(完整)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)試題庫與答案一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共30分）1.工業(yè)機(jī)器人最早實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的國家是A.美國?B.日本?C.德國?D.瑞典答案：B2.六自由度垂直關(guān)節(jié)型機(jī)器人中，決定末端姿態(tài)的旋轉(zhuǎn)軸數(shù)量是A.2?B.3?C.4?D.6答案：B3.在RV減速器中，承擔(dān)主要功率分流功能的零件是A.曲柄軸?B.擺線輪?C.針齒殼?D.行星輪答案：B4.下列現(xiàn)場總線中，實(shí)時(shí)性最高的是A.DeviceNet?B.ProfibusDP?C.EtherCAT?D.CANopen答案：C5.機(jī)器人動(dòng)力學(xué)NewtonEuler方程中，連桿慣性力矩的計(jì)算與下列哪項(xiàng)無關(guān)A.角加速度?B.質(zhì)量?C.連桿長度?D.慣性張量答案：C6.在工業(yè)相機(jī)標(biāo)定中，用于描述像素坐標(biāo)到世界坐標(biāo)映射關(guān)系的矩陣稱為A.內(nèi)參矩陣?B.外參矩陣?C.單應(yīng)矩陣?D.雅可比矩陣答案：C7.當(dāng)機(jī)器人處于奇異位形時(shí)，其雅可比矩陣A.行列式為零?B.條件數(shù)最小?C.轉(zhuǎn)置為零?D.秩滿答案：A8.在伺服電機(jī)三環(huán)控制中，最外環(huán)是A.電流環(huán)?B.速度環(huán)?C.位置環(huán)?D.溫度環(huán)答案：C9.機(jī)器人末端執(zhí)行器更換時(shí)，為保證軌跡不變，需重新標(biāo)定A.工具坐標(biāo)系?B.基坐標(biāo)系?C.用戶坐標(biāo)系?D.關(guān)節(jié)零點(diǎn)答案：A10.ISO10218規(guī)定，協(xié)作機(jī)器人最大動(dòng)態(tài)功率限制為A.80W?B.150W?C.200W?D.300W答案：B11.在PLCopen運(yùn)動(dòng)控制規(guī)范中，用于電子齒輪同步的功能塊是A.MC_MoveAbsolute?B.MC_GearIn?C.MC_CamIn?D.MC_Stop答案：B12.機(jī)器人打磨過程中，為抑制顫振，通常采用A.變剛度主軸?B.高增益位置環(huán)?C.低阻尼加速度環(huán)?D.恒力浮動(dòng)磨頭答案：D13.下列哪種傳感器最適合用于3m以上大范圍非接觸測距A.電感式?B.激光飛行時(shí)間?C.光纖式?D.應(yīng)變片答案：B14.在ROS2中，負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)生命周期管理的組件是A.roscore?B.DDS?C.lifecycle_node?D.rviz答案：C15.機(jī)器人焊接起始點(diǎn)尋位常采用的傳感方式是A.觸覺探針?B.激光結(jié)構(gòu)光?C.超聲波?D.紅外測溫答案：B16.若機(jī)器人基坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系存在3°繞Z軸安裝誤差，則1000mm處位置誤差約為A.17.5mm?B.52.4mm?C.87.3mm?D.104.7mm答案：B17.在離線編程軟件中，用于避免碰撞的算法核心是A.A路徑規(guī)劃?B.包圍盒層次檢測?C.快速擴(kuò)展隨機(jī)樹?D.粒子群優(yōu)化答案：B18.機(jī)器人關(guān)節(jié)絕對值編碼器采用17位單圈+12位多圈，其最大可記錄圈數(shù)為A.4096?B.8192?C.16384?D.32768答案：A19.在力控裝配中，采用導(dǎo)納控制時(shí)，機(jī)器人表現(xiàn)為A.高剛度?B.低阻尼?C.質(zhì)量彈簧阻尼系統(tǒng)?D.純位置跟隨答案：C20.下列哪種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對單點(diǎn)故障容錯(cuò)能力最強(qiáng)A.總線型?B.星型?C.環(huán)型?D.雙冗余環(huán)型答案：D21.機(jī)器人重復(fù)定位精度測試標(biāo)準(zhǔn)ISO9283要求連續(xù)運(yùn)行次數(shù)為A.10?B.20?C.30?D.50答案：C22.在SCARA機(jī)器人中，決定平面定向自由度的是A.大臂旋轉(zhuǎn)?B.小臂旋轉(zhuǎn)?C.絲桿上下?D.末端旋轉(zhuǎn)軸答案：D23.若六軸機(jī)器人J5軸運(yùn)動(dòng)范圍±110°，則其工作空間截面形狀為A.球殼?B.扇環(huán)?C.圓柱殼?D.環(huán)面答案：D24.機(jī)器人視覺抓取中，采用EyeinHand方案的主要優(yōu)點(diǎn)是A.視野大?B.標(biāo)定簡單?C.遮擋少?D.手眼關(guān)系固定答案：D25.在伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)自整定過程中，若速度環(huán)增益過高，會(huì)導(dǎo)致A.過沖振蕩?B.穩(wěn)態(tài)誤差大?C.溫升低?D.電流飽和答案：A26.機(jī)器人防護(hù)等級IP65中“5”表示A.防大浪?B.防噴射水?C.防灰塵堆積?D.完全防塵答案：C27.在機(jī)器人搬運(yùn)生產(chǎn)線中，實(shí)現(xiàn)“抓放回”節(jié)拍優(yōu)化的方法是A.梯形速度規(guī)劃?B.S曲線規(guī)劃?C.門型軌跡規(guī)劃?D.純圓弧規(guī)劃答案：C28.機(jī)器人與MES系統(tǒng)對接時(shí)，最常用的通信協(xié)議是A.ModbusRTU?B.OPCUA?C.IEEE802.11ac?D.USB3.0答案：B29.若機(jī)器人末端負(fù)載慣量增大，則伺服系統(tǒng)應(yīng)A.減小速度環(huán)積分時(shí)間?B.增大位置環(huán)比例增益?C.降低速度環(huán)增益?D.提高電流環(huán)微分增益答案：C30.在機(jī)器人激光切割中，影響切縫寬度的首要因素是A.機(jī)器人重復(fù)精度?B.激光焦點(diǎn)位置?C.機(jī)器人加速度?D.噴嘴直徑答案：B二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分；每題至少有兩個(gè)正確答案，多選少選均不得分）31.下列屬于機(jī)器人常用防爆措施的有A.正壓吹掃?B.隔爆外殼?C.增安型接線?D.本安型傳感器?E.水冷電機(jī)答案：ABCD32.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)正解可采用的數(shù)值方法包括A.牛頓拉夫遜?B.高斯賽德爾?C.梯度下降?D.四元數(shù)插補(bǔ)?E.旋量法答案：ACE33.協(xié)作機(jī)器人安全監(jiān)控停止功能觸發(fā)條件有A.外力矩超限?B.速度超限?C.安全門打開?D.激光掃描儀入侵?E.示教器急停答案：ABCDE34.下列屬于工業(yè)機(jī)器人常用末端接口標(biāo)準(zhǔn)的有A.ISO9409150?B.ISO9409131.5?C.GB/T14468?D.DIN6371?E.ISO26623答案：ABC35.機(jī)器人打磨恒力控制系統(tǒng)的硬件組成包括A.六維力傳感器?B.浮動(dòng)刀柄?C.直線電機(jī)?D.電容式位移傳感器?E.氣動(dòng)比例閥答案：ABE36.影響機(jī)器人絕對定位精度的誤差源有A.連桿制造公差?B.減速器回程間隙?C.編碼器非線性?D.溫度梯度?E.伺服死區(qū)答案：ABCDE37.在ROS中，用于三維點(diǎn)云降采樣的算法有A.VoxelGrid?B.PassThrough?C.StatisticalOutlierRemoval?D.MovingLeastSquares?E.RadiusOutlierRemoval答案：AB38.機(jī)器人電弧焊縫跟蹤系統(tǒng)可采集的實(shí)時(shí)信號有A.焊接電流?B.電弧電壓?C.熔池紅外圖像?D.焊絲送進(jìn)速度?E.保護(hù)氣流量答案：ABCD39.下列關(guān)于機(jī)器人諧波減速器的描述正確的有A.柔輪齒數(shù)比剛輪少2?B.傳動(dòng)比=剛輪齒數(shù)/柔輪齒數(shù)?C.波發(fā)生器主動(dòng)時(shí)減速?D.回程間隙小于1′?E.效率可達(dá)90%答案：ACDE40.機(jī)器人視覺標(biāo)定板可采用A.棋盤格?B.圓點(diǎn)陣列?C.蜂窩格?D.相位標(biāo)靶?E.激光跟蹤儀靶球答案：ABCD三、填空題（每空1分，共30分）41.機(jī)器人學(xué)中，描述剛體旋轉(zhuǎn)的最小參數(shù)個(gè)數(shù)為【3】。42.若機(jī)器人基坐標(biāo)系到法蘭坐標(biāo)系的變換矩陣為Tbf，工具坐標(biāo)系到法蘭坐標(biāo)系的變換矩陣為Tft，則基坐標(biāo)系到工具坐標(biāo)系的變換矩陣為Tbf·Tft。43.某伺服電機(jī)額定轉(zhuǎn)速3000r/min，編碼器分辨率為17位，則每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為131072。44.機(jī)器人動(dòng)力學(xué)Lagrange方程中，動(dòng)能矩陣對廣義坐標(biāo)的偏導(dǎo)數(shù)符號為?L/?q。45.在工業(yè)相機(jī)中，像元尺寸為2.2μm，鏡頭焦距12mm，工作距離600mm，則理論分辨率約為0.11mm。46.機(jī)器人防護(hù)等級IP67中，數(shù)字“7”表示防短時(shí)間浸水。47.某六軸機(jī)器人J4軸減速比為160，電機(jī)端編碼器測得角速度為800rad/s，則關(guān)節(jié)角速度為5rad/s。48.機(jī)器人末端執(zhí)行器質(zhì)量為5kg，重心偏移法蘭中心100mm，則繞法蘭X軸的附加負(fù)載力矩為4.9N·m（取g=9.8m/s2）。49.在激光焊縫跟蹤中，結(jié)構(gòu)光平面與焊縫方向夾角通常設(shè)置為30°~45°。50.機(jī)器人視覺手眼標(biāo)定方程AX=XB中，A為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，B為相機(jī)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。51.若機(jī)器人重復(fù)定位精度為±0.02mm，則3σ統(tǒng)計(jì)下的分散帶寬為0.12mm。52.在PLCopen規(guī)范中，功能塊MC_ReadStatus的輸出Ready為TRUE表示軸處于standstill狀態(tài)。53.機(jī)器人電弧焊中，弧長與電弧電壓近似成線性比例，比例系數(shù)約為0.04V/mm。54.某SCARA機(jī)器人大臂長度400mm，小臂長度300mm，則最大工作半徑為700mm。55.機(jī)器人末端速度v=J·q?，其中J稱為雅可比矩陣。56.在機(jī)器人控制系統(tǒng)中，電流環(huán)采樣頻率一般大于速度環(huán)采樣頻率的4倍。57.機(jī)器人減速器額定壽命單位是小時(shí)，測試條件為輸入轉(zhuǎn)速2000r/min，額定轉(zhuǎn)矩，常溫。58.機(jī)器人視覺抓取中，采用SIFT特征匹配時(shí)，常用RANSAC算法剔除誤匹配。59.機(jī)器人激光切割輔助氣體常用氮?dú)?、氧氣或空氣?0.在協(xié)作機(jī)器人功率限制中，80W對應(yīng)的最大持續(xù)推力約為150N（假設(shè)速度0.5m/s）。61.機(jī)器人動(dòng)力學(xué)中，Coriolis力與關(guān)節(jié)速度的平方成正比。62.機(jī)器人基座安裝傾斜角超過0.5°時(shí)，需重新進(jìn)行水平標(biāo)定。63.在EtherCAT幀中，負(fù)責(zé)分布式時(shí)鐘同步的報(bào)文類型為DC。64.機(jī)器人視覺系統(tǒng)中，鏡頭光圈F值越大，景深越大。65.機(jī)器人末端力傳感器滿量程為100N，分辨率為0.05%，則最小可分辨力為0.05N。66.機(jī)器人搬運(yùn)節(jié)拍T=t_pick+t_move+t_place+t_return。67.機(jī)器人關(guān)節(jié)絕對值編碼器掉電后，多圈數(shù)據(jù)由電池供電保持，電池電壓一般為3.6V。68.機(jī)器人焊接中，干伸長增加10mm，焊接電流約下降20A。69.機(jī)器人視覺識別圓環(huán)時(shí)，采用霍夫變換梯度累加閾值一般設(shè)置在80~120。70.機(jī)器人末端執(zhí)行器更換后，采用四點(diǎn)法標(biāo)定工具坐標(biāo)系時(shí)，法蘭需繞工具Z軸旋轉(zhuǎn)角度至少為30°。四、簡答題（共30分）71.（封閉型，6分）說明機(jī)器人奇異位形的物理含義，并列舉兩種避免奇異的方法。答案：奇異位形指雅可比矩陣降秩，瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解不存在或速度放大倍數(shù)趨于無窮，導(dǎo)致某些方向無法運(yùn)動(dòng)或需要無限大關(guān)節(jié)速度。避免方法：1.任務(wù)軌跡規(guī)劃時(shí)避開奇異區(qū)域；2.采用冗余自由度機(jī)器人利用零空間運(yùn)動(dòng)重構(gòu)姿態(tài)。72.（開放型，6分）簡述協(xié)作機(jī)器人與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人在安全策略上的三點(diǎn)差異。答案：1.功率/力矩限制：協(xié)作機(jī)需實(shí)時(shí)監(jiān)測外力，超過閾值立即停機(jī)；傳統(tǒng)機(jī)依賴圍欄。2.傳感器配置：協(xié)作機(jī)內(nèi)置六維力傳感器和skin觸覺，傳統(tǒng)機(jī)多僅有關(guān)節(jié)編碼器。3.安全認(rèn)證：協(xié)作機(jī)需符合ISO10218&ISO/TS15066，對生物力學(xué)傷害有量化指標(biāo)；傳統(tǒng)機(jī)僅滿足ISO102181機(jī)械安全。73.（封閉型，6分）寫出機(jī)器人Lagrange動(dòng)力學(xué)方程的一般形式，并解釋各項(xiàng)含義。答案：M(q)q?+C(q,q?)+G(q)=τ，其中M為慣性矩陣，C為Coriolis與向心力向量，G為重力向量，τ為關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩。74.（開放型，6分）說明采用激光結(jié)構(gòu)光進(jìn)行焊縫跟蹤時(shí)，如何克服弧光干擾。答案：1.選擇808nm窄帶激光配合相同中心波長濾光片；2.采用高頻調(diào)制激光，鎖相放大提取信號；3.在焊接電流過零區(qū)間采樣；4.增加結(jié)構(gòu)光功率密度，提高信噪比；5.采用擋板或側(cè)吹氣簾物理隔離弧光。75.（封閉型，6分）解釋機(jī)器人“重復(fù)定位精度”與“絕對定位精度”的區(qū)別，并給出現(xiàn)場提高絕對精度的兩種工程措施。答案：重復(fù)精度指在相同指令位姿重復(fù)到達(dá)的分散度；絕對精度指指令位姿與實(shí)際位姿的系統(tǒng)偏差。提高措施：1.激光跟蹤儀標(biāo)定DH參數(shù)誤差補(bǔ)償；2.安裝溫度補(bǔ)償模型，實(shí)時(shí)修正熱變形。五、計(jì)算與分析題（共40分）76.（運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算，10分）已知某六軸機(jī)器人DH參數(shù)如下：連桿i?αi1?ai1?di?θi1??0°??0??400?θ12?90°??150??0?θ23??0°??600??0?θ34?90°??150??650?θ45??90°??0??0?θ56?90°??0??0?θ6求：當(dāng)θ=[0°,?90°,90°,0°,90°,0°]時(shí)，基坐標(biāo)系到末端法蘭的變換矩陣T06，并給出法蘭坐標(biāo)系原點(diǎn)在基坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。答案：T06=[001300][0?10?150][1001050][0001]坐標(biāo)：(300,?150,1050)mm77.（動(dòng)力學(xué)計(jì)算，10分）某機(jī)器人大臂質(zhì)量m=20kg，長度L=0.8m，質(zhì)心位于中點(diǎn)，繞關(guān)節(jié)的慣性矩I=1.5kg·m2，忽略其他連桿。若關(guān)節(jié)從靜止開始以最大力矩τ=50N·m運(yùn)動(dòng)，求2s后的關(guān)節(jié)角速度ω與角度θ（假設(shè)無摩擦）。答案：角加速度α=τ/I=50/1.5=33.33rad/s2ω=αt=66.67rad/sθ=0.5αt2=66.67rad78.（視覺標(biāo)定分析，10分）采用張正友標(biāo)定法，棋盤格單格尺寸30mm，圖像分辨率2048×1536，采集12張圖片。標(biāo)定結(jié)果重投影誤差0.12pixel，主點(diǎn)坐標(biāo)(1024,768)，焦距fx=fy=2400pixel。求：(1)單