2025年工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)維員高級(jí)模擬試卷及答案1.單項(xiàng)選擇題（每題1分，共20分）1.1在工業(yè)機(jī)器人伺服驅(qū)動(dòng)器中，下列哪一項(xiàng)參數(shù)最能直接反映電機(jī)軸瞬時(shí)負(fù)載慣量比是否超限A.速度環(huán)比例增益KvB.位置環(huán)積分時(shí)間TiC.實(shí)時(shí)負(fù)載慣量比JL/JMD.電流環(huán)濾波截止頻率答案：C1.2當(dāng)六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人出現(xiàn)“單軸反復(fù)過溫報(bào)警”但測(cè)溫傳感器阻值正常時(shí)，應(yīng)首先排查A.制動(dòng)器釋放回路B.伺服電機(jī)繞組絕緣C.減速機(jī)潤(rùn)滑黏度D.動(dòng)力電纜屏蔽層接地答案：A1.3使用ModbusTCP讀取機(jī)器人控制器保持寄存器時(shí)，功能碼正確的是A.0x01B.0x02C.0x03D.0x06答案：C1.4在ISO102181:2011中，對(duì)協(xié)作機(jī)器人“功率與力限制”安全功能進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，測(cè)試碰撞力傳感器的采樣頻率不得低于A.500HzB.1kHzC.2kHzD.4kHz答案：B1.5某臺(tái)SCARA機(jī)器人在XY平面重復(fù)定位精度突然由±0.02mm惡化至±0.10mm，最不可能的原因是A.同步帶張力下降B.絕對(duì)式編碼器電池電壓低C.關(guān)節(jié)2減速機(jī)背隙增大D.基座地腳螺栓松動(dòng)答案：B1.6對(duì)機(jī)器人工具坐標(biāo)系進(jìn)行四點(diǎn)法標(biāo)定時(shí)，若第四點(diǎn)與第一點(diǎn)重合度誤差超過0.5mm，系統(tǒng)將A.自動(dòng)剔除第一點(diǎn)B.提示重新示教C.強(qiáng)制切換為六點(diǎn)法D.繼續(xù)計(jì)算但給出警告答案：B1.7在EtherCAT網(wǎng)絡(luò)中，分布式時(shí)鐘(DC)同步誤差通常要求小于A.1μsB.10μsC.100μsD.1ms答案：A1.8當(dāng)機(jī)器人處于“軟浮動(dòng)”模式時(shí)，位置環(huán)增益被設(shè)置為A.最大值B.最小值C.0D.隨力矩實(shí)時(shí)變化答案：C1.9對(duì)機(jī)器人進(jìn)行年度絕緣測(cè)試時(shí)，動(dòng)力線UVW對(duì)PE的絕緣電阻應(yīng)大于A.0.1MΩB.0.5MΩC.1MΩD.5MΩ答案：D1.10在機(jī)器人壽命評(píng)估中，ISO9283規(guī)定連續(xù)運(yùn)行試驗(yàn)時(shí)間不得少于A.2hB.4hC.8hD.24h答案：C1.11若機(jī)器人控制柜24VDC電源紋波峰峰值測(cè)得為200mV，應(yīng)采取的首要措施是A.更換更大功率變壓器B.在負(fù)載端并接4700μF電解電容C.檢查伺服母線共享回流路徑D.提高開關(guān)頻率至150kHz答案：C1.12機(jī)器人末端執(zhí)行器采用真空吸盤，系統(tǒng)真空度由85kPa突降至45kPa，首先應(yīng)檢查A.真空泵葉片磨損B.濾芯堵塞C.吸盤唇口裂紋D.電磁閥線圈溫升答案：B1.13當(dāng)安全PLC通過PROFIsafe向機(jī)器人發(fā)送“SafeStop2”命令后，伺服驅(qū)動(dòng)器應(yīng)A.立即切斷電機(jī)動(dòng)力B.保持勵(lì)磁并執(zhí)行位置保持C.切換到安全速度監(jiān)控D.斷開24V控制使能答案：B1.14在機(jī)器人離線編程軟件中，若軌跡點(diǎn)出現(xiàn)“軸限位不可達(dá)”提示，最先調(diào)整的參數(shù)是A.插補(bǔ)周期B.工具重量C.關(guān)節(jié)限位角度D.基坐標(biāo)系位姿答案：D1.15某機(jī)器人采用雙編碼器系統(tǒng)，電機(jī)側(cè)14位、負(fù)載側(cè)17位，系統(tǒng)絕對(duì)定位精度主要取決于A.電機(jī)側(cè)編碼器B.負(fù)載側(cè)編碼器C.減速比D.伺服采樣頻率答案：B1.16對(duì)機(jī)器人進(jìn)行負(fù)載辨識(shí)時(shí)，若轉(zhuǎn)動(dòng)慣量識(shí)別誤差超過15%，應(yīng)首先重新校準(zhǔn)A.編碼器零位B.工具質(zhì)量矩C.電機(jī)相序D.電流采樣偏置答案：D1.17在機(jī)器人故障樹分析(FTA)中，若最小割集為{X1,X2}和{X3}，則系統(tǒng)可靠度可表示為A.(1F1F2)(1F3)B.1(1F1F2)(1F3)C.1F1F2F3D.F1+F2+F3答案：A1.18機(jī)器人控制柜內(nèi)使用NTC熱敏電阻檢測(cè)散熱器溫度，其阻值隨溫度升高而A.線性增大B.線性減小C.指數(shù)減小D.指數(shù)增大答案：C1.19當(dāng)機(jī)器人示教器進(jìn)入“系統(tǒng)dump”模式時(shí)，默認(rèn)通過下列哪一接口輸出日志A.USB2.0DeviceB.RS232C.TCP/502D.TFTP/69答案：D1.20在機(jī)器人“能量回饋單元”中，用于抑制泵升電壓的核心元件是A.IGBTB.三相整流橋C.制動(dòng)電阻D.薄膜電容答案：C2.多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分，多選少選均不得分）2.1下列哪些情況會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人伺服電機(jī)產(chǎn)生“飛車”現(xiàn)象A.編碼器反饋斷線B.制動(dòng)器未打開C.速度環(huán)積分飽和D.電機(jī)相序接反E.動(dòng)力線斷相答案：ACD2.2對(duì)機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)時(shí)，需采集的信號(hào)包括A.關(guān)節(jié)位置B.關(guān)節(jié)速度C.關(guān)節(jié)加速度D.電機(jī)電流E.末端力矩傳感器答案：ABCDE2.3在機(jī)器人安全回路中，下列元件屬于“雙通道冗余”配置的是A.緊急停止按鈕B.安全門開關(guān)C.光柵接收器D.使能開關(guān)E.散熱風(fēng)扇答案：ABCD2.4關(guān)于機(jī)器人諧波減速機(jī)，下列說法正確的是A.柔輪材料需具備高疲勞強(qiáng)度B.波發(fā)生器轉(zhuǎn)速等于輸入轉(zhuǎn)速C.剛輪齒數(shù)比柔輪多2齒D.傳動(dòng)誤差主要來源為齒側(cè)間隙E.減速比等于柔輪齒數(shù)/剛輪齒數(shù)答案：ABCD2.5機(jī)器人控制柜EMC測(cè)試項(xiàng)目包括A.靜電放電抗擾度B.射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度C.電快速瞬變脈沖群D.浪涌沖擊E.電壓跌落與短時(shí)中斷答案：ABCDE2.6下列哪些操作可能觸發(fā)機(jī)器人“碰撞檢測(cè)”功能A.人為推動(dòng)機(jī)械臂B.工具撞到夾具C.電機(jī)軸承損壞導(dǎo)致堵轉(zhuǎn)D.伺服增益設(shè)置過高引起振蕩E.減速機(jī)潤(rùn)滑失效答案：ABCD2.7在機(jī)器人視覺定位中，影響像素當(dāng)量的因素有A.相機(jī)分辨率B.工作距離C.鏡頭焦距D.光源顏色E.安裝角度答案：ABC2.8機(jī)器人進(jìn)行“拖動(dòng)示教”時(shí)，需滿足的前提條件包括A.關(guān)節(jié)力矩傳感器零偏已校準(zhǔn)B.重力補(bǔ)償模型已啟用C.安全限速功能激活D.位置環(huán)增益調(diào)至最大E.制動(dòng)器處于釋放狀態(tài)答案：ABCE2.9下列哪些總線支持“熱插拔”功能A.USB3.0B.EtherNet/IPC.CANopenD.RS485E.DeviceNet答案：AB2.10機(jī)器人年度保養(yǎng)中，必須更換的耗材有A.伺服風(fēng)扇濾網(wǎng)B.平衡缸密封圈C.示教器觸摸屏D.減速機(jī)潤(rùn)滑脂E.電池單元答案：ADE3.填空題（每空2分，共20分）3.1在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)中，若齊次變換矩陣T=[Rp;01]，其中R為3×3旋轉(zhuǎn)矩陣，p為3×1位置向量，則R的列向量需滿足正交且行列式等于________。答案：13.2某六軸機(jī)器人關(guān)節(jié)額定轉(zhuǎn)速為3000r/min，減速比為160，則輸出端最大理論轉(zhuǎn)速為________r/min。答案：18.753.3當(dāng)機(jī)器人控制柜采用三相380V供電，整流后直流母線電壓理論值為________V。答案：5373.4在機(jī)器人故障診斷中，若FFT頻譜出現(xiàn)2×電源頻率的峰值，可初步判斷為________干擾。答案：電磁3.5機(jī)器人末端執(zhí)行器采用氣缸夾持，氣缸內(nèi)徑40mm、氣壓0.5MPa，理論輸出力為________N。（忽略摩擦）答案：6283.6若機(jī)器人TCP在基坐標(biāo)系下以1m/s勻速直線運(yùn)動(dòng)，加速度噪聲為0.02g，則加速度噪聲幅值為________m/s2。答案：0.1963.7在機(jī)器人壽命試驗(yàn)中，若可靠度函數(shù)R(t)=e^(λt)，當(dāng)λ=1×10^5h^1，則MTBF=________h。答案：1000003.8機(jī)器人伺服驅(qū)動(dòng)器采用IGBT模塊，若開關(guān)頻率為8kHz，則理論開關(guān)損耗與________成正比。答案：頻率3.9對(duì)機(jī)器人進(jìn)行“負(fù)載慣量比”測(cè)試時(shí)，若電機(jī)側(cè)慣量JM=0.1kg·m2，負(fù)載慣量JL=0.4kg·m2，則慣量比JL/JM=________。答案：43.10在機(jī)器人視覺手眼標(biāo)定中，若采用“眼在手”方式，需已知機(jī)器人________坐標(biāo)系到相機(jī)坐標(biāo)系的變換關(guān)系。答案：法蘭4.判斷題（每題1分，共10分，正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）4.1機(jī)器人絕對(duì)式編碼器掉電后必須重新回零。答案：×4.2伺服驅(qū)動(dòng)器“三閉環(huán)”指的是電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)。答案：√4.3機(jī)器人諧波減速機(jī)可以反向驅(qū)動(dòng)。答案：√4.4在機(jī)器人控制柜內(nèi)，PE與N允許短接。答案：×4.5機(jī)器人工具坐標(biāo)系方向必須與世界坐標(biāo)系一致。答案：×4.6當(dāng)機(jī)器人處于“安全停機(jī)”狀態(tài)時(shí)，伺服電機(jī)仍保持勵(lì)磁。答案：√4.7機(jī)器人軌跡精度與插補(bǔ)周期成反比。答案：√4.8機(jī)器人控制柜散熱風(fēng)扇風(fēng)量不足會(huì)導(dǎo)致過溫報(bào)警。答案：√4.9機(jī)器人電池電壓低于2.8V時(shí)必須立即更換，否則編碼器多圈數(shù)據(jù)丟失。答案：√4.10機(jī)器人伺服電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)單位是V/(r/min)。答案：×5.簡(jiǎn)答題（共30分）5.1（封閉型，6分）說明機(jī)器人“碰撞檢測(cè)”功能的實(shí)現(xiàn)原理，并列出三項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)。答案：通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)電流或關(guān)節(jié)力矩，與動(dòng)力學(xué)模型預(yù)測(cè)值比較，當(dāng)偏差超過閾值即觸發(fā)停機(jī)。關(guān)鍵參數(shù)：檢測(cè)閾值、濾波時(shí)間常數(shù)、恢復(fù)策略。5.2（開放型，6分）某工廠同一型號(hào)機(jī)器人在夏季頻繁報(bào)“伺服過溫”，冬季正常，請(qǐng)給出系統(tǒng)性排查步驟。答案：1.讀取驅(qū)動(dòng)器溫度歷史曲線，確認(rèn)溫升速率；2.檢查控制柜空調(diào)或熱交換器是否故障；3.測(cè)量環(huán)境溫度是否超過40℃；4.檢查風(fēng)扇風(fēng)向及濾網(wǎng)堵塞；5.校驗(yàn)伺服風(fēng)扇轉(zhuǎn)速反饋；6.打開柜門短時(shí)運(yùn)行，觀察溫升是否下降；7.檢查制動(dòng)器是否間歇打滑導(dǎo)致額外發(fā)熱；8.利用紅外熱像儀定位異常熱點(diǎn)；9.必要時(shí)增加外部軸流風(fēng)機(jī)或工業(yè)空調(diào)；10.更新固件查看是否改善溫度估算算法。5.3（封閉型，6分）列舉機(jī)器人“工具坐標(biāo)系”標(biāo)定常用的兩種方法，并比較其優(yōu)缺點(diǎn)。答案：四點(diǎn)法：操作簡(jiǎn)單，不需外部傳感器，精度受限于示教精度；六點(diǎn)法：可計(jì)算工具方向，精度高，但示教工作量大。5.4（開放型，6分）解釋為何機(jī)器人在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)“軌跡過沖”，并給出兩種抑制措施。答案：原因：速度環(huán)比例增益過高或加速度前饋過大，導(dǎo)致系統(tǒng)欠阻尼。措施：1.降低速度環(huán)Kv并增加速度前饋低通濾波；2.在軌跡規(guī)劃層采用S曲線加減速，減小加速度跳變。5.5（封閉型，6分）寫出機(jī)器人“減速機(jī)背隙”測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)步驟。答案：1.將關(guān)節(jié)置于水平位置；2.記錄當(dāng)前編碼器值；3.伺服使能關(guān)閉；4.在輸出端施加±3%額定轉(zhuǎn)矩；5.記錄編碼器變化量；6.正反方向各測(cè)三次取平均；7.計(jì)算背隙角=Δθ/減速比。6.計(jì)算題（共30分）6.1（10分）某六軸機(jī)器人關(guān)節(jié)2減速比200，電機(jī)額定扭矩6N·m，額定轉(zhuǎn)速3000r/min，負(fù)載慣量0.8kg·m2，忽略減速機(jī)效率，求：(1)負(fù)載側(cè)最大扭矩；(2)負(fù)載側(cè)最大轉(zhuǎn)速；(3)電機(jī)軸等效負(fù)載慣量；(4)若要求負(fù)載在0.2s內(nèi)從0加速到最大轉(zhuǎn)速，電機(jī)所需扭矩。答案：(1)6×200=1200N·m(2)3000/200=15r/min(3)0.8/2002=0.00002kg·m2(4)角加速度α=(15×2π/60)/0.2=7.85rad/s2，負(fù)載扭矩TL=0.8×7.85=6.28N·m，電機(jī)扭矩Tm=6.28/200+0.00002×7.85=0.0314N·m6.2（10分）機(jī)器人TCP沿直線從P1(400,0,600)mm移動(dòng)到P2(400,300,600)mm，速度恒定為250mm/s，插補(bǔ)周期T=4ms，求：(1)位移矢量；(2)單周期進(jìn)給量；(3)完成該段位移所需周期數(shù)；(4)若采用梯形加減速，加速度限值2500mm/s2，求加速段長(zhǎng)度。答案：(1)(0,300,0)mm(2)250×0.004=1mm(3)300/1=300周期(4)t=v/a=0.1s，s=0.5at2=12.5mm6.3（10分）機(jī)器人伺服驅(qū)動(dòng)器采用三相全橋PWM，母線電壓540V，開關(guān)頻率10kHz，電機(jī)線電感2mH，額定電流10A，求：(1)單周期電流紋波峰峰值近似值（ΔI=Udc·D·(1D)·T/L，取D=0.5）；(2)若要求紋波系數(shù)<5%，所需最小電感；(3)制動(dòng)電阻選型：當(dāng)電機(jī)減速回饋功率2kW，持續(xù)0.5s，制動(dòng)電阻阻值范圍（允許最大電壓700V）。答案：(1)ΔI=540×0.5×0.5×1×10^4/0.002=6.75A(2)Lmin=540×0.5×0.5×1×10^4/(10×0.05)=0.027H=27mH(3)Rmin=7002/2000=245Ω，Rmax按電流不超過制動(dòng)單元允許值，假設(shè)50A，Rmin=700/50=14Ω，故14Ω≤R≤245Ω，取標(biāo)準(zhǔn)值50Ω/3kW7.綜合分析題（共40分）7.1（20分）背景：某汽車焊裝線使用200臺(tái)六軸機(jī)器人，近三個(gè)月內(nèi)累計(jì)出現(xiàn)“伺服過流”報(bào)警57次，集中在1、4、6軸，且多發(fā)生在上午8:00—9:00開機(jī)時(shí)段。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)：電網(wǎng)電壓在早高峰由380V跌落至340V，持續(xù)約0.5s；驅(qū)動(dòng)器歷史記錄顯示直流母線電壓最低至430V；電機(jī)動(dòng)力電纜絕緣良好；環(huán)境溫度28℃；負(fù)載率65%。任務(wù)：(1)給出故障根因分析；(2)提出三種臨時(shí)應(yīng)急措施；(3)設(shè)計(jì)長(zhǎng)期根本解決方案；(4)估算方案實(shí)施后年度停機(jī)損失降低金額（單臺(tái)停機(jī)1h損失1萬元，原每年停機(jī)20h）。答案：(1)根因：電網(wǎng)電壓暫降→母線電壓過低→PWM調(diào)制比飽和→電流環(huán)為維持功率輸出而升高電流→過流報(bào)警。(2)臨時(shí)措施：1.早高峰前1h預(yù)充電，讓機(jī)器人空載低速暖機(jī)；2.在控制柜增加380V/10kVA穩(wěn)壓器；3.降低開機(jī)加速度至原50%。(3)長(zhǎng)期方案：1.工廠新增500kVA在線式UPS，覆蓋全部機(jī)器人母線；2.將驅(qū)動(dòng)器進(jìn)線改為獨(dú)立變壓器，與沖擊負(fù)載隔離；3.升級(jí)驅(qū)動(dòng)器固件，支持低壓降額運(yùn)行，當(dāng)母線<450V時(shí)自動(dòng)限制功率至70%。(4)原損失=200×20×1=4000萬元/年；方案后預(yù)計(jì)停機(jī)降至2h，損失=200×2×1=400萬元/年；降低3600萬元/年。7.2（20分）背景：某3C裝配線引入?yún)f(xié)作機(jī)器人，需與人共享同一工位完成手機(jī)螺絲鎖付。要求：協(xié)作速度≤150mm/s，碰撞