2026年機械工程師機器人技術(shù)方向設(shè)計制造題一、單選題（共5題，每題2分）1.在機器人關(guān)節(jié)設(shè)計中，采用諧波減速器的主要優(yōu)勢在于（）。A.高速運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性差B.傳動精度高、體積小C.承載能力弱D.對環(huán)境振動敏感2.針對半導體晶圓搬運機器人的潔凈室應用，以下哪種材料最適合用于其本體結(jié)構(gòu)？（）A.鋁合金（易產(chǎn)生靜電）B.不銹鋼（耐腐蝕性一般）C.PFA工程塑料（防靜電、耐腐蝕）D.鈦合金（成本過高）3.在協(xié)作機器人（Cobot）的力控應用中，以下哪種傳感器最適合實時監(jiān)測接觸力？（）A.位移傳感器B.超聲波傳感器C.力/力矩傳感器（六軸或三軸）D.溫度傳感器4.針對新能源汽車電池裝配機器人，以下哪種焊接工藝最適合釬焊電池極耳？（）A.激光焊接（熱影響區(qū)大）B.TIG焊接（效率低）C.釬焊（高溫下釬料潤濕性好）D.等離子焊接（成本高）5.在機器人噴涂系統(tǒng)中，采用靜電噴涂的主要優(yōu)點是（）。A.涂料利用率低B.易產(chǎn)生顆粒污染C.涂膜均勻、效率高D.適合曲面噴涂二、多選題（共5題，每題3分）1.在設(shè)計工業(yè)機器人的末端執(zhí)行器時，以下哪些因素需重點考慮？（）A.負載匹配性B.接觸材料防滑性C.控制算法復雜性D.防護等級（IP等級）2.針對食品分揀機器人的衛(wèi)生設(shè)計，以下哪些措施是必要的？（）A.食品級材料（316不銹鋼）B.無死角結(jié)構(gòu)（便于清潔）C.水冷散熱（防止過熱）D.防腐蝕涂層（避免生銹）3.在機器人關(guān)節(jié)的潤滑設(shè)計中，以下哪些因素需考慮？（）A.潤滑劑類型（油潤滑/脂潤滑）B.工作溫度范圍C.潤滑周期（減少維護）D.潤滑方式（油槍/油杯）4.針對焊接機器人的安全防護，以下哪些措施是標準要求？（）A.安全圍欄（防止人員誤入）B.光電保護裝置C.急停按鈕布局D.焊煙凈化系統(tǒng)5.在機器人運動控制系統(tǒng)中，以下哪些算法可用于路徑優(yōu)化？（）A.逆運動學解算B.速度規(guī)劃（如五次多項式）C.卡爾曼濾波（用于軌跡跟蹤）D.最小二乘法（用于數(shù)據(jù)擬合）三、簡答題（共5題，每題4分）1.簡述諧波減速器在工業(yè)機器人關(guān)節(jié)中的工作原理及其優(yōu)缺點。2.針對半導體行業(yè)晶圓搬運機器人，如何設(shè)計其潔凈室應用的防靜電措施？3.協(xié)作機器人（Cobot）的力控模式有哪些應用場景？請舉例說明。4.在新能源汽車電池裝配中，如何優(yōu)化機器人焊接工藝以提高焊接質(zhì)量和效率？5.靜電噴涂系統(tǒng)在機器人應用中如何實現(xiàn)均勻涂裝？四、計算題（共2題，每題5分）1.某六軸工業(yè)機器人最大負載為10kg，工作半徑為1.5m，其末端執(zhí)行器末端速度為0.5m/s。假設(shè)末端執(zhí)行器質(zhì)量為2kg，不計摩擦力，計算該機器人所需的最大驅(qū)動力矩（假設(shè)各關(guān)節(jié)均勻分配）。2.某協(xié)作機器人采用伺服電機驅(qū)動，其額定扭矩為50N·m，減速比i=100。若負載為5kg，運動半徑為0.3m，計算其最大安全操作轉(zhuǎn)速（假設(shè)安全系數(shù)為1.5）。五、設(shè)計題（共2題，每題10分）1.設(shè)計一個用于食品分揀的機器人末端執(zhí)行器，需滿足以下要求：-負載范圍：0.5-1kg-工作環(huán)境：高溫高濕（50℃/90%RH）-材料要求：食品級（如PP/硅膠）-結(jié)構(gòu)需便于清潔、防滑。請簡述設(shè)計思路及關(guān)鍵參數(shù)選擇。2.設(shè)計一個用于新能源汽車電池極耳焊接的機器人焊接夾具，需滿足以下要求：-焊接精度：±0.1mm-定位方式：真空吸附+機械夾緊-材料要求：耐高溫（≥200℃）、導電性好。請簡述夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計要點及選材依據(jù)。答案與解析一、單選題1.B-諧波減速器通過柔性輪的變形實現(xiàn)傳動，具有高精度、低背隙、體積小的特點，適合機器人關(guān)節(jié)。2.C-PFA工程塑料防靜電、耐腐蝕、耐高溫（260℃），適合半導體潔凈室環(huán)境。3.C-力/力矩傳感器可實時監(jiān)測機器人與物體接觸的力，適用于協(xié)作機器人的人機交互場景。4.C-釬焊在較低溫度下使釬料熔化潤濕焊件，適合電池極耳焊接，避免高溫損傷電池。5.C-靜電噴涂利用電荷吸附使涂料均勻附著，減少浪費，效率高。二、多選題1.A、B、D-負載匹配、防滑性、防護等級是末端執(zhí)行器設(shè)計的關(guān)鍵。2.A、B、D-食品級材料、無死角結(jié)構(gòu)、防腐蝕涂層是衛(wèi)生設(shè)計的核心。3.A、B、C-潤滑劑類型、溫度范圍、周期是潤滑設(shè)計的關(guān)鍵。4.A、B、C-安全圍欄、光電保護、急停按鈕是標準安全措施。5.B、C-速度規(guī)劃和卡爾曼濾波用于路徑優(yōu)化和軌跡跟蹤。三、簡答題1.諧波減速器工作原理：-通過柔性輪與剛輪的嚙合變形實現(xiàn)減速，輸入軸旋轉(zhuǎn)時柔性輪變形帶動輸出軸轉(zhuǎn)動。優(yōu)點：精度高、體積小、成本相對較低。缺點：軸向力大、壽命受潤滑影響。2.防靜電措施：-使用防靜電材料（如PFA）、接地設(shè)計、離子風機消除靜電積累。3.力控應用：-如人機協(xié)作分揀、裝配中的力反饋，避免碰撞損傷產(chǎn)品。4.焊接工藝優(yōu)化：-精確控制焊接參數(shù)（電流/時間）、優(yōu)化電極形狀、使用預熱/保溫措施。5.靜電噴涂均勻涂裝：-通過高壓靜電場使涂料均勻吸附，配合旋風噴槍實現(xiàn)立體涂裝。四、計算題1.驅(qū)動力矩計算：-總負載力F=ma=(10kg+2kg)0.5m/s2=6N-力矩T=FR=6N1.5m=9N·m-分配到各關(guān)節(jié)：T關(guān)節(jié)=9N·m/6=1.5N·m（假設(shè)均勻）。2.安全轉(zhuǎn)速計算：-最大扭矩Tmax=50N·m/1.5=33.3N·m-轉(zhuǎn)速n=Tmax/(mRα)=33.3N·m/(5kg0.3m1rad/s2)≈222rpm。五、設(shè)計題1.食品分揀執(zhí)行器設(shè)計：-結(jié)構(gòu)：采用吸盤+機械夾爪組合，硅膠防滑表面；-材料選擇：PP（耐腐蝕