jù)，帶寬為_(kāi)_______Mbit/s。答案：UDP、1000四、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）41.機(jī)器人重復(fù)定位精度一定高于絕對(duì)定位精度。（）答案：√42.諧波減速器在任何工況下背隙都為零。（）答案：×43.機(jī)器人動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)時(shí)，摩擦模型必須采用庫(kù)侖+粘滯模型。（）答案：×44.在EtherCAT網(wǎng)絡(luò)中，從站節(jié)點(diǎn)地址由物理位置決定，無(wú)需手動(dòng)設(shè)置。（）答案：√45.機(jī)器人工具坐標(biāo)系方向與法蘭坐標(biāo)系方向始終一致。（）答案：×46.當(dāng)機(jī)器人處于奇異點(diǎn)時(shí)，雅可比矩陣行列式為零。（）答案：√47.機(jī)器人STO功能激活后，電機(jī)抱閘立即閉合。（）答案：√48.機(jī)器人視覺(jué)抓取時(shí)，相機(jī)安裝高度越高，像素當(dāng)量越小。（）答案：√49.機(jī)器人末端執(zhí)行器質(zhì)量越大，關(guān)節(jié)空間慣性矩陣對(duì)角元素越小。（）答案：×50.ISO9283規(guī)定，機(jī)器人速度性能測(cè)試必須在額定負(fù)載下進(jìn)行。（）答案：√五、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）51.簡(jiǎn)述工業(yè)機(jī)器人工具坐標(biāo)系四點(diǎn)標(biāo)定法的原理與步驟。答案：原理：通過(guò)使機(jī)器人以不同姿態(tài)指向空間中固定參考點(diǎn)，建立工具中心點(diǎn)TCP與法蘭坐標(biāo)系的約束方程。步驟：1.選擇固定尖點(diǎn)作為參考；2.操縱機(jī)器人以四種以上不同姿態(tài)使TCP對(duì)準(zhǔn)參考點(diǎn)；3.記錄各姿態(tài)法蘭坐標(biāo)系原點(diǎn)位置；4.利用球面約束方程組求解TCP三維坐標(biāo)；5.控制器自動(dòng)計(jì)算并保存工具坐標(biāo)系。52.說(shuō)明機(jī)器人動(dòng)力學(xué)中“慣性矩陣”“哥氏矩陣”“重力向量”的物理意義。答案：慣性矩陣M(q)描述關(guān)節(jié)加速度與所需轉(zhuǎn)矩之間的質(zhì)量分布關(guān)系，為正定對(duì)稱矩陣；哥氏矩陣C(q,q?)包含科氏力與離心力項(xiàng)，反映關(guān)節(jié)速度耦合效應(yīng)；重力向量G(q)表示關(guān)節(jié)在靜止?fàn)顟B(tài)下為克服重力所需提供的轉(zhuǎn)矩，與關(guān)節(jié)位置有關(guān)。53.列舉并解釋機(jī)器人弧焊起始點(diǎn)尋位常用三種傳感器及其優(yōu)缺點(diǎn)。答案：1.接觸傳感器：通過(guò)焊絲與工件接觸短路檢測(cè)，成本低，精度±0.5mm，但磨損焊絲；2.激光位移傳感器：非接觸掃描，精度±0.1mm，速度快，價(jià)格較高；3.視覺(jué)CCD：二維或三維成像，可識(shí)別焊縫間隙，適應(yīng)復(fù)雜形狀，但受弧光干擾，需額外濾波。54.說(shuō)明協(xié)作機(jī)器人“功率與力限制”功能在硬件層面的實(shí)現(xiàn)方案。答案：采用六維力/力矩傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量末端力/力矩；關(guān)節(jié)內(nèi)置高精度電流環(huán)估算關(guān)節(jié)力矩；雙通道安全CPU交叉校驗(yàn)；當(dāng)實(shí)測(cè)力或功率超過(guò)閾值時(shí)，安全模塊在<2ms內(nèi)觸發(fā)STO并斷開(kāi)驅(qū)動(dòng)；同時(shí)獨(dú)立安全編碼器監(jiān)控速度，形成冗余監(jiān)控鏈，滿足Cat.3/PLe。55.解釋為何機(jī)器人低速運(yùn)行時(shí)仍可能出現(xiàn)振動(dòng)，并給出兩種抑制措施。答案：低速時(shí)關(guān)節(jié)處于靜摩擦與動(dòng)摩擦切換區(qū)，易出現(xiàn)粘滑現(xiàn)象；同時(shí)關(guān)節(jié)彈性與減速器背隙構(gòu)成低阻尼振蕩系統(tǒng)。措施：1.采用基于加速度前饋的輸入整形技術(shù)，消除參考信號(hào)中激發(fā)頻率成分；2.在伺服驅(qū)動(dòng)器中增加基于電機(jī)側(cè)與負(fù)載側(cè)雙編碼器的扭振阻尼器，通過(guò)反饋補(bǔ)償彈性變形。六、計(jì)算題（共30分）56.（8分）某六軸機(jī)器人第3關(guān)節(jié)減速比i=120，電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量Jm=0.25×10?3kg·m2，減速器慣量折算到電機(jī)軸為Jred=0.1×10?3kg·m2，連桿側(cè)等效慣量JL=0.02kg·m2。求：(1)關(guān)節(jié)軸總等效慣量Jtotal；(2)電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩1.5N·m，忽略摩擦，求關(guān)節(jié)最大加速度αmax。答案：(1)JL折算到電機(jī)軸JL′=JL/i2=0.02/14400=1.39×10??kg·m2Jtotal=Jm+Jred+JL′=(0.25+0.1)×10?3+1.39×10??=0.351×10?3kg·m2(2)T=Jtotal·αm，αm=T/Jtotal=1.5/(0.351×10?3)=4273rad/s2αmax=αm/i=4273/120=35.6rad/s257.（10分）機(jī)器人基坐標(biāo)系下A點(diǎn)坐標(biāo)(400,0,300)mm，B點(diǎn)坐標(biāo)(400,400,300)mm?，F(xiàn)要求末端以恒定速度v=250mm/s沿直線從A到B，采用梯形加減速，加速度a=2500mm/s2，減速度相同。求：(1)加減速段長(zhǎng)度s1；(2)勻速段時(shí)間t2；(3)總運(yùn)動(dòng)時(shí)間T。答案：(1)v2=2as1，s1=v2/(2a)=2502/(2×2500)=6.25mm(2)總位移L=400mm，勻速段長(zhǎng)度s2=L?2s1=400?12.5=387.5mmt2=s2/v=387.5/250=1.55s(3)加減速時(shí)間t1=v/a=0.1sT=2t1+t2=0.2+1.55=1.75s58.（12分）某機(jī)器人打磨作業(yè)，末端法向力需保持40N，摩擦系數(shù)μ=0.3，砂帶速度恒為1.5m/s。已知：(1)切向力Ft=μFn；(2)功率P=Ft·v；(3)電機(jī)到關(guān)節(jié)效率η=85%，減速比i=100，電機(jī)額定功率600W。問(wèn)：(1)計(jì)算所需切向力Ft；(2)計(jì)算所需功率P；(3)判斷電機(jī)是否滿足，并給出最大允許砂帶速度vmax。答案：(1)Ft=0.3×40=12N(2)P=12×1.5=18W(3)電機(jī)可用功率Pmot=600×0.85=510W>18W，滿足；最大切向力Ftmax=510/1.5=340N，對(duì)應(yīng)Fnmax=340/0.3=1133N；最大允許砂帶速度vmax=510/12=42.5m/s（受打磨工藝限制，實(shí)際遠(yuǎn)低于此值）。七、綜合應(yīng)用題（共30分）59.（15分）某汽車零部件廠需部署一臺(tái)六軸機(jī)器人完成發(fā)動(dòng)機(jī)缸體去毛刺作業(yè)。缸體重量18kg，毛刺分布復(fù)雜，需5方向加工，節(jié)拍≤45s，毛刺厚度0.1~0.5mm，材料為鋁合金?，F(xiàn)場(chǎng)已有排屑系統(tǒng)，但空間緊湊，機(jī)器人需倒置安裝。請(qǐng)完成：(1)選型：給出機(jī)器人最小負(fù)載、臂展、防護(hù)等級(jí)要求；(2)末端執(zhí)行器：說(shuō)明主軸功率、轉(zhuǎn)速、刀具接口；(3)安全：提出兩種以上降低人員風(fēng)險(xiǎn)的措施；(4)編程：簡(jiǎn)述離線編程流程并指出關(guān)鍵校準(zhǔn)步驟；(5)誤差補(bǔ)償：給出一種在線補(bǔ)償?shù)毒吣p的方案。答案：(1)負(fù)載≥25kg（含主軸與夾具），臂展≥1800mm，倒置安裝需帶倒置參數(shù)，防護(hù)等級(jí)IP54以上，手腕需IP65防鋁屑。(2)主軸功率1.8kW，轉(zhuǎn)速10000~30000r/min，HSKE32接口，氣動(dòng)換刀，內(nèi)置同軸吸塵通道。(3)a.采用安全圍欄+安全鎖，僅調(diào)試階段開(kāi)放；b.配置安全光柵，維護(hù)人員進(jìn)入時(shí)光柵觸發(fā)機(jī)器人降速至250mm/s；c.使用3D安全激光掃描儀，檢測(cè)頭部高度入侵，觸發(fā)Cat.3停機(jī)。(4)流程：UG導(dǎo)入缸體CAD→提取棱邊→生成多軸刀路→后置處理為機(jī)器人語(yǔ)言→VirtualController仿真→下載至現(xiàn)場(chǎng)→采用激光跟蹤儀校準(zhǔn)基坐標(biāo)系→采用三點(diǎn)法校準(zhǔn)刀具坐標(biāo)系→試切→微調(diào)。(5)在主軸外殼集成激光位移傳感器，每加工10件測(cè)量刀具長(zhǎng)度變化，將偏差寫(xiě)入刀具補(bǔ)償寄存器，控制器自動(dòng)偏移路徑，補(bǔ)償量>0.1mm時(shí)報(bào)警換刀。60.（15分）某3C工廠需用SCARA機(jī)器人完成手機(jī)主板芯片貼裝，節(jié)拍0.8s/顆，定位精度±0.02mm，芯片尺寸0.5mm×0.5mm，厚度0.1mm，供料器為8mm料帶，視覺(jué)定位。已知：(1)SCARA最大速