2025年工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)《工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成》專項(xiàng)訓(xùn)練試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共20分。每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成中，決定末端執(zhí)行器可達(dá)空間的關(guān)鍵參數(shù)是（）。A.關(guān)節(jié)速度B.連桿長(zhǎng)度C.減速比D.電機(jī)功率答案：B2.下列總線中，實(shí)時(shí)性最高、常用于伺服軸同步控制的是（）。A.RS485B.CANopenC.EtherCATD.TCP/IP答案：C3.當(dāng)6軸機(jī)器人處于奇異點(diǎn)時(shí)，其雅可比矩陣表現(xiàn)為（）。A.秩滿B.行列式為零C.對(duì)角化D.對(duì)稱正定答案：B4.在PLCopenPart4規(guī)范中，用于電子齒輪同步的功能塊是（）。A.MC_MoveAbsoluteB.MC_GearInC.MC_CamInD.MC_Stop答案：B5.某工位要求機(jī)器人重復(fù)定位精度≤±0.05mm，應(yīng)優(yōu)先選用的定位方式是（）。A.關(guān)節(jié)絕對(duì)編碼器B.外部激光跟蹤儀C.視覺(jué)伺服D.機(jī)械擋塊+伺服補(bǔ)償答案：D6.在RobotStudio中，將虛擬控制器時(shí)鐘與真實(shí)PLC同步的接口模塊是（）。A.PCSDKB.RobotStudioOnlineC.OPCUAServerD.RAPIDClock答案：C7.當(dāng)機(jī)器人與第七軸滑臺(tái)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)時(shí)，為保證線性軌跡精度，應(yīng)啟用的坐標(biāo)系是（）。A.關(guān)節(jié)坐標(biāo)B.世界坐標(biāo)C.用戶坐標(biāo)D.工件坐標(biāo)答案：D8.下列哪種傳感器最適合用于檢測(cè)透明玻璃工件的有無(wú)（）。A.對(duì)射光電B.電容式C.超聲波D.電感式答案：C9.在ISO102181:2011中，安全急?；芈奉悇e要求最低為（）。A.Cat.1B.Cat.2C.Cat.3D.Cat.4答案：C10.某伺服電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩10N·m，瞬時(shí)最大轉(zhuǎn)矩30N·m，若負(fù)載慣量比為5，則理論上可提供的最大加速度約為額定值的（）。A.1倍B.2倍C.3倍D.5倍答案：B11.在ROS2中，用于實(shí)時(shí)發(fā)布關(guān)節(jié)軌跡且支持時(shí)間戳控制的話題類型是（）。A.sensor_msgs/JointStateB.trajectory_msgs/JointTrajectoryC.control_msgs/JointControllerStateD.std_msgs/Float64MultiArray答案：B12.當(dāng)使用力控打磨時(shí)，為抑制Z軸抖動(dòng)，應(yīng)優(yōu)先調(diào)整的參數(shù)是（）。A.位置環(huán)KpB.速度環(huán)KiC.力環(huán)KdD.加速度前饋答案：C13.在TIAPortal中，將GSDML文件導(dǎo)入后，機(jī)器人作為EtherNET/IP從站占用PLC的I/O地址類型為（）。A.過(guò)程映像輸入B.過(guò)程映像輸出C.外設(shè)輸入D.外設(shè)輸出答案：A14.某工位節(jié)拍要求≤7s，機(jī)器人搬運(yùn)軌跡耗時(shí)5.2s，PLC邏輯掃描耗時(shí)80ms，剩余時(shí)間應(yīng)主要優(yōu)化（）。A.機(jī)器人加速度B.末端執(zhí)行器換型C.傳送帶速度D.人機(jī)界面刷新答案：C15.在RobotStudio的SmartComponent中，用于模擬真空吸盤破真空延遲的是（）。A.LogicGateB.DelayC.PulseD.Attacher答案：B16.當(dāng)機(jī)器人與激光切割頭協(xié)同運(yùn)動(dòng)時(shí)，為防止切口錐度超標(biāo)，應(yīng)優(yōu)先校準(zhǔn)（）。A.TCP的X方向B.TCP的Z方向C.第四軸零點(diǎn)D.第五軸減速比答案：B17.在IEC611313標(biāo)準(zhǔn)中，下列語(yǔ)言最適合描述機(jī)器人順序流程的是（）。A.LDB.FBDC.STD.SFC答案：D18.某型號(hào)機(jī)器人基座安裝面平面度0.2mm，若超出該值，最可能導(dǎo)致的故障是（）。A.伺服過(guò)載B.軌跡偏移C.編碼器漂移D.制動(dòng)器失效答案：B19.在數(shù)字孿生系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)同步的核心技術(shù)是（）。A.高保真渲染B.反向動(dòng)力學(xué)C.實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)鏡像D.碰撞檢測(cè)答案：C20.當(dāng)機(jī)器人與AGV協(xié)同作業(yè)時(shí)，若AGV?？烤取?0mm，為補(bǔ)償該誤差，機(jī)器人應(yīng)啟用的功能是（）。A.相對(duì)位移B.外部TCPC.視覺(jué)二次定位D.力控搜索答案：C二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分。每題有兩個(gè)或兩個(gè)以上正確答案，多選、少選、錯(cuò)選均不得分）21.下列哪些措施可有效降低機(jī)器人振動(dòng)（）。A.降低路徑濾波時(shí)間B.增加減速機(jī)背隙C.啟用加速度前饋D.提高速度環(huán)比例增益E.使用輸入整形技術(shù)答案：ACE22.在建立機(jī)器人DH模型時(shí)，必須測(cè)量的參數(shù)包括（）。A.連桿扭角B.連桿長(zhǎng)度C.關(guān)節(jié)減速比D.連桿偏距E.關(guān)節(jié)角答案：ABDE23.關(guān)于安全圍欄下列說(shuō)法正確的是（）。A.高度≥1.4mB.底部離地≤180mmC.必須雙回路安全鏈D.顏色建議RAL1023E.門開(kāi)關(guān)須Cat.3以上答案：ABE24.下列哪些通信方式可用于機(jī)器人與MES交互（）。A.OPCUAB.MQTTC.ModbusTCPD.USB2.0E.HTTPS答案：ABCE25.在機(jī)器人弧焊系統(tǒng)中，影響焊縫成形的主要工藝參數(shù)有（）。A.干伸長(zhǎng)B.行走角C.電弧電壓D.送絲速度E.機(jī)器人品牌答案：ABCD26.當(dāng)使用力覺(jué)傳感器進(jìn)行軸孔裝配時(shí)，可采用的策略包括（）。A.螺旋搜索B.交叉耦合控制C.阻抗控制D.位置/力混合控制E.PID位置控制答案：ACD27.下列哪些情況必須重新標(biāo)定機(jī)器人TCP（）。A.更換焊槍導(dǎo)電嘴B.更換夾具定位銷C.更換伺服電機(jī)D.更換末端攝像頭E.更換第七軸電纜答案：ABD28.在RobotStudio中，可用于減少節(jié)拍時(shí)間的虛擬調(diào)試手段有（）。A.路徑優(yōu)化器B.碰撞檢測(cè)C.多線程I/OD.速度前瞻E.外部軸同步答案：ADE29.關(guān)于協(xié)作機(jī)器人安全參數(shù)，下列描述正確的是（）。A.功率限制≤80WB.力限制≤150NC.速度≤250mm/sD.須滿足ISO/TS15066E.手持引導(dǎo)時(shí)須力矩監(jiān)控答案：BDE30.在伺服驅(qū)動(dòng)器調(diào)試中，導(dǎo)致電機(jī)嘯叫的原因可能有（）。A.速度環(huán)積分過(guò)大B.編碼器干擾C.PWM載波過(guò)低D.慣量比不匹配E.制動(dòng)器未打開(kāi)答案：ABCD三、填空題（每空1分，共20分）31.在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)中，若第i關(guān)節(jié)為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，則θi表示__________，di表示__________。答案：關(guān)節(jié)角；連桿偏距32.某六軸機(jī)器人腕部奇異點(diǎn)對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)5角度為_(kāi)_________度。答案：033.在PLC中，將機(jī)器人Ready信號(hào)映射到%IX0.3，其數(shù)據(jù)類型應(yīng)定義為_(kāi)_________。答案：BOOL34.當(dāng)使用EtherCAT分布式時(shí)鐘時(shí)，主站發(fā)送的第一個(gè)同步幀稱為_(kāi)_________幀。答案：SYNC035.在RobotStudio中，測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間距離使用的工具是__________。答案：Ruler36.若機(jī)器人基坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系夾角為30°，則用戶坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)矩陣Rz=__________（填寫(xiě)數(shù)值矩陣，保留兩位小數(shù)）。答案：0.870.5000.500.87000137.在弧焊工藝中，保護(hù)氣流量單位常用__________。答案：L/min38.當(dāng)機(jī)器人與外部軸協(xié)同運(yùn)動(dòng)時(shí)，若外部軸減速比為10，電機(jī)編碼器分辨率為17位，則外部軸每轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)為_(kāi)_________。答案：131072039.在ISO9283標(biāo)準(zhǔn)中，測(cè)量位姿重復(fù)精度時(shí)，機(jī)器人應(yīng)連續(xù)運(yùn)行__________次。答案：3040.若機(jī)器人TCP最大速度為2m/s，加速度限幅為10m/s2，則最短加速時(shí)間為_(kāi)_________s。答案：0.241.在ROS2中，啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)若需實(shí)時(shí)調(diào)度策略，應(yīng)使用的命令行參數(shù)為_(kāi)_________。答案：rosargspriority9042.當(dāng)使用視覺(jué)定位時(shí)，若相機(jī)分辨率為2048×1536，視野為400mm×300mm，則單像素當(dāng)量約為_(kāi)_________mm。答案：0.19543.在力控打磨中，若期望接觸力為10N，力傳感器量程為100N，則建議選用__________位ADC可獲得0.01N分辨率。答案：1444.在TIAPortal中，創(chuàng)建機(jī)器人工藝對(duì)象時(shí)，軸數(shù)量參數(shù)應(yīng)填寫(xiě)__________。答案：645.若機(jī)器人控制柜防護(hù)等級(jí)為IP54，則第二位數(shù)字“4”表示防濺水角度為_(kāi)_________。答案：任意方向46.在RobotStudio的PythonAPI中，獲取當(dāng)前機(jī)器人控制器實(shí)例的函數(shù)為_(kāi)_________。答案：get_controller()47.當(dāng)使用ModbusTCP讀取機(jī)器人寄存器，功能碼為_(kāi)_________。答案：0348.若機(jī)器人末端負(fù)載慣量增大，則速度環(huán)帶寬將__________（升高/降低）。答案：降低49.在協(xié)作模式下，若機(jī)器人表面溫度超過(guò)__________℃，必須停機(jī)。答案：4850.在數(shù)字孿生系統(tǒng)中，將虛擬模型更新頻率設(shè)置為1000Hz，則仿真步長(zhǎng)為_(kāi)_________ms。答案：1四、簡(jiǎn)答題（共6題，每題8分，共48分）51.封閉型：說(shuō)明機(jī)器人DH建模的四個(gè)參數(shù)含義，并給出相鄰連桿變換矩陣的一般形式（無(wú)需LaTeX，用Mat形式寫(xiě)出矩陣）。答案：θi：關(guān)節(jié)角，繞Zi1軸旋轉(zhuǎn)；di：連桿偏距，沿Zi1軸平移；ai：連桿長(zhǎng)度，沿Xi軸平移；αi：連桿扭角，繞Xi軸旋轉(zhuǎn)。變換矩陣i1Ti=cosθisinθicosαisinθisinαiaicosθisinθicosθicosαicosθisinαiaisinθi0sinαicosαidi000152.開(kāi)放型：列舉三種減少機(jī)器人打磨振紋的工藝措施，并說(shuō)明其原理。答案：1.降低法向力：減小接觸力可降低彈性變形，抑制再生顫振；2.提高進(jìn)給速度：縮短單點(diǎn)接觸時(shí)間，降低熱量累積；3.使用柔順機(jī)構(gòu)：在末端增加被動(dòng)柔順，吸收高頻振動(dòng)。53.封閉型：解釋“速度前瞻”算法在機(jī)器人路徑規(guī)劃中的作用，并給出其輸入輸出變量。答案：作用：根據(jù)路徑曲率提前調(diào)整速度，使加速度連續(xù)，減少振動(dòng)。輸入：路徑點(diǎn)序列P、最大加速度Amax、最大速度Vmax、插補(bǔ)周期T。輸出：各插補(bǔ)點(diǎn)速度Vi、加速度Ai。54.開(kāi)放型：描述如何利用視覺(jué)伺服完成動(dòng)態(tài)傳送帶抓取，需說(shuō)明坐標(biāo)變換流程。答案：1.相機(jī)標(biāo)定獲得內(nèi)參K、外參Tcam_base；2.傳送帶編碼器實(shí)時(shí)輸出位移ΔS；3.圖像處理得像素坐標(biāo)(u,v)，結(jié)合深度Z→相機(jī)坐標(biāo)Xcam；4.Xbase=Tcam_base·Xcam；5.預(yù)測(cè)t時(shí)刻工件位置Xpred=Xbase+v·Δt；6.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到Xpred并跟蹤，完成抓取。55.封閉型：寫(xiě)出機(jī)器人阻抗控制的基本方程，并說(shuō)明各參數(shù)物理意義。答案：M·x¨+D·x?+K·x=FextM：目標(biāo)慣性；D：目標(biāo)阻尼；K：目標(biāo)剛度；x：位置偏差；Fext：外力。56.開(kāi)放型：比較集中式控制與分布式控制架構(gòu)在柔性制造單元中的優(yōu)缺點(diǎn)。答案：集中式：優(yōu)點(diǎn)—同步精度高、調(diào)試簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)—主站負(fù)載大、擴(kuò)展難。分布式：優(yōu)點(diǎn)—模塊化、易擴(kuò)展；缺點(diǎn)—時(shí)鐘同步復(fù)雜、成本略高。五、應(yīng)用題（共4題，共92分）57.綜合設(shè)計(jì)題（25分）某工廠需對(duì)變速箱殼體進(jìn)行機(jī)器人自動(dòng)去毛刺，殼體重量18kg，外形600mm×400mm×200mm，毛刺厚度0.1~0.3mm，材料為ADC12鋁合金，節(jié)拍≤90s，表面粗糙度Ra≤1.6μm。任務(wù)：(1)選擇機(jī)器人型號(hào)并給出理由；(2)設(shè)計(jì)末端執(zhí)行器，說(shuō)明驅(qū)動(dòng)方式、刀具材料；(3)規(guī)劃工藝路徑，給出關(guān)鍵參數(shù)（轉(zhuǎn)速、進(jìn)給、切深）；(4)設(shè)計(jì)除塵接口，計(jì)算最小風(fēng)量；(5)給出安全方案（含協(xié)作圍欄與急停）。答案：(1)選用ABBIRB6700200/2.60，負(fù)載200kg，臂展2.6m，重復(fù)定位±0.05mm，滿足重量與行程。(2)末端采用伺服電主軸+浮動(dòng)柔順刀柄，主軸功率2.2kW，轉(zhuǎn)速5000~30000r/min，刀具為金剛石涂層銑刀，直徑6mm。(3)路徑：螺旋進(jìn)給，切深0.05mm，進(jìn)給速度800mm/min，主軸轉(zhuǎn)速24000r/min，單刃切削量0.02mm。(4)鋁屑最大產(chǎn)生率約50g/min，按輸送風(fēng)速20m/s，管道直徑80mm，需風(fēng)量≈360m3/h，選用3.7kW離心風(fēng)機(jī)。(5)安全：圍欄高度1.8m，光柵+安全墊雙區(qū)監(jiān)控，PLC安全等級(jí)Cat.3，急停響應(yīng)時(shí)間≤500ms，主軸斷電后≤3s停轉(zhuǎn)。58.計(jì)算題（22分）某六軸機(jī)器人關(guān)節(jié)參數(shù)如下：連桿長(zhǎng)度a2=450mm，a3=400mm，d4=450mm，d6=80mm。求：當(dāng)θ2=30°，θ3=60°，θ5=90°，其余關(guān)節(jié)為0°時(shí)，(1)腕部中心點(diǎn)（即關(guān)節(jié)5中心）在基坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；(2)若要求該點(diǎn)沿X軸正向以1m/s速度運(yùn)動(dòng)，求θ2、θ3的關(guān)節(jié)速度關(guān)系（用Mat矩陣形式給出雅可比子塊）。答案：(1)經(jīng)正解計(jì)算得X=450cos30°+400cos(30°60°)=450·0.866+400·0.866=734.4mmY=0Z=450sin30°+400sin(30°60°)+450+80=225200+530=555mm坐標(biāo)：(734.4,0,555)mm(2)雅可比子塊J=[?X/?θ2?X/?θ3]=[450sinθ2400sin(θ2+θ3)400sin(θ2+θ3)][450cosθ2+400cos(θ2+θ3)400cos(θ2+θ3)]代入θ2=30°，θ3=60°得J=[22500][389.7+346.4346.4]mm/rad即J=[2250][736.1346.4]速度關(guān)系：[vx]=J·[θ2?][vz][θ3?]已知vx=1000mm/s，vz=0，解得θ2?=4.44rad/s，θ3?=9.44rad/s。59.分析題（22分）某裝配線機(jī)器人與AGV協(xié)同，AGV?？烤取?0mm，角度偏差±5°，機(jī)器人需完成精密軸孔裝配，間隙0.02mm。(1)分析僅依靠AGV精度無(wú)法完成裝配的原因；(2)提出三級(jí)定位策略，說(shuō)明每級(jí)精度與傳感器類型；(3)給出誤差分配計(jì)算，驗(yàn)證總誤差<0.01mm。答案：(1)AGV±20mm遠(yuǎn)大于間隙0.02mm，且角度偏差導(dǎo)致孔軸心線不重合，無(wú)法插入。(2)一級(jí)：AGV粗定位±20mm，激光SLAM；二級(jí)：視覺(jué)二次定位±0.5mm，2000萬(wàn)像素相機(jī)；三級(jí)：力控精密插入±0.005mm，六維力傳感器+被動(dòng)柔順。(3)誤差合成：視覺(jué)像素當(dāng)量0.01mm，重復(fù)性±0.3pixel→±0.003mm；力控搜索半徑0.005mm；總誤差=sqrt(0.0032+0.0052)=0.0058mm<0.01mm，滿足要求。60.綜合編程題（23分）給定RAPID代碼框架，完成傳送帶同步抓取功能：模塊目標(biāo)：當(dāng)光電開(kāi)關(guān)DI_Photoelectric=1時(shí)，記錄編碼器位置P0，機(jī)器人提前運(yùn)行到預(yù)測(cè)點(diǎn)，待工件到達(dá)后抓取。要求：(1)補(bǔ)全代碼，實(shí)現(xiàn)編碼器