2025年工業(yè)機(jī)器人三級(jí)知識(shí)題庫(kù)及答案1.單項(xiàng)選擇題（每題1分，共30分）1.1工業(yè)六軸機(jī)器人中，負(fù)責(zé)繞自身軸線旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)通常稱為A.基座旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)B.大臂擺動(dòng)關(guān)節(jié)C.小臂擺動(dòng)關(guān)節(jié)D.腕部翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)答案：A1.2在Mat公式表達(dá)中，若某關(guān)節(jié)減速比為100，電機(jī)端編碼器分辨率為17bit，則關(guān)節(jié)端理論分辨率（脈沖/°）為A.0.27B.2.7C.27D.270答案：C1.3下列現(xiàn)場(chǎng)總線中，實(shí)時(shí)循環(huán)周期可穩(wěn)定小于1ms的是A.ModbusRTUB.CANopenC.EtherCATD.DeviceNet答案：C1.4當(dāng)機(jī)器人處于奇異點(diǎn)時(shí)，其雅可比矩陣A.行列式為零B.秩為6C.條件數(shù)最小D.轉(zhuǎn)置等于逆答案：A1.5在ISO102181:2011中，協(xié)作機(jī)器人末端執(zhí)行器最大動(dòng)態(tài)功率限值為A.80WB.150WC.240WD.320W答案：B1.6若工具坐標(biāo)系X方向偏移量增加10mm，則機(jī)器人基坐標(biāo)系下同一目標(biāo)點(diǎn)的Y值A(chǔ).不變B.增加10mmC.減少10mmD.隨機(jī)變化答案：A1.7下列哪種傳感器最適合用于機(jī)器人打磨過(guò)程實(shí)時(shí)接觸力檢測(cè)A.激光位移B.六維力矩C.光電開(kāi)關(guān)D.霍爾開(kāi)關(guān)答案：B1.8在Mat公式中，若軌跡規(guī)劃采用S曲線加減速，已知最大加速度a_max=5m/s2，加加速度j=50m/s3，則加速段時(shí)間t_j為A.0.05sB.0.1sC.0.2sD.0.5s答案：B1.9機(jī)器人防護(hù)等級(jí)IP65中的“5”表示A.完全防塵B.防護(hù)直徑1.0mm固體C.防護(hù)直徑0.5mm固體D.防噴水答案：B1.10在RV減速器中，擺線針輪嚙合屬于A.漸開(kāi)線齒輪B.擺線針齒C.蝸輪蝸桿D.諧波齒輪答案：B1.11若某機(jī)器人重復(fù)定位精度為±0.02mm，則其標(biāo)準(zhǔn)差σ約為A.0.01mmB.0.02mmC.0.04mmD.0.08mm答案：A1.12下列哪種誤差屬于機(jī)器人系統(tǒng)非幾何誤差A(yù).連桿長(zhǎng)度誤差B.減速器回程間隙C.關(guān)節(jié)零位漂移D.坐標(biāo)系安裝傾斜答案：C1.13在Mat公式中，若電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩T_N=10Nm，轉(zhuǎn)速n=3000r/min，則額定功率P為A.314WB.3.14kWC.31.4kWD.314kW答案：B1.14當(dāng)機(jī)器人采用離線編程時(shí)，最需優(yōu)先校準(zhǔn)的是A.工具坐標(biāo)系B.用戶坐標(biāo)系C.基坐標(biāo)系D.世界坐標(biāo)系答案：A1.15在協(xié)作模式“Power&ForceLimiting”中，若機(jī)器人質(zhì)量為20kg，最大允許速度為A.0.15m/sB.0.25m/sC.0.5m/sD.1.0m/s答案：B1.16下列哪種控制策略最適合用于高剛性打磨恒力控制A.位置控制B.力/位混合控制C.純力控制D.速度控制答案：B1.17若機(jī)器人DH參數(shù)α_i=90°，則相鄰Z軸關(guān)系為A.平行B.垂直C.相交D.重合答案：B1.18在Mat公式中，若某關(guān)節(jié)采用PID控制，K_p=100，誤差e=0.01rad，則比例項(xiàng)輸出為A.1radB.1rad/sC.1NmD.1V答案：C1.19機(jī)器人末端負(fù)載慣量折算到電機(jī)軸需除以A.減速比B.減速比平方C.減速比立方D.減速比倒數(shù)答案：B1.20下列哪種通信方式最適合視覺(jué)傳感器與機(jī)器人控制器微秒級(jí)同步A.TCP/IPB.UDPC.EtherNet/IPD.EtherCATdistributedclock答案：D1.21在ISO9283性能測(cè)試中，測(cè)量立方體邊長(zhǎng)應(yīng)為機(jī)器人最大工作范圍的A.50%B.63%C.80%D.100%答案：B1.22若機(jī)器人基坐標(biāo)系繞Z軸旋轉(zhuǎn)30°，則旋轉(zhuǎn)矩陣R(30°)中第二行第一列元素為A.0.5B.0.5C.0.866D.0.866答案：D1.23下列哪種故障最可能引起伺服驅(qū)動(dòng)器報(bào)“Encoderbatterylow”A.電機(jī)過(guò)熱B.編碼器電池電壓低C.制動(dòng)器損壞D.動(dòng)力線斷答案：B1.24在Mat公式中，若直線軌跡長(zhǎng)度L=0.4m，速度v=0.2m/s，加速度a=1m/s2，則純加速段位移為A.0.02mB.0.04mC.0.08mD.0.16m答案：A1.25機(jī)器人工具坐標(biāo)系標(biāo)定采用“4點(diǎn)法”時(shí)，第4點(diǎn)的作用是A.確定TCP位置B.確定TCP姿態(tài)C.校驗(yàn)基坐標(biāo)D.校驗(yàn)用戶坐標(biāo)答案：B1.26下列哪種語(yǔ)言屬于IEC611313標(biāo)準(zhǔn)中用于機(jī)器人邏輯控制的文本類語(yǔ)言A.ILB.STC.LDD.FBD答案：B1.27若某機(jī)器人腕部三軸交于一點(diǎn)，則該結(jié)構(gòu)屬于A.球形腕B.偏置腕C.折疊腕D.直交腕答案：A1.28在Mat公式中，若諧波減速器柔輪齒數(shù)Z_r=200，剛輪齒數(shù)Z_g=202，則減速比為A.100B.101C.200D.202答案：B1.29機(jī)器人安全圍欄高度最低應(yīng)為A.1.2mB.1.4mC.1.6mD.1.8m答案：C1.30在視覺(jué)引導(dǎo)抓取中，若相機(jī)像素焦距f=1000pixel，物體在圖像中偏移Δu=50pixel，則角度誤差Δθ≈A.0.05radB.0.5radC.0.005radD.0.0005rad答案：A2.多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分；多選少選均不得分）2.1下列哪些屬于機(jī)器人常用減速器A.RV減速器B.諧波減速器C.行星減速器D.蝸輪蝸桿E.擺線針輪答案：ABC2.2在Mat公式中，影響伺服系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的因素有A.比例增益B.積分增益C.微分增益D.負(fù)載慣量E.速度前饋答案：ABD2.3下列哪些方法可用于機(jī)器人幾何參數(shù)標(biāo)定A.激光跟蹤儀B.球桿儀C.三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)D.傾角儀E.攝影測(cè)量答案：ABCE2.4協(xié)作機(jī)器人安全功能必須包含A.緊急停止B.速度監(jiān)控C.力矩監(jiān)控D.安全圍欄E.三維空間監(jiān)控答案：ABCE2.5下列哪些屬于工業(yè)機(jī)器人典型應(yīng)用A.點(diǎn)焊B.弧焊C.噴涂D.搬運(yùn)E.醫(yī)療手術(shù)答案：ABCD2.6在Mat公式中，若軌跡采用梯形速度規(guī)劃，已知v_max=0.3m/s，a=2m/s2，L=0.5m，則可能出現(xiàn)A.純?nèi)且?guī)劃B.純梯形規(guī)劃C.五段S曲線D.七段S曲線E.勻速段為零答案：AB2.7下列哪些因素會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人絕對(duì)定位誤差增大A.溫度變化B.減速器磨損C.基座松動(dòng)D.工具重量變化E.控制周期縮短答案：ABCD2.8下列哪些屬于機(jī)器人編程方式A.示教再現(xiàn)B.離線編程C.自主編程D.拖動(dòng)示教E.文字語(yǔ)音答案：ABCD2.9在視覺(jué)系統(tǒng)中，下列哪些屬于相機(jī)內(nèi)參A.焦距B.主點(diǎn)坐標(biāo)C.像素縱橫比D.鏡頭畸變E.相機(jī)到機(jī)器人距離答案：ABCD2.10下列哪些故障可能引起伺服電機(jī)抖動(dòng)A.編碼器干擾B.增益過(guò)高C.機(jī)械共振D.制動(dòng)器未打開(kāi)E.電源缺相答案：ABCE3.填空題（每空1分，共30分）3.1在Mat公式中，若電機(jī)額定功率P=2kW，額定轉(zhuǎn)速n=3000r/min，則額定轉(zhuǎn)矩T=（6.37）Nm。3.2機(jī)器人基坐標(biāo)系默認(rèn)符合（右手）定則。3.3ISO10218規(guī)定，機(jī)器人急停響應(yīng)時(shí)間不得超過(guò)（500）ms。3.4若DH參數(shù)θ_i=45°，則旋轉(zhuǎn)矩陣R_z元素r_11=（0.707）。3.5在Mat公式中，若減速比i=120，電機(jī)端慣量J_m=0.001kg·m2，則折算到關(guān)節(jié)端慣量為（0.144）kg·m2。3.6機(jī)器人重復(fù)定位精度測(cè)試需連續(xù)運(yùn)行（30）次。3.7在協(xié)作模式中，若機(jī)器人末端速度超過(guò)（0.25）m/s，必須觸發(fā)保護(hù)停止。3.8若某機(jī)器人腕部偏置距離為50mm，則該參數(shù)屬于（DH）模型中的（d）變量。3.9在Mat公式中，若直線軌跡最大加速度a=2m/s2，速度v=0.4m/s，則最小轉(zhuǎn)彎半徑r=（0.08）m。3.10機(jī)器人工具坐標(biāo)系標(biāo)定“6點(diǎn)法”需繞（三）個(gè)軸各旋轉(zhuǎn)（±）90°。3.11在伺服驅(qū)動(dòng)器中，電流環(huán)比例增益K_p_i單位通常為（V/A）。3.12若機(jī)器人最大負(fù)載20kg，則其靜力矩安全余量一般?。?.5）倍。3.13在Mat公式中，若諧波減速器波發(fā)生器轉(zhuǎn)速n_w=3000r/min，減速比i=100，則柔輪轉(zhuǎn)速n_r=（30）r/min。3.14機(jī)器人安全類別Cat3要求平均危險(xiǎn)失效時(shí)間≥（100）年。3.15在視覺(jué)手眼標(biāo)定中，若采用“眼在手”方案，則相機(jī)坐標(biāo)系相對(duì)于（工具）坐標(biāo)系固定。3.16若機(jī)器人控制周期為4ms，則速度環(huán)采樣頻率為（250）Hz。3.17在Mat公式中，若某關(guān)節(jié)最大角速度ω=3rad/s，減速比i=100，則電機(jī)端轉(zhuǎn)速n=（2865）r/min。3.18機(jī)器人防護(hù)等級(jí)IP67中的“7”表示（短時(shí)浸水）防護(hù)。3.19在ISO9283中，測(cè)量姿態(tài)數(shù)應(yīng)為（5）種。3.20若機(jī)器人末端受力F=100N，力臂L=0.1m，則關(guān)節(jié)力矩τ=（10）Nm。3.21在Mat公式中，若軌跡采用S曲線，加加速度j=40m/s3，最大加速度a=2m/s2，則加加速段時(shí)間t_j=（0.05）s。3.22機(jī)器人安全圍欄門開(kāi)關(guān)必須滿足（positivelyguided）觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)。3.23在協(xié)作機(jī)器人碰撞檢測(cè)中，常用觀測(cè)器為（disturbanceobserver）。3.24若機(jī)器人連桿長(zhǎng)度誤差ΔL=0.1mm，則末端最大定位誤差約（0.1）mm。3.25在Mat公式中，若電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量J_r=0.0005kg·m2，負(fù)載慣量J_L=0.02kg·m2，減速比i=80，則總慣量J_total=（0.0005+0.02/6400）kg·m2。3.26機(jī)器人工具坐標(biāo)系方向默認(rèn)符合（Z軸outward，X軸totheleft）規(guī)則。3.27在伺服調(diào)試中，若速度環(huán)帶寬為100Hz，則電流環(huán)帶寬應(yīng)≥（300）Hz。3.28若機(jī)器人基座安裝傾斜角為0.1°，則絕對(duì)定位誤差約（1.7）mm/m。3.29在Mat公式中，若直線軌跡長(zhǎng)度L=1m，速度v=0.5m/s，加速度a=2m/s2，則總時(shí)間T=（2.25）s。3.30機(jī)器人末端執(zhí)行器電氣接口默認(rèn)（M128pin）編碼。4.簡(jiǎn)答題（封閉型，每題5分，共25分）4.1簡(jiǎn)述機(jī)器人奇異點(diǎn)產(chǎn)生的本質(zhì)原因，并給出腕部奇異的一種規(guī)避策略。答案：奇異點(diǎn)本質(zhì)是雅可比矩陣秩虧，導(dǎo)致逆運(yùn)動(dòng)學(xué)無(wú)解或速度無(wú)限大；腕部奇異可采取在軌跡規(guī)劃中插入微小姿態(tài)偏移，使腕部三軸不共面。4.2在Mat公式中，給出計(jì)算電機(jī)額定功率的表達(dá)式，并說(shuō)明各符號(hào)含義。答案：P=2πnT/60，其中n為額定轉(zhuǎn)速（r/min），T為額定轉(zhuǎn)矩（Nm），P為功率（W）。4.3說(shuō)明協(xié)作機(jī)器人“安全ratedmonitoredstop”與“power&forcelimiting”兩種模式的區(qū)別。答案：前者在人員進(jìn)入?yún)f(xié)作區(qū)域時(shí)完全停止并保持伺服上電，后者允許機(jī)器人繼續(xù)運(yùn)動(dòng)但限制力與功率，碰撞即停。4.4列舉三種機(jī)器人非幾何誤差來(lái)源，并給出一種補(bǔ)償思路。答案：溫度變形、負(fù)載彈性變形、減速器回程間隙；可采用溫度傳感器實(shí)時(shí)補(bǔ)償熱變形模型。4.5簡(jiǎn)述視覺(jué)手眼標(biāo)定“眼在手”與“眼在外”兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)。答案：眼在手安裝簡(jiǎn)單，視野隨機(jī)器人移動(dòng)，適合小范圍；眼在外視野固定，標(biāo)定一次即可，適合大范圍但需解決遮擋。5.簡(jiǎn)答題（開(kāi)放型，每題10分，共20分）5.1某工廠需將傳統(tǒng)人工打磨升級(jí)為機(jī)器人打磨，工件為鋁合金曲面，表面粗糙度要求Ra≤0.4μm。請(qǐng)從硬件選型、力控策略、誤差補(bǔ)償、安全方案四個(gè)維度給出完整技術(shù)路線，并說(shuō)明關(guān)鍵參數(shù)。答案：硬件選型：六軸機(jī)器人負(fù)載≥20kg，重復(fù)精度≤±0.02mm，六維力傳感器量程±100N/±10Nm，柔性主軸轉(zhuǎn)速15000r/min；力控策略：采用力/位混合控制，力環(huán)帶寬20Hz，目標(biāo)接觸力15N，浮動(dòng)閾值±2N；誤差補(bǔ)償：激光掃描離線生成STL，在線激光位移傳感器閉環(huán)修正，補(bǔ)償量≤0.05mm；安全方案：協(xié)作級(jí)力閾值≤150N，安全地毯+光柵雙冗余，急停響應(yīng)<500ms，打磨房除塵風(fēng)速≥0.5m/s。5.2某企業(yè)計(jì)劃部署50臺(tái)機(jī)器人共享一條EtherCAT網(wǎng)絡(luò)，要求循環(huán)周期≤1ms，抖動(dòng)<10μs。請(qǐng)給出網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、從站配置、同步策略及故障診斷方案，并計(jì)算最大允許線纜長(zhǎng)度。答案：拓?fù)洌盒切?線型混合，主干冗余環(huán)網(wǎng)，分支≤8臺(tái)/段；從站配置：分布式時(shí)鐘DC，同步抖動(dòng)<1μs，PDO映射160Byte/周期；同步策略：主站發(fā)送DCSync0信號(hào)，從站PLL鎖相，漂移補(bǔ)償周期1s；故障診斷：在線幀丟失率<0.01%，線纜測(cè)試儀TDR定位斷點(diǎn)≤0.5m；線纜長(zhǎng)度：100BASETX，最大段長(zhǎng)100m，采用低延遲交換機(jī)級(jí)聯(lián)，總線型≤50m，確保信號(hào)往返<200ns。6.應(yīng)用題（計(jì)算類，每題15分，共30分）6.1已知某六軸機(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=300mm，α2=0°，d2=0，θ2變量求當(dāng)θ1=30°，θ2=45°時(shí)，第二關(guān)節(jié)坐標(biāo)系{2}相對(duì)于基坐標(biāo)系{0}的變換矩陣T_0^2，并給出T_0^2中位置矢量p_x、p_y、p_z（單位mm）。答案：T_0^1=[0.8660.35300;0.50.61200;001400;0001]T_1^2=[0.7070.7070212.1;0.7070.7070212.1;0010;0001]T_0^2=T_0^1·T_1^2p_x=0.866×212.10.353×212.1=108.2mmp_y=0.5×212.1+0.612×212.1=237.1mmp_z=400mm6.2某機(jī)器人關(guān)節(jié)采用永磁同步電機(jī)，額定線電壓U=380V，額定電流I=5A，功率因數(shù)cosφ=0.9，效率η=0.92，減速比i=120，關(guān)節(jié)最大角加速度ε=30rad/s2，負(fù)載慣量J_L=0.15kg·m2，電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量J_m=0.0008kg·m2。求：(1)電機(jī)額定輸出轉(zhuǎn)矩T_N；(2)折算到電機(jī)軸的總慣量J_total；(3)電機(jī)所需最大轉(zhuǎn)矩T_max；(4)校驗(yàn)T_max是否小于電機(jī)峰值轉(zhuǎn)矩2T_N。答案：(1)P_in=√3×380×5×0.9=2960W，P_out=2960×0.92=2723W，T_N=9550×2.723/3000=8.67Nm(2)J_total=0.0008+0.15/1202=0.0008+0.0000104=0.0008104kg·m2(3)T_max=J_total·i·ε=0.0008104×120×30=2.92Nm(4)2T_N=17.34Nm>2.92Nm，滿足要求。7.應(yīng)用題（分析類，每題15分，共15分）7.1某搬運(yùn)機(jī)器人在高速運(yùn)行中突發(fā)“位置偏差過(guò)大”報(bào)警?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)得：電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)±5%，編碼器AB信號(hào)幅值下降30%，機(jī)械臂末端抖動(dòng)±0.5mm。請(qǐng)給出系統(tǒng)故障樹(shù)，逐層分析最可能的三條根因，并給出驗(yàn)證步驟與排除方案。答案：故障樹(shù)：頂層：位置偏差