工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成2025年模擬試題及解析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)集成項(xiàng)目中，最先完成的里程碑節(jié)點(diǎn)是A.機(jī)械臂選型B.末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)C.工藝節(jié)拍計(jì)算D.需求規(guī)格書(shū)確認(rèn)答案：D1.2某六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人采用絕對(duì)值編碼器，斷電重啟后無(wú)需回零，其位置記憶依賴(lài)的部件是A.伺服電機(jī)抱閘B.電池供電的多圈計(jì)數(shù)器C.PLC掉電保持寄存器D.示教器SD卡答案：B1.3在Ethernet/IP網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲校?fù)責(zé)分配網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的節(jié)點(diǎn)角色是A.ScannerB.AdapterC.OriginatorD.Target答案：A1.4當(dāng)使用激光位移傳感器做焊縫跟蹤時(shí)，若鋼板表面反射率突變，系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先調(diào)節(jié)A.激光功率B.曝光時(shí)間C.傳感器安裝角D.模擬量濾波深度答案：C1.5下列關(guān)于協(xié)作機(jī)器人“功率與力限制”模式的描述，正確的是A.瞬時(shí)力超限立即斷電B.力閾值由示教器旋鈕實(shí)時(shí)可調(diào)C.無(wú)需額外外部監(jiān)控PLCD.碰撞后必須人工復(fù)位編碼器答案：B1.6在RobotStudio中，用于將真實(shí)I/O映射到虛擬信號(hào)的功能模塊是A.RAPID中斷B.I/OSimulatorC.StationLogicD.MultiMove答案：B1.7某碼垛節(jié)拍要求900箱/時(shí)，抓放行程1.2m，最大加速度5m/s2，采用“門(mén)型”軌跡，理論最短行程時(shí)間約為A.0.45sB.0.69sC.0.82sD.1.00s答案：B1.8在ISO102181:2011中，緊急停止回路Category3要求的安全等級(jí)是A.PLaB.PLbC.PLcD.PLd答案：D1.9當(dāng)使用PCBased控制器通過(guò)EtherCAT控制伺服，周期抖動(dòng)大于200μs時(shí)，最可能的原因是A.交換機(jī)緩存溢出B.Windows非實(shí)時(shí)內(nèi)核C.編碼器線(xiàn)干擾D.分布式時(shí)鐘未同步答案：B1.10下列哪種總線(xiàn)天生支持冗余環(huán)網(wǎng)且切換時(shí)間小于20msA.PROFINETRTB.EtherNet/IPC.EtherCATD.POWERLINK答案：C1.11在視覺(jué)定位中，若標(biāo)定板放置傾斜15°，仍采用2D平面標(biāo)定，則產(chǎn)生的誤差屬于A.鏡頭徑向畸變B.透視投影誤差C.量化誤差D.光源角度誤差答案：B1.12某項(xiàng)目采用5kg負(fù)載機(jī)器人，末端慣量0.15kg·m2，廠(chǎng)家給出最大允許慣量0.25kg·m2，若更換工具后慣量0.30kg·m2，則首要措施是A.降低加速度30%B.提高伺服增益C.更換更大減速機(jī)D.加裝平衡缸答案：A1.13在PLCopenPart4協(xié)同運(yùn)動(dòng)功能塊中，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與外部軸直線(xiàn)插補(bǔ)的功能塊是A.MC_MoveVelocityB.MC_MoveLinearAbsoluteC.MC_CamInD.MC_GearIn答案：B1.14當(dāng)機(jī)器人與第七軸協(xié)同運(yùn)動(dòng)時(shí)，若第七軸伺服報(bào)警7401（編碼器電池低），系統(tǒng)應(yīng)A.繼續(xù)運(yùn)行并標(biāo)記位置無(wú)效B.立即斷開(kāi)機(jī)器人伺服使能C.切換至獨(dú)立模式D.忽略報(bào)警僅記錄日志答案：B1.15在打磨應(yīng)用中，若接觸力恒定30N，砂帶線(xiàn)速度15m/s，電機(jī)功率1.2kW，則效率約為A.55%B.65%C.75%D.85%答案：C1.16下列關(guān)于FunctionBlock的EN和ENO端描述，正確的是A.ENO僅反映邏輯運(yùn)算結(jié)果B.EN為False時(shí)，F(xiàn)B內(nèi)部狀態(tài)清零C.ENO可作為下游FB的END.EN與ENO必須成對(duì)出現(xiàn)答案：C1.17在OPCUA信息模型中，用于描述機(jī)器人關(guān)節(jié)實(shí)時(shí)位置的節(jié)點(diǎn)類(lèi)是A.AnalogItemTypeB.MotionDeviceSystemTypeC.StateMachineTypeD.FolderType答案：B1.18若安全圍欄高度1.4m，機(jī)器人最大工作高度2.2m，依據(jù)ISO13857，防止上肢觸及危險(xiǎn)區(qū)的最小安全距離為A.500mmB.700mmC.900mmD.1100mm答案：C1.19在離線(xiàn)編程中，若軌跡點(diǎn)姿態(tài)采用ZYX歐拉角(90,0,90)表示，其等效四元數(shù)q的實(shí)部為A.0B.0.5C.0.707D.1答案：C1.20某搬運(yùn)系統(tǒng)使用雙吸盤(pán)陣列，若任一吸盤(pán)真空度低于55kPa即需停機(jī)，應(yīng)選用的邏輯元件是A.與門(mén)B.或門(mén)C.非門(mén)D.異或門(mén)答案：B2.多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分；多選少選均不得分）2.1下列哪些措施可降低機(jī)器人TCP重復(fù)定位誤差A(yù).提高編碼器分辨率B.減小減速機(jī)背隙C.增加工具重量D.采用絕對(duì)值編碼器E.提高伺服速度環(huán)帶寬答案：ABDE2.2在SafetyBusp網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)Category4安全通信需滿(mǎn)足A.冗余通道B.循環(huán)冗余校驗(yàn)C.時(shí)間戳監(jiān)控D.地址碼匹配E.雙通道交叉比較答案：ABCE2.3關(guān)于機(jī)器人靜態(tài)柔順控制，正確的有A.依賴(lài)六維力傳感器B.需要實(shí)時(shí)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)C.可實(shí)現(xiàn)零力示教D.不需加速度前饋E.適用于精密裝配答案：ACE2.4下列哪些屬于典型的MES與機(jī)器人系統(tǒng)交互數(shù)據(jù)A.工單號(hào)B.扭矩曲線(xiàn)C.能耗統(tǒng)計(jì)D.零件序列號(hào)E.伺服報(bào)警代碼答案：ACDE2.5在視覺(jué)引導(dǎo)抓取中，若采用EyeinHand方案，標(biāo)定需獲得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.法蘭到相機(jī)坐標(biāo)系D.相機(jī)到工件坐標(biāo)系E.機(jī)器人基到工件答案：AC2.6下列哪些情況會(huì)觸發(fā)協(xié)作機(jī)器人強(qiáng)制降級(jí)至監(jiān)測(cè)停止A.人體軀干進(jìn)入保護(hù)停止區(qū)B.工具尖端速度超過(guò)150mm/sC.外力矩瞬態(tài)超限20%D.安全門(mén)被打開(kāi)E.示教器急停按下答案：ABD2.7在伺服電機(jī)選型時(shí)，需同時(shí)校核A.額定轉(zhuǎn)矩B.峰值扭矩C.轉(zhuǎn)子慣量D.繞組絕緣等級(jí)E.編碼器線(xiàn)數(shù)答案：ABCD2.8下列哪些總線(xiàn)支持基于IEEE1588的分布式時(shí)鐘同步A.EtherCATB.SercosIIIC.PROFINETIRTD.CANopenE.POWERLINK答案：ABCE2.9在機(jī)器人打磨工作站中，屬于強(qiáng)制安全聯(lián)鎖信號(hào)的有A.砂帶破帶檢測(cè)B.除塵風(fēng)壓低位C.工具庫(kù)在位D.工件夾緊壓力E.防爆照明開(kāi)關(guān)答案：ABD2.10若機(jī)器人程序采用RAPID多任務(wù)，下列哪些變量類(lèi)型可在任務(wù)間共享A.PERSB.VARC.CONSTD.TASKPERSE.ALIAS答案：AD3.填空題（每空2分，共20分）3.1在機(jī)器人DH參數(shù)中，連桿扭角αi定義為沿______軸旋轉(zhuǎn)到______軸的角度，符合右手定則。答案：Xi1；Zi3.2若某伺服驅(qū)動(dòng)器電子齒輪比設(shè)為128:1，電機(jī)編碼器23bit，則電機(jī)單圈對(duì)應(yīng)指令脈沖數(shù)為_(kāi)_____。答案：8388608/128=655363.3在PLC程序中，TON定時(shí)器的輸入端IN由1變0時(shí)，當(dāng)前值ET立即______，輸出Q狀態(tài)______。答案：清零；復(fù)位為03.4當(dāng)機(jī)器人采用MoveL指令時(shí)，若轉(zhuǎn)彎半徑Zone設(shè)為z50，則TCP在距離目標(biāo)點(diǎn)______mm處開(kāi)始過(guò)渡。答案：503.5在EtherCAT幀中，用于存儲(chǔ)同步管理器通道數(shù)據(jù)的頭部字段稱(chēng)為_(kāi)_____。答案：WorkingCounter3.6若六維力傳感器坐標(biāo)系與法蘭坐標(biāo)系存在45°繞Z軸旋轉(zhuǎn)，則力控坐標(biāo)變換需乘以旋轉(zhuǎn)矩陣R，其中R第三行第三列元素為_(kāi)_____。答案：13.7某項(xiàng)目使用兩臺(tái)機(jī)器人共享一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)，轉(zhuǎn)臺(tái)伺服周期4ms，機(jī)器人插補(bǔ)周期8ms，為實(shí)現(xiàn)協(xié)同，轉(zhuǎn)臺(tái)應(yīng)設(shè)置為_(kāi)_____模式。答案：電子齒輪同步3.8在ISO9283性能測(cè)試中，若測(cè)得位姿重復(fù)性RP為0.02mm，則其計(jì)算結(jié)果取______倍標(biāo)準(zhǔn)差。答案：33.9若安全PLC采用雙通道冗余輸入，單個(gè)通道發(fā)生短路到24V時(shí)，應(yīng)被診斷為_(kāi)_____故障。答案：差異3.10在OPCUA客戶(hù)端訂閱中，若采樣間隔100ms，發(fā)布間隔200ms，隊(duì)列長(zhǎng)度2，則服務(wù)器最多緩存______個(gè)樣本。答案：24.判斷題（每題1分，共10分；正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）4.1機(jī)器人工具坐標(biāo)系標(biāo)定時(shí)，4點(diǎn)法與6點(diǎn)法相比，后者可估算工具重心位置。答案：√4.2在PROFINET中，RT通信的抖動(dòng)一般小于IRT通信。答案：×4.3當(dāng)采用力位混合控制時(shí)，若環(huán)境剛度突然增大，系統(tǒng)需降低位置環(huán)增益以避免震蕩。答案：√4.4視覺(jué)模板匹配時(shí)，若金字塔層數(shù)增加，則匹配精度必然提高。答案：×4.5協(xié)作機(jī)器人若進(jìn)入功率限制模式，其最大TCP速度可超過(guò)250mm/s。答案：×4.6在RAPID中，中斷優(yōu)先級(jí)數(shù)字越大，優(yōu)先級(jí)越高。答案：√4.7安全等級(jí)PLe要求平均危險(xiǎn)失效時(shí)間大于100年。答案：√4.8當(dāng)機(jī)器人基坐標(biāo)系傾斜安裝時(shí)，無(wú)需重新校準(zhǔn)基坐標(biāo)系即可保證絕對(duì)精度。答案：×4.9在伺服驅(qū)動(dòng)器中，自動(dòng)增益整定功能通常需要負(fù)載慣量比已知。答案：√4.10采用雙機(jī)熱備的PLC系統(tǒng)，切換時(shí)間一定小于10ms。答案：×5.簡(jiǎn)答題（封閉型，每題6分，共30分）5.1說(shuō)明機(jī)器人系統(tǒng)中“精度”與“重復(fù)精度”的區(qū)別，并給出ISO9283規(guī)定的測(cè)試方法要點(diǎn)。答案：精度（Accuracy）指指令位姿與實(shí)際位姿的偏差，重復(fù)精度（Repeatability）指多次到達(dá)同一指令位姿的一致性。ISO9283要求：負(fù)載100%額定，速度100%額定，測(cè)量30次，計(jì)算位姿準(zhǔn)確性和位姿重復(fù)性，取3倍標(biāo)準(zhǔn)差。5.2列舉三種常見(jiàn)的機(jī)器人與PLC實(shí)時(shí)通信方式，并比較其確定性等級(jí)。答案：1.PROFINETIRT：抖動(dòng)<1μs，確定性最高；2.EtherCAT：抖動(dòng)<1μs，分布式時(shí)鐘；3.Ethernet/IPwithCIPSync：抖動(dòng)100μs級(jí)，確定性中等。5.3簡(jiǎn)述EyetoHand視覺(jué)系統(tǒng)的手眼標(biāo)定步驟。答案：1.固定相機(jī)拍攝標(biāo)定板多姿態(tài)；2.機(jī)器人法蘭攜帶標(biāo)定板，記錄法蘭位姿；3.求解相機(jī)到機(jī)器人基的變換矩陣；4.驗(yàn)證重投影誤差<0.5pixel。5.4說(shuō)明協(xié)作機(jī)器人“監(jiān)測(cè)停止”與“保護(hù)停止”觸發(fā)條件的差異。答案：監(jiān)測(cè)停止：人體進(jìn)入?yún)f(xié)同空間但無(wú)接觸，速度/力閾值未超，機(jī)器人保持伺服并監(jiān)測(cè)；保護(hù)停止：安全門(mén)打開(kāi)或急停按下，機(jī)器人斷開(kāi)伺服，需手動(dòng)復(fù)位。5.5解釋伺服驅(qū)動(dòng)器中“前饋控制”如何提高軌跡跟蹤精度。答案：前饋根據(jù)速度、加速度指令直接計(jì)算所需轉(zhuǎn)矩，補(bǔ)償慣性力，減小位置滯后，使跟蹤誤差降低50%以上，且不放大噪聲。6.簡(jiǎn)答題（開(kāi)放型，每題10分，共20分）6.1某工廠(chǎng)計(jì)劃將傳統(tǒng)人工打磨工位改造為機(jī)器人自動(dòng)打磨，請(qǐng)從系統(tǒng)集成角度列出關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估清單，并給出對(duì)應(yīng)緩解措施。答案：風(fēng)險(xiǎn)1：鋁粉塵爆炸—采用防爆伺服、除塵風(fēng)量>0.5m/s、隔爆閥；風(fēng)險(xiǎn)2：砂帶斷裂飛濺—加裝透明防護(hù)罩、斷裂檢測(cè)傳感器聯(lián)鎖；風(fēng)險(xiǎn)3：工件裝夾誤差—配置六維力控、浮動(dòng)主軸；風(fēng)險(xiǎn)4：人工干預(yù)頻繁—設(shè)置安全光柵、協(xié)同模式；風(fēng)險(xiǎn)5：工藝一致性—在線(xiàn)激光測(cè)厚、閉環(huán)補(bǔ)償；風(fēng)險(xiǎn)6：維護(hù)停機(jī)—采用快換工具庫(kù)、遠(yuǎn)程O(píng)PCUA診斷。6.2論述5G與TSN融合對(duì)機(jī)器人遠(yuǎn)程控制的影響，并給出一種可行的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。答案：5G提供無(wú)線(xiàn)大帶寬，TSN提供確定性時(shí)延；融合后空口抖動(dòng)<1ms，可滿(mǎn)足遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)控制。架構(gòu)：現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器人→TSN橋→5GuRLLC終端→5G核心網(wǎng)UPF下沉→邊緣TSN網(wǎng)關(guān)→遠(yuǎn)端控制器，時(shí)鐘同步采用gPTP，冗余路徑采用FRER，實(shí)測(cè)往返8ms，丟包率0.001%。7.計(jì)算題（共30分）7.1（8分）某SCARA機(jī)器人大臂長(zhǎng)400mm，小臂長(zhǎng)300mm，需將TCP從(600,0)mm直線(xiàn)移動(dòng)到(300,400)mm，速度500mm/s，加速度2500mm/s2，采用S曲線(xiàn)加減速，加加速度限制50000mm/s3，求最短行程時(shí)間。答案：總位移500mm；加加速段t1=2500/50000=0.05s；勻加速段t2=(500/2500)–0.05=0.15s；減速對(duì)稱(chēng)；勻速段0.5s；總時(shí)間2(0.05+0.15)+0.5=0.9s。7.2（10分）六軸機(jī)器人腕部關(guān)節(jié)采用諧波減速機(jī)，減速比120:1，額定轉(zhuǎn)矩200N·m，瞬時(shí)最大400N·m，負(fù)載慣量0.8kg·m2，電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量0.02kg·m2，計(jì)算電機(jī)軸等效慣量及加速到3000r/min所需最短時(shí)間（電機(jī)峰值扭矩60N·m）。答案：等效慣量J=0.02+0.8/1202=0.02+0.000056=0.020056kg·m2；角加速度α=60/0.020056≈2992rad/s2；Δω=3000×2π/60=314rad/s；t=314/2992≈0.105s。7.3（12分）某碼垛線(xiàn)要求1200箱/時(shí)，箱質(zhì)量15kg，吸盤(pán)最大負(fù)載20kg，提升行程1.5m，水平行程2m，門(mén)型軌跡，加速度限制5m/s2，允許減速度6m/m2，求最小電機(jī)功率（忽略摩擦，重力加速度取10m/s2）。答案：?jiǎn)蜗渲芷?600/1200=3s；提升時(shí)間t1=sqrt(2×1.5/5)=0.775s；水平時(shí)間t2=sqrt(2×2/5)=0.894s；重疊設(shè)計(jì)，總運(yùn)動(dòng)時(shí)間1.2s；峰值功率提升段P=mgv+mav=15×10×3.87+15×5×3.87=580+290=870W；水平段P=mav=15×5×5=375W；綜合選1.5kW伺服。8.綜合分析題（共30分）8.1項(xiàng)