2025年大學工業(yè)機器人系統(tǒng)操作員模擬試題及答案一、單項選擇題（每題1分，共20分）1.工業(yè)機器人示教盒上“DEADMAN”開關的作用是A.啟動伺服電機?B.切斷伺服電源?C.記錄示教點?D.切換坐標系答案：B2.在六軸串聯(lián)機器人中，若第3軸突然失電抱閘，則末端法蘭將A.僅繞J3軸自由下落?B.繞J2、J3軸復合下落?C.保持原位?D.僅繞J2軸下落答案：B3.下列哪種總線最適合實時同步控制8軸以上機器人與外部軸A.ModbusRTU?B.EtherCAT?C.CANopen?D.DeviceNet答案：B4.某機器人TCP標定采用“4點+Z向偏移”法，若第4點與第1點重合，則標定結果A.TCP精度提高?B.系統(tǒng)報警無法計算?C.僅X、Y有效?D.僅Z有效答案：B5.在Mat環(huán)境下，機器人雅可比矩陣J(q)的維度為A.3×n?B.6×n?C.n×6?D.n×3答案：B6.當機器人處于奇異位形時，其最小奇異值σ6等于A.1?B.0?C.∞?D.任意正數(shù)答案：B7.使用離線編程軟件PQArt時，后置處理器生成的目標文件擴展名通常為A..prg?B..ls?C..src?D..job答案：C8.在機器人弧焊應用中，擺焊頻率10Hz、擺幅2mm，則機器人每秒鐘應發(fā)出的擺動指令數(shù)為A.10?B.20?C.40?D.80答案：B9.若機器人基坐標系與大地坐標系夾角30°，則齊次變換矩陣Rot(z,30°)中第三行第三列元素為A.0?B.0.5?C.1?D.0.866答案：C10.機器人安全圍欄高度按ISO10218規(guī)定不得低于A.1.2m?B.1.5m?C.1.8m?D.2.0m答案：C11.在力控打磨中，采用導納控制時，增大虛擬阻尼系數(shù)將導致A.響應加快?B.穩(wěn)態(tài)誤差減小?C.系統(tǒng)振蕩抑制增強?D.剛度增加答案：C12.某伺服電機編碼器為23位單圈+16位多圈，其單圈分辨率為A.8388608?B.65536?C.131072?D.524288答案：A13.機器人工具坐標系中“X+”方向由A.基坐標系決定?B.用戶自定義?C.廠家固定?D.世界坐標系決定答案：B14.在RobotStudio中，將“SmartComponent”的“DigitalInput”屬性與“LogicGate”連接，應使用A.Signal?B.Property?C.Connection?D.EventManager答案：C15.若機器人末端速度v=[200,0,0]T(mm/s)，雅可比矩陣第1列為[0.5,0,0,0,0.1,0]T，則J1軸角速度為A.400°/s?B.200°/s?C.100°/s?D.0.5rad/s答案：D16.在機器人搬運工作站中，真空吸盤安全裕度一般取A.1.5倍?B.2倍?C.3倍?D.5倍答案：C17.當機器人與PLC采用ProfinetIO通信時，機器人通常作為A.IOController?B.IODevice?C.IOSupervisor?D.IOViewer答案：B18.在Mat中，機器人工具箱函數(shù)ikine()默認使用的算法是A.解析法?B.數(shù)值迭代?C.神經(jīng)網(wǎng)絡?D.查表法答案：B19.若機器人末端執(zhí)行器質量增加，其慣性矩陣I將A.不變?B.線性增大?C.非線性增大?D.減小答案：C20.機器人運行中觸發(fā)“SoftLimit”報警，最可能原因是A.伺服過載?B.超出關節(jié)軟限位?C.編碼器斷線?D.急停按下答案：B二、多項選擇題（每題2分，共20分，多選少選均不得分）21.下列哪些屬于機器人常用減速器A.RV?B.諧波?C.行星?D.蝸輪蝸桿答案：ABC22.在機器人視覺定位中，手眼標定需要求解的未知量包括A.相機內參?B.相機與機器人基坐標系關系?C.相機與工具坐標系關系?D.機器人DH參數(shù)答案：BC23.關于機器人動力學方程M(q)q¨+C(q,q˙)+G(q)=τ，下列說法正確的是A.M(q)為對稱正定矩陣?B.C(q,q˙)包含科氏力?C.G(q)與重力加速度無關?D.τ為關節(jié)驅動力矩答案：ABD24.機器人弧焊工作站中，下列哪些信號必須接入安全繼電器A.圍欄門開關?B.光柵?C.伺服就緒?D.焊機起弧答案：AB25.在Mat中，下列哪些函數(shù)可用于軌跡規(guī)劃A.jtraj?B.ctraj?C.mstraj?D.lspb答案：ABCD26.下列哪些措施可降低機器人路徑絕對定位誤差A.激光跟蹤儀標定?B.提高減速器剛度?C.增大伺服增益?D.采用絕對值編碼器答案：ABD27.機器人碰撞檢測算法可采用A.力矩觀測器?B.電流微分?C.加速度閾值?D.視覺背景差分答案：ABC28.在PLCopenPart4規(guī)范中，機器人功能塊包括A.MC_MoveLinear?B.MC_MoveCircular?C.MC_Power?D.MC_ReadStatus答案：ABCD29.下列哪些屬于工業(yè)機器人常用末端執(zhí)行器快換裝置標準接口A.ISO9409150?B.ISO9409131.5?C.GB/T1446880?D.DIN65063答案：ABC30.機器人協(xié)同作業(yè)時，需滿足的安全條件有A.速度與分離距離監(jiān)控?B.動態(tài)安全區(qū)域?C.力限值監(jiān)控?D.雙通道急停答案：ABCD三、填空題（每空1分，共30分）31.某六軸機器人DH參數(shù)中，若θ5=90°、d5=80mm，則第5軸變換矩陣中(2,4)元素值為________。答案：8032.在Mat中，機器人工具箱創(chuàng)建PUMA560模型命令為________。答案：mdl_puma56033.機器人重復定位精度測試標準ISO9283規(guī)定，負載為額定負載的________%。答案：5034.某伺服驅動器額定電流10Arms，峰值電流3倍，則其最大瞬時電流為________Arms。答案：3035.在機器人控制柜中，三相整流后直流母線電壓為400V×________×√2≈________V。答案：1.35；76436.若機器人末端受力F=[0,0,10]TN，作用點相對TCP偏移r=[100,0,0]Tmm，則對TCP產(chǎn)生的力矩為________TN·mm。答案：[0,1000,0]37.機器人工具箱函數(shù)tr2delta(T0,T1)返回________維微分向量。答案：638.在RobotStudio中，將“Mechanism”設為“ExternalAxis”時，其“BaseFrame”必須隸屬于________坐標系。答案：World39.某機器人基坐標系與大地坐標系齊次變換為trans(500,0,800)·rot(z,45°)，則大地原點在基坐標系中的坐標為________。答案：[353.55,353.55,800]40.在力控打磨中，導納控制公式Mdx¨+Bdx˙+Kdx=Fe，若Md=1kg、Bd=100N·s/m、Kd=2500N/m，則系統(tǒng)阻尼比ζ=________。答案：141.機器人安全類別PLe對應平均危險失效時間MTTFd=________年。答案：10042.在Mat中，計算機器人逆動力學使用函數(shù)________。答案：rne43.某機器人關節(jié)最大角速度180°/s，減速比1:100，則電機側最大轉速為________rpm。答案：300044.若機器人TCP速度為1m/s，轉彎半徑20mm，則向心加速度為________m/s2。答案：5045.在視覺伺服中，若圖像雅可比維度為2×6，則控制律需要求廣義逆，其維度為________。答案：6×246.機器人工具箱函數(shù)ctraj(T0,T1,50)返回________個齊次矩陣。答案：5047.某機器人采用雙閉環(huán)控制，外環(huán)周期4ms，內環(huán)周期0.5ms，則內環(huán)頻率為________kHz。答案：248.在機器人搬運中，吸盤真空度60kPa，吸盤直徑40mm，則理論吸力為________N。答案：75.449.若機器人路徑長度2000mm，速度500mm/s，加速度2500mm/s2，則梯形規(guī)劃加速段時間為________s。答案：0.250.機器人工具箱函數(shù)q=ikine6s(T)僅適用于________構型機器人。答案：sphericalwrist四、簡答題（每題6分，共30分）51.簡述工業(yè)機器人“零點丟失”后的恢復流程，并說明如何避免。答案：1)恢復流程：a)進入維護模式，解除伺服；b)使用機械刻度或激光跟蹤儀將各軸移至機械零點；c)在示教盒執(zhí)行“零位校準”功能，記錄編碼器絕對值；d)重啟控制器，驗證零位誤差<0.01°；e)更新SMB電池，清除報警。2)避免措施：a)每2年更換SMB電池；b)斷電前記錄關節(jié)角；c)采用絕對值編碼器；d)定期備份零位文件。52.說明機器人“拖動示教”功能的力矩傳感器安裝位置及重力補償算法要點。答案：安裝位置：關節(jié)輸出端或末端法蘭六維力傳感器。重力補償：1)建立機器人連桿質量、質心數(shù)據(jù)庫；2)實時讀取關節(jié)角q，計算重力矩G(q)；3)將G(q)前饋至電流環(huán)，實現(xiàn)零力拖動；4)增加摩擦補償項τf=fc·sign(q˙)+fv·q˙；5)采用低通濾波抑制傳感器噪聲。53.列舉三種機器人與PLC實時通信的典型方案，并給出最高刷新頻率。答案：1)EtherCAT：1000Hz；2)ProfinetIRT：4ms周期，250Hz；3)Ethernet/IPwithCIPSync：1ms周期，1000Hz。54.解釋機器人“奇異”對軌跡規(guī)劃的影響，并給出兩種規(guī)避策略。答案：影響：雅可比矩陣降秩，逆運動學無解或速度突變，導致路徑偏離、振動。規(guī)避：1)在關節(jié)空間規(guī)劃，避開奇異位形；2)采用阻尼最小二乘求逆J=J^T(JJ^T+λ2I)^1，限制速度突變。55.寫出機器人末端圓弧軌跡的Mat實現(xiàn)關鍵代碼（三點法，含插補）。答案：p1=[300,0,400];p2=[250,50,400];p3=[200,0,400];c=ctrans(p1,p2,p3);r=norm(p1c);n=cross(p2p1,p3p1);n=n/norm(n);theta=linspace(0,pi/2,100);fori=1:100p=c+r(cos(theta(i))unit(p1c)+sin(theta(i))cross(n,unit(p1c)));T=transl(p)rpy2tr(0,0,0);q(i,:)=ikine(robot,T);end五、應用題（共50分）56.計算題（10分）某六軸機器人搬運5kg箱體，箱體尺寸200×150×100mm，質心幾何中心，工具質量0.8kg，工具質心距法蘭80mm。已知法蘭中心到J6軸距離60mm，求J6軸額外力矩。答案：箱體質心到法蘭距離=100/2+60=110mm；總質量=5+0.8=5.8kg；力矩=5.8×9.8×0.11=6.25N·m。57.分析題（15分）機器人弧焊工作站出現(xiàn)“焊縫偏移2mm”故障，列出5種可能原因及對應檢測方法。答案：1)TCP標定誤差：用尖錐+激光跟蹤儀復測，誤差>0.5mm則重標定；2)工件夾具偏移：三坐標測量夾具定位銷，超差±0.2mm則調整；3)焊絲干伸長變化：卡尺測量，標準15mm，超差檢查送絲管磨損；4)關節(jié)減速器背隙增大：激光干涉儀測J2/J3重復定位，>0.05°更換減速器；5)視覺識別誤差：拍攝30次標定板，圖像偏差>0.1pixel則重新手眼標定。58.綜合題（25分）設計一套“機器人+AGV+立體庫”柔性搬運系統(tǒng)，要求：a)布局簡圖（文字描述）；b)通信架構；c)節(jié)拍計算：AGV最大速度1.5m/s，站點間距30m，裝卸各15s，機器人搬運周期25s，立體庫堆垛機單循環(huán)90s，求小時產(chǎn)量；d)安全方案；e)關鍵PLC變量表（≥10個）。答案：a)布局：立體庫位于北側，6層2列，共12庫位；AGV路徑為環(huán)形，周長90m；機器人站在路徑南側，2m安全圍欄；上料輥筒線在西，下料輥筒線在東。b)通信：AGV←→PLC采用WLAN(Profinet)，機器人←→PLC采用EtherNet/IP，堆垛機←→PLC采用ProfibusDP，PLC←→MES采用OPCUA。c)節(jié)拍：AGV單圈時間=90/1.5+15×2=90s；機器人25s<90s，不瓶頸；堆垛機90s同步；單托盤綜合節(jié)拍90s；小時產(chǎn)量=3600/90=40托盤。d)安全：圍欄+安全門+PSDI光柵；AGV激光掃描儀PLd；機器人與AGV互鎖區(qū)，采用RFID+安全PLC；急停雙通道；防火門聯(lián)動。e)變量表：AGV_Ready?BOOL?I0.0Robot_Busy?BOOL?I0.1Stocker_Done?BOOL?I0.2Load_Request?BOOL?Q0.0Unload_Request?BOOL?Q0.1Robot_JobID?INT?MW10AGV_Pos_X?REAL?ID20Stocker_Cmd?WORD?QW30Safety_ZoneClear?BOOL?I0.7HMI_CycleReset?BOOL?M50.0六、編程題（共30分）59.封閉型（10分）用RAPID語言編寫機器人“矩形軌跡+IO控制”程序：從P0(400,0,300)出發(fā)，沿X+200mm、Y+150mm、X200mm、Y150mm矩形，速度v500，轉角用z10，焊槍在第一條邊起弧，第三條邊收弧。答案：MODULERectWeld()CONSTrobtargetp0:=[[400,0,300],[1,0,0,0],[0,0,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];CONSTrobtargetp1:=[[600,0,300],[1,0,0,0],[0,0,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];CONSTrobtargetp2:=[[600,150,300],[1,0,0,0],[0,0,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];CONSTrobtargetp3:=[[400,150,300],[1,0,0,0],[0,0,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];PROCPath()MoveJp0,v500,z10,tGun;SetDOdoArcOn,1;MoveLp1,v500,z10,tGun;MoveLp2,v500,z10,tGun;SetDOdoArcOn,0;MoveLp3,v500,z10,tGun;MoveLp0,v500,z10,tGun;ENDPROCENDMODULE60.開放型（20分）在Mat環(huán)境下，編寫函數(shù)functionqout=blendTraj(q0,q1,q2,T1,T2,Tbl)，實現(xiàn)“點到點+混合+點到點”軌跡，要求：1)使用5次多項式；2)混合區(qū)Tbl≤min(T1,T2)/2；3)輸出50×n矩陣；4)繪圖展示關節(jié)1角度、角速度、角加速度。答案：functionqout=blendTraj(q0,q1,q2,T1,T2,Tbl)n=length(q0);t1=linspace(0,T1,25);t2=linspace(T1Tbl,T1+T2Tbl,25);forj=1:na=q0(j);b=q1(j);c=q2(j);%第一段5次多項式A1=[0,0,0,0,0,1;T1^5,T1^4,T1^3,T1^2,T1,1;0,0,0,0,1,0;5T1^4,4T1^3,3T1^2,2T1,1,0;0,0,0,2,0,0;20T1^3,12T1^2,6T1,2,0,0];y1=[a;b;0;0;0;0];coef1=A1\y1;q1_seg=polyval(coef1,t1);%第二段5次多項式A2=[(T1