2025年機(jī)器人三級(jí)理論試題(練習(xí)題及答案)一、單項(xiàng)選擇題（共20題，每題2分，共40分）1.工業(yè)機(jī)器人的“自由度”指的是（）A.機(jī)器人可移動(dòng)的關(guān)節(jié)數(shù)量B.機(jī)器人末端執(zhí)行器在空間中獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的維度數(shù)C.機(jī)器人控制系統(tǒng)支持的最大指令數(shù)量D.機(jī)器人傳感器的檢測范圍2.以下哪種傳感器常用于工業(yè)機(jī)器人的力反饋控制？（）A.光電編碼器B.激光測距儀C.六維力/力矩傳感器D.溫度傳感器3.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)中，“逆運(yùn)動(dòng)學(xué)”的核心任務(wù)是（）A.根據(jù)關(guān)節(jié)角度計(jì)算末端位姿B.根據(jù)末端位姿求解關(guān)節(jié)角度C.計(jì)算機(jī)器人各連桿的慣性參數(shù)D.優(yōu)化機(jī)器人軌跡規(guī)劃的路徑4.工業(yè)機(jī)器人常用的驅(qū)動(dòng)方式中，“伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)”的主要優(yōu)點(diǎn)是（）A.成本低、結(jié)構(gòu)簡單B.響應(yīng)速度快、控制精度高C.輸出力矩大、無需減速裝置D.抗干擾能力強(qiáng)、適合惡劣環(huán)境5.機(jī)器人坐標(biāo)系中，“工具坐標(biāo)系”的原點(diǎn)通常定義在（）A.機(jī)器人基座的幾何中心B.末端執(zhí)行器的尖端或作業(yè)點(diǎn)C.機(jī)器人第一個(gè)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心D.控制系統(tǒng)的參考原點(diǎn)6.以下哪種軌跡規(guī)劃方法適用于機(jī)器人焊接作業(yè)的直線移動(dòng)？（）A.關(guān)節(jié)空間插補(bǔ)B.笛卡爾空間直線插補(bǔ)C.圓弧插補(bǔ)D.樣條曲線插補(bǔ)7.機(jī)器人編程語言中，“示教再現(xiàn)”模式的核心是（）A.通過離線編程軟件生成運(yùn)動(dòng)指令B.手動(dòng)操作機(jī)器人記錄關(guān)鍵點(diǎn)并回放C.基于數(shù)學(xué)模型自動(dòng)計(jì)算運(yùn)動(dòng)路徑D.通過傳感器實(shí)時(shí)調(diào)整運(yùn)動(dòng)軌跡8.工業(yè)機(jī)器人的“重復(fù)定位精度”是指（）A.機(jī)器人末端到達(dá)同一目標(biāo)點(diǎn)的一致程度B.機(jī)器人末端到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的絕對(duì)誤差C.機(jī)器人各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)同步性D.機(jī)器人負(fù)載能力的穩(wěn)定性9.以下哪種減速器常用于工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)？（）A.圓柱齒輪減速器B.諧波減速器C.行星齒輪減速器D.蝸輪蝸桿減速器10.機(jī)器人控制系統(tǒng)中，“PID控制器”的“D”代表（）A.比例（Proportional）B.積分（Integral）C.微分（Derivative）D.前饋（Feedforward）11.工業(yè)機(jī)器人的“工作空間”是指（）A.機(jī)器人安裝場地的物理范圍B.末端執(zhí)行器能到達(dá)的所有點(diǎn)的集合C.控制系統(tǒng)允許的最大運(yùn)動(dòng)范圍D.傳感器有效檢測的區(qū)域12.以下哪種傳感器可用于機(jī)器人的視覺引導(dǎo)？（）A.接近開關(guān)B.工業(yè)相機(jī)C.壓力傳感器D.陀螺儀13.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)中，“DH參數(shù)法”用于（）A.描述連桿之間的相對(duì)位置和方向B.計(jì)算機(jī)器人的負(fù)載能力C.優(yōu)化軌跡規(guī)劃的速度曲線D.分析機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)特性14.工業(yè)機(jī)器人的“安全等級(jí)”通常由（）決定A.機(jī)器人的負(fù)載能力B.控制系統(tǒng)的計(jì)算速度C.防護(hù)裝置與緊急停止功能D.傳感器的數(shù)量15.以下哪種通信協(xié)議常用于工業(yè)機(jī)器人與PLC的實(shí)時(shí)通信？（）A.Ethernet/IPB.WiFiC.藍(lán)牙D.串口（RS232）16.機(jī)器人末端執(zhí)行器中，“真空吸盤”適用于（）A.抓取表面光滑的非磁性物體B.夾持高溫金屬零件C.切割硬質(zhì)材料D.檢測物體表面缺陷17.機(jī)器人動(dòng)力學(xué)的核心研究內(nèi)容是（）A.機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃B.力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系（如力矩與加速度）C.傳感器數(shù)據(jù)的融合算法D.機(jī)器人的故障診斷技術(shù)18.工業(yè)機(jī)器人的“最大工作速度”通常指（）A.單個(gè)關(guān)節(jié)的最高旋轉(zhuǎn)速度B.末端執(zhí)行器在笛卡爾空間中的最大線速度C.控制系統(tǒng)的指令處理速度D.傳感器的采樣頻率19.以下哪種編程方式屬于“離線編程”？（）A.通過示教器手動(dòng)操作記錄路徑B.在計(jì)算機(jī)上通過仿真軟件生成運(yùn)動(dòng)代碼C.利用傳感器實(shí)時(shí)調(diào)整機(jī)器人動(dòng)作D.通過按鈕面板輸入簡單指令20.機(jī)器人“零點(diǎn)校準(zhǔn)”的目的是（）A.調(diào)整機(jī)器人的負(fù)載能力B.確保各關(guān)節(jié)角度與控制系統(tǒng)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)一致C.優(yōu)化軌跡規(guī)劃的路徑精度D.測試機(jī)器人的最大工作速度二、多項(xiàng)選擇題（共10題，每題3分，共30分。每題至少有2個(gè)正確選項(xiàng)，錯(cuò)選、漏選均不得分）1.工業(yè)機(jī)器人的基本組成部分包括（）A.機(jī)械結(jié)構(gòu)（本體）B.控制系統(tǒng)C.傳感器系統(tǒng)D.辦公軟件2.以下屬于機(jī)器人軌跡規(guī)劃目標(biāo)的是（）A.避免與障礙物碰撞B.保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)（減小沖擊）C.最大化運(yùn)動(dòng)速度D.最小化能量消耗3.工業(yè)機(jī)器人常用的位置檢測傳感器有（）A.光電編碼器B.旋轉(zhuǎn)變壓器C.六維力傳感器D.激光位移傳感器4.機(jī)器人控制系統(tǒng)的核心功能包括（）A.運(yùn)動(dòng)控制（軌跡生成與關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)）B.傳感器數(shù)據(jù)采集與處理C.人機(jī)交互（如示教器操作）D.天氣數(shù)據(jù)顯示5.以下關(guān)于“笛卡爾坐標(biāo)系”的描述正確的是（）A.由三個(gè)相互垂直的坐標(biāo)軸（X、Y、Z）組成B.常用于描述機(jī)器人末端執(zhí)行器的位姿C.各軸的正方向遵循右手法則D.僅適用于機(jī)器人基座的固定參考系6.工業(yè)機(jī)器人的“安全規(guī)范”通常包括（）A.設(shè)置急停按鈕B.示教模式下限制運(yùn)動(dòng)速度C.安裝防護(hù)欄或安全光柵D.允許非操作人員隨意進(jìn)入工作區(qū)7.以下屬于機(jī)器人驅(qū)動(dòng)裝置的是（）A.伺服電機(jī)B.液壓缸C.步進(jìn)電機(jī)D.溫度傳感器8.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)中的“奇異性”會(huì)導(dǎo)致（）A.末端執(zhí)行器無法沿某方向運(yùn)動(dòng)B.關(guān)節(jié)速度急劇增大（甚至超限）C.軌跡規(guī)劃失效D.傳感器數(shù)據(jù)異常9.工業(yè)機(jī)器人“離線編程”的優(yōu)點(diǎn)包括（）A.不占用機(jī)器人實(shí)際運(yùn)行時(shí)間B.可在虛擬環(huán)境中驗(yàn)證路徑C.對(duì)操作人員技術(shù)要求低D.無需考慮實(shí)際機(jī)器人的物理限制10.以下關(guān)于“諧波減速器”的描述正確的是（）A.具有高傳動(dòng)比（如1:100）B.體積小、重量輕C.適用于高精度、高剛性的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)D.常用于機(jī)器人的大負(fù)載關(guān)節(jié)（如腰部）三、填空題（共10題，每題2分，共20分）1.工業(yè)機(jī)器人典型的自由度數(shù)目為______個(gè)（適用于大多數(shù)六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人）。2.編碼器是一種用于測量______的傳感器（填寫物理量）。3.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)中，“正運(yùn)動(dòng)學(xué)”的輸入是______，輸出是末端執(zhí)行器的位姿。4.PID控制器中，“I”代表______環(huán)節(jié)（填寫中文名稱）。5.工業(yè)機(jī)器人常用的通信接口包括以太網(wǎng)、RS485和______（填寫一種）。6.機(jī)器人末端執(zhí)行器按功能可分為夾持類、吸附類和______類（填寫一類）。7.DH參數(shù)法中，每個(gè)連桿需要定義______個(gè)參數(shù)（填寫數(shù)值）。8.工業(yè)機(jī)器人的“負(fù)載能力”通常指在額定速度下，末端執(zhí)行器能承受的最大______（填寫物理量）。9.軌跡規(guī)劃中，“插補(bǔ)”的作用是在______之間生成連續(xù)的運(yùn)動(dòng)路徑。10.機(jī)器人故障診斷中，“過流報(bào)警”通常由______或驅(qū)動(dòng)模塊損壞引起（填寫一種原因）。四、簡答題（共4題，第13題每題5分，第4題10分，共25分）1.（封閉型）簡述工業(yè)機(jī)器人“重復(fù)定位精度”與“絕對(duì)定位精度”的區(qū)別。2.（封閉型）列舉3種工業(yè)機(jī)器人常用的傳感器，并說明其作用。3.（開放型）分析步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)在機(jī)器人驅(qū)動(dòng)中的優(yōu)缺點(diǎn)（至少對(duì)比3個(gè)方面）。4.（綜合型）某六軸工業(yè)機(jī)器人在搬運(yùn)作業(yè)中出現(xiàn)“末端抖動(dòng)”現(xiàn)象，可能的原因有哪些？請(qǐng)?zhí)岢鲋辽?項(xiàng)排查步驟。五、應(yīng)用題（共2題，第1題15分，第2題20分，共35分）1.（計(jì)算類）已知某機(jī)器人第二連桿的DH參數(shù)為：α?=90°（連桿扭角），a?=200mm（連桿長度），d?=0（連桿偏移），θ?=30°（關(guān)節(jié)角）。（1）寫出該連桿的齊次變換矩陣?1?T?（基于標(biāo)準(zhǔn)DH參數(shù)法，保留三角函數(shù)符號(hào)）；（2）若α?=90°，a?=200mm，θ?=30°，計(jì)算?1?T?的具體數(shù)值（角度轉(zhuǎn)換為弧度計(jì)算，結(jié)果保留2位小數(shù)）。2.（分析類）某企業(yè)需用工業(yè)機(jī)器人完成“從傳送帶A抓取零件→搬運(yùn)至加工臺(tái)B→松開”的作業(yè)，要求：（1）設(shè)計(jì)機(jī)器人的作業(yè)流程（包含關(guān)鍵步驟）；（2）說明需要配置的末端執(zhí)行器類型及原因；（3）列出軌跡規(guī)劃時(shí)需考慮的3項(xiàng)關(guān)鍵因素。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1.B2.C3.B4.B5.B6.B7.B8.A9.B10.C11.B12.B13.A14.C15.A16.A17.B18.B19.B20.B二、多項(xiàng)選擇題1.ABC2.ABD3.AB4.ABC5.ABC6.ABC7.ABC8.ABC9.AB10.ABC三、填空題1.62.位置（或角度、位移）3.關(guān)節(jié)角度4.積分5.USB（或CAN總線等）6.加工（或焊接、噴涂等）7.48.質(zhì)量（或重量）9.關(guān)鍵點(diǎn)（或路徑點(diǎn)）10.電機(jī)短路（或負(fù)載過大、驅(qū)動(dòng)器故障等）四、簡答題1.區(qū)別：重復(fù)定位精度指機(jī)器人多次到達(dá)同一目標(biāo)點(diǎn)的位置一致程度（偏差的標(biāo)準(zhǔn)差）；絕對(duì)定位精度指機(jī)器人末端實(shí)際位置與目標(biāo)位置的絕對(duì)誤差（平均值與目標(biāo)值的偏差）。前者反映一致性，后者反映準(zhǔn)確性。2.示例：①光電編碼器：測量關(guān)節(jié)角度，用于位置反饋；②六維力/力矩傳感器：檢測末端受力，用于力控制（如裝配）；③工業(yè)相機(jī)：獲取視覺信息，用于零件定位或缺陷檢測。3.對(duì)比：①控制精度：伺服電機(jī)（閉環(huán)控制，精度高）＞步進(jìn)電機(jī)（開環(huán)，精度較低）；②響應(yīng)速度：伺服電機(jī)（高動(dòng)態(tài)響應(yīng)）＞步進(jìn)電機(jī)（低速更穩(wěn)定，高速易失步）；③過載能力：伺服電機(jī)（可短時(shí)過載）＞步進(jìn)電機(jī)（無過載能力）；④成本：步進(jìn)電機(jī)（更低）＜伺服電機(jī)（較高）。4.可能原因：①關(guān)節(jié)減速器磨損；②伺服電機(jī)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)（如剛性不足）；③負(fù)載超過額定值；④軌跡規(guī)劃加速度過大；⑤傳感器信號(hào)干擾（如編碼器線接觸不良）。排查步驟：①檢查負(fù)載是否在額定范圍內(nèi)；②手動(dòng)低速運(yùn)行，觀察各關(guān)節(jié)是否有異響（判斷減速器狀態(tài)）；③調(diào)整伺服驅(qū)動(dòng)器的剛性參數(shù)（如增大P增益）；④檢測編碼器信號(hào)（用示波器查看波形是否穩(wěn)定）；⑤優(yōu)化軌跡規(guī)劃的加減速曲線（降低沖擊）。五、應(yīng)用題1.（1）標(biāo)準(zhǔn)DH齊次變換矩陣公式：???1?T?=[cosθ?sinθ?cosα?sinθ?sinα?a?cosθ?][sinθ?cosθ?cosα?cosθ?sinα?a?sinθ?][0sinα?cosα?d?][0001]代入?yún)?shù)α?=90°（cosα?=0，sinα?=1），a?=200mm，d?=0，θ?=30°，得：?1?T?=[cos30°sin30°×0sin30°×1200×cos30°][sin30°cos30°×0cos30°×1200×sin30°][0100][0001]（2）計(jì)算數(shù)值（cos30°≈0.866，sin30°=0.5）：?1?T?=[0.8700.50200×0.87≈173.20][0.5000.87200×0.5=100.00][0100][0001]2.（1）作業(yè)流程：①初始化（機(jī)器人回零點(diǎn)，檢查末端執(zhí)行器狀態(tài)）；②視覺定位（通過工業(yè)相機(jī)識(shí)別傳送帶A上零件的位置）；③接近零件（機(jī)器人以低速接近，避免碰撞）；④抓?。┒藞?zhí)行器閉合，檢測抓取成功信號(hào)）；⑤搬運(yùn)（沿規(guī)劃路徑移動(dòng)至加