2025年高職工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用（人機(jī)協(xié)作）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題，共40分）答題要求：本卷共20小題，每小題2分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在題后的括號(hào)內(nèi)。1.工業(yè)機(jī)器人人機(jī)協(xié)作中，為確保操作人員安全，以下哪種傳感器起到關(guān)鍵作用？（）A.視覺傳感器B.力傳感器C.激光傳感器D.溫度傳感器2.人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的編程方式通常不包括以下哪種？（）A.示教編程B.離線編程C.基于模型的編程D.自然語言編程3.在人機(jī)協(xié)作場(chǎng)景下，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度規(guī)劃主要考慮因素不包括（）A.操作人員的反應(yīng)速度B.任務(wù)的復(fù)雜程度C.機(jī)器人的負(fù)載能力D.工作空間的大小4.工業(yè)機(jī)器人與人協(xié)作時(shí)，其末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)需要考慮多種因素，以下哪項(xiàng)不是主要因素？（）A.操作的精度要求B.抓取或操作對(duì)象的形狀C.機(jī)器人的品牌D.工作環(huán)境的特點(diǎn)5.人機(jī)協(xié)作系統(tǒng)中，用于檢測(cè)機(jī)器人與操作人員之間距離的傳感器是（）A.超聲波傳感器B.加速度傳感器C.陀螺儀傳感器D.光纖傳感器6.當(dāng)工業(yè)機(jī)器人與人近距離協(xié)作時(shí)，為防止碰撞，機(jī)器人應(yīng)具備什么功能？（）A.路徑規(guī)劃B.自動(dòng)避障C.運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償D.姿態(tài)調(diào)整7.以下哪種通信方式常用于工業(yè)機(jī)器人與人機(jī)協(xié)作控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸？（）A.藍(lán)牙B.4GC.工業(yè)以太網(wǎng)D.ZigBee8.在人機(jī)協(xié)作任務(wù)中，機(jī)器人對(duì)操作人員動(dòng)作的響應(yīng)時(shí)間要求通常在（）A.幾毫秒B.幾十毫秒C.幾百毫秒D.幾秒9.工業(yè)機(jī)器人人機(jī)協(xié)作中，為實(shí)現(xiàn)力的協(xié)同控制，需要使用的關(guān)鍵部件是（）A.減速器B.控制器C.驅(qū)動(dòng)器D.力反饋裝置10.人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的安全防護(hù)等級(jí)一般要求達(dá)到（）A.IP30B.IP40C.IP54D.IP6711.對(duì)于人機(jī)協(xié)作場(chǎng)景下的機(jī)器人編程，以下哪種編程語言應(yīng)用較為廣泛？（）A.C++B.PythonC.機(jī)器人專用語言D.Java12.在工業(yè)機(jī)器人與人協(xié)作過程中，如何確保機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡不會(huì)對(duì)操作人員造成傷害？（）A.增加防護(hù)欄B.采用安全光幕C.規(guī)劃安全路徑D.降低機(jī)器人速度13.人機(jī)協(xié)作系統(tǒng)中，用于監(jiān)測(cè)機(jī)器人關(guān)節(jié)狀態(tài)的傳感器是（）A.電流傳感器B.電壓傳感器C.角度傳感器D.扭矩傳感器14.當(dāng)工業(yè)機(jī)器人與人共同完成復(fù)雜任務(wù)時(shí)，機(jī)器人的任務(wù)分配原則不包括（）A.任務(wù)難度B.效率優(yōu)先C.操作人員意愿D.機(jī)器人負(fù)載15.以下哪種技術(shù)有助于提高工業(yè)機(jī)器人人機(jī)協(xié)作的靈活性？（）A.機(jī)器人視覺技術(shù)B.機(jī)器人本體輕量化設(shè)計(jì)C.先進(jìn)的控制算法D.以上都是16.在人機(jī)協(xié)作環(huán)境中，機(jī)器人的示教盒主要用于（）A.顯示機(jī)器人狀態(tài)B.輸入操作指令C.調(diào)整機(jī)器人參數(shù)D.以上都是17.工業(yè)機(jī)器人與人協(xié)作時(shí)，為適應(yīng)不同的工作場(chǎng)景，其手臂的自由度一般至少為（）A.3個(gè)B.5個(gè)C.6個(gè)D.7個(gè)18.人機(jī)協(xié)作系統(tǒng)中，用于檢測(cè)機(jī)器人工作環(huán)境光照強(qiáng)度的傳感器是（）A.光照傳感器B.濕度傳感器C.氣壓傳感器D.粉塵傳感器19.當(dāng)工業(yè)機(jī)器人與人協(xié)作進(jìn)行裝配任務(wù)時(shí)，機(jī)器人需要具備的關(guān)鍵能力是（）A.高精度定位B.快速運(yùn)動(dòng)C.力感知D.以上都是20.在人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的設(shè)計(jì)中，考慮操作人員舒適性的因素不包括（）A.機(jī)器人的噪音水平B.機(jī)器人的外觀顏色C.機(jī)器人的振動(dòng)情況D.機(jī)器人的操作力度第II卷（非選擇題，共60分）二、填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分。請(qǐng)將答案填在題中的橫線上。1.工業(yè)機(jī)器人人機(jī)協(xié)作系統(tǒng)主要由機(jī)器人本體、______、______和安全防護(hù)裝置等部分組成。（控制系統(tǒng)、示教裝置）2.人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的編程指令分為______指令和______指令。（運(yùn)動(dòng)控制、邏輯控制）3.在人機(jī)協(xié)作場(chǎng)景下，機(jī)器人的安全距離設(shè)定主要取決于機(jī)器人的______和______。（運(yùn)動(dòng)速度、操作力度）4.工業(yè)機(jī)器人與人協(xié)作時(shí)，其末端執(zhí)行器的類型包括______、______、吸盤等。（夾爪、焊槍）5.人機(jī)協(xié)作系統(tǒng)中常用的通信協(xié)議有______、______等。（Modbus、Profibus）三、簡(jiǎn)答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每小題5分。簡(jiǎn)要回答問題。1.簡(jiǎn)述工業(yè)機(jī)器人人機(jī)協(xié)作中力傳感器的作用。力傳感器用于檢測(cè)機(jī)器人與操作人員或操作對(duì)象之間的力，實(shí)現(xiàn)力的協(xié)同控制。在人機(jī)協(xié)作過程中，當(dāng)機(jī)器人與操作人員接觸或?qū)Σ僮鲗?duì)象施力時(shí)，力傳感器能實(shí)時(shí)感知力的大小和方向，使機(jī)器人根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整動(dòng)作，避免因用力過大對(duì)操作人員或設(shè)備造成傷害，同時(shí)確保操作任務(wù)的順利完成。2.說明人機(jī)協(xié)作機(jī)器人編程的特點(diǎn)。人機(jī)協(xié)作機(jī)器人編程具有多種特點(diǎn)。示教編程直觀便捷，操作人員可直接通過示教盒或手動(dòng)引導(dǎo)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)來生成程序；離線編程靈活高效，可在虛擬環(huán)境中進(jìn)行編程和仿真，減少現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間；基于模型的編程精確性高，能根據(jù)產(chǎn)品模型生成準(zhǔn)確的操作程序。此外，編程還需考慮人機(jī)安全協(xié)作，設(shè)置安全區(qū)域和碰撞檢測(cè)等功能。3.闡述工業(yè)機(jī)器人人機(jī)協(xié)作中安全防護(hù)的重要性及主要措施。安全防護(hù)在工業(yè)機(jī)器人人機(jī)協(xié)作中至關(guān)重要。它能保障操作人員的生命安全，防止機(jī)器人與人發(fā)生碰撞造成傷害。主要措施包括采用安全光幕，當(dāng)人進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)光幕能及時(shí)檢測(cè)并使機(jī)器人停止運(yùn)動(dòng)；設(shè)置安全距離，明確機(jī)器人與人協(xié)作時(shí)的安全操作范圍；配備碰撞檢測(cè)傳感器，使機(jī)器人在接觸到人或物體時(shí)能迅速做出反應(yīng)，如停止或改變運(yùn)動(dòng)方向。4.列舉人機(jī)協(xié)作系統(tǒng)中常用的傳感器類型及其功能。常用傳感器類型及功能：視覺傳感器用于識(shí)別操作對(duì)象的形狀、位置和姿態(tài)等，為機(jī)器人提供視覺信息以準(zhǔn)確執(zhí)行任務(wù)；力傳感器檢測(cè)力的大小和方向，實(shí)現(xiàn)力的協(xié)同控制；超聲波傳感器檢測(cè)機(jī)器人與周圍物體或人員的距離，防止碰撞；角度傳感器監(jiān)測(cè)機(jī)器人關(guān)節(jié)的角度，反饋機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；光照傳感器檢測(cè)工作環(huán)境的光照強(qiáng)度，以便機(jī)器人適應(yīng)不同光照條件。四、分析題（共15分）答題要求：閱讀以下材料，回答問題。材料：在某汽車制造工廠的人機(jī)協(xié)作生產(chǎn)線上，工業(yè)機(jī)器人與工人共同完成汽車零部件的裝配任務(wù)。機(jī)器人負(fù)責(zé)將較大的零部件搬運(yùn)到指定位置，工人則進(jìn)行精細(xì)的安裝和調(diào)試工作。在協(xié)作過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度過快，導(dǎo)致工人來不及反應(yīng)而險(xiǎn)些發(fā)生碰撞的情況。同時(shí)，由于機(jī)器人對(duì)零部件的抓取力度不穩(wěn)定，也會(huì)影響裝配的質(zhì)量和效率。1.請(qǐng)分析出現(xiàn)上述問題的原因。（5分）機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度過快可能是因?yàn)榫幊虝r(shí)未充分考慮工人的反應(yīng)時(shí)間，或者速度參數(shù)設(shè)置不合理。抓取力度不穩(wěn)定可能是力傳感器精度不夠或控制系統(tǒng)對(duì)力的調(diào)節(jié)算法不完善，導(dǎo)致機(jī)器人在抓取零部件時(shí)不能準(zhǔn)確控制力度。2.針對(duì)這些問題，提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。（5分）對(duì)于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度過快的問題，應(yīng)重新評(píng)估工人的操作節(jié)奏，合理調(diào)整機(jī)器人的速度參數(shù)，并在編程中增加安全延時(shí)機(jī)制，確保機(jī)器人在接近工人時(shí)能及時(shí)減速。對(duì)于抓取力度不穩(wěn)定的問題，可更換高精度的力傳感器，優(yōu)化力控制算法，使機(jī)器人能根據(jù)零部件的特性和裝配要求精確控制抓取力度。3.如何進(jìn)一步提高該人機(jī)協(xié)作生產(chǎn)線的整體效率和質(zhì)量？（5分）可以通過優(yōu)化機(jī)器人的任務(wù)分配，將更多適合機(jī)器人的重復(fù)性、高強(qiáng)度任務(wù)交給機(jī)器人，讓工人專注于更復(fù)雜、需要精細(xì)操作的環(huán)節(jié)。同時(shí)，加強(qiáng)機(jī)器人與工人之間的信息交互，例如通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享讓雙方更好地協(xié)調(diào)工作。此外，定期對(duì)機(jī)器人和相關(guān)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和校準(zhǔn)，確保其性能穩(wěn)定，從而提高生產(chǎn)線的整體效率和質(zhì)量。五、綜合應(yīng)用題（共15分）答題要求：請(qǐng)根據(jù)以下任務(wù)要求，設(shè)計(jì)一個(gè)工業(yè)機(jī)器人人機(jī)協(xié)作的應(yīng)用方案。任務(wù)：在一個(gè)電子產(chǎn)品裝配車間，需要工業(yè)機(jī)器人與人協(xié)作完成手機(jī)主板的裝配任務(wù)。手機(jī)主板上有多個(gè)微小的電子元件，需要高精度的裝配操作。1.描述機(jī)器人和操作人員的任務(wù)分配。（5分）機(jī)器人負(fù)責(zé)將手機(jī)主板搬運(yùn)到裝配工位，并根據(jù)視覺識(shí)別系統(tǒng)確定電子元件的位置，然后抓取電子元件并進(jìn)行初步定位放置。操作人員則負(fù)責(zé)在機(jī)器人初步放置后，對(duì)電子元件進(jìn)行精細(xì)調(diào)整和焊接等操作，確保電子元件安裝的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。2.說明需要采用的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備。（5分）關(guān)鍵技術(shù)包括機(jī)器人視覺技術(shù)，用于精確識(shí)別電子元件的位置和姿態(tài)；力反饋技術(shù)，使機(jī)器人在裝配過程中能感知力度并進(jìn)行微調(diào)。關(guān)鍵設(shè)備有高精度的工業(yè)機(jī)器人、視覺傳感器、力傳感器、專用的末端執(zhí)行器（如適合抓取微小電子元件的夾爪）以及用于焊接的設(shè)備等。3.闡述如何確保人機(jī)協(xié)作的安全性。（5分）設(shè)置安全光幕圍繞裝配區(qū)域，當(dāng)有人進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)及時(shí)停止機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。在機(jī)器人