2025年機(jī)器人三級試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（共10題，每題2分，共20分。每題僅有一個(gè)正確選項(xiàng)）1.工業(yè)機(jī)器人中，常用于實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié)類型是（）。A.移動(dòng)關(guān)節(jié)（P型）B.旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（R型）C.球面關(guān)節(jié)（S型）D.圓柱關(guān)節(jié)（C型）2.以下傳感器中，用于測量機(jī)器人關(guān)節(jié)角位移的是（）。A.陀螺儀B.加速度計(jì)C.光電編碼器D.激光雷達(dá)3.機(jī)器人控制系統(tǒng)中，PID控制器的“D”參數(shù)主要作用是（）。A.減小系統(tǒng)靜差B.加快響應(yīng)速度C.抑制系統(tǒng)超調(diào)D.提高穩(wěn)態(tài)精度4.以下不屬于工業(yè)機(jī)器人機(jī)械本體組成部分的是（）。A.驅(qū)動(dòng)裝置B.末端執(zhí)行器C.控制計(jì)算機(jī)D.連桿結(jié)構(gòu)5.ROS（機(jī)器人操作系統(tǒng)）中，節(jié)點(diǎn)（Node）的核心功能是（）。A.存儲(chǔ)傳感器數(shù)據(jù)B.實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信C.執(zhí)行具體功能模塊D.繪制軌跡規(guī)劃圖6.六軸工業(yè)機(jī)器人的重復(fù)定位精度通常表示為（）。A.±0.01mmB.±1mmC.±5mmD.±10mm7.步進(jìn)電機(jī)的步距角越小，其（）。A.輸出扭矩越大B.定位精度越高C.響應(yīng)速度越快D.功耗越低8.視覺傳感器中，用于將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的核心部件是（）。A.鏡頭B.圖像傳感器（CCD/CMOS）C.光源D.濾光片9.SCARA機(jī)器人的典型應(yīng)用場景是（）。A.汽車焊接B.倉庫堆垛C.電子元件裝配D.深海探測10.機(jī)器人安全規(guī)范中，急停按鈕的觸發(fā)優(yōu)先級（）。A.低于示教模式B.高于所有其他控制指令C.與復(fù)位指令相同D.僅在自動(dòng)模式下有效二、多項(xiàng)選擇題（共5題，每題3分，共15分。每題有24個(gè)正確選項(xiàng)，錯(cuò)選、漏選均不得分）1.工業(yè)機(jī)器人的基本組成包括（）。A.機(jī)械本體B.控制系統(tǒng)C.傳感系統(tǒng)D.網(wǎng)絡(luò)通信模塊2.以下屬于非接觸式傳感器的有（）。A.觸覺傳感器B.激光測距儀C.電感式接近開關(guān)D.視覺相機(jī)3.機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式中，常用的電機(jī)類型包括（）。A.直流伺服電機(jī)B.步進(jìn)電機(jī)C.液壓馬達(dá)D.交流異步電機(jī)4.機(jī)器人安全操作規(guī)范包括（）。A.示教時(shí)需處于低速模式B.自動(dòng)運(yùn)行前需確認(rèn)工作區(qū)域無人員C.可直接修改運(yùn)行中的程序D.定期檢查電纜絕緣性5.路徑規(guī)劃算法中，適用于動(dòng)態(tài)環(huán)境的有（）。A.A算法B.DWA（動(dòng)態(tài)窗口法）C.RRT（快速隨機(jī)樹）D.Dijkstra算法三、填空題（共10空，每空2分，共20分）1.機(jī)器人自由度是指其末端執(zhí)行器在空間中能夠獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的______數(shù)目。2.光電編碼器的分辨率為1000P/R，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)360°時(shí)，輸出的脈沖數(shù)為______。3.陀螺儀的主要功能是測量機(jī)器人的______（填“線速度”或“角速度”）。4.PID控制器中，“I”參數(shù)對應(yīng)的控制作用是______（填“比例”“積分”或“微分”）。5.ROS系統(tǒng)中，用于實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵臋C(jī)制是______（填“話題”或“服務(wù)”）。6.工業(yè)機(jī)器人的重復(fù)定位精度是指同一位置多次到達(dá)時(shí)的______偏差。7.步進(jìn)電機(jī)的步距角為1.8°，則每接收______個(gè)脈沖可完成360°旋轉(zhuǎn)。8.視覺傳感器的成像質(zhì)量主要受______（填“分辨率”或“工作距離”）和動(dòng)態(tài)范圍影響。9.SCARA機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是______（填“垂直多關(guān)節(jié)”或“水平多關(guān)節(jié)”）。10.根據(jù)ISO13849標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)機(jī)器人安全系統(tǒng)的性能等級（PL）最高為______（填“PLa”或“PLe”）。四、簡答題（共4題，每題8分，共32分）1.簡述機(jī)器人自由度的定義，并說明六軸工業(yè)機(jī)器人的自由度如何計(jì)算。2.解釋PID控制器中比例（P）、積分（I）、微分（D）環(huán)節(jié)的作用，并舉例說明參數(shù)過大或過小的影響。3.編碼器與陀螺儀在機(jī)器人定位中如何協(xié)同工作？請結(jié)合導(dǎo)航場景說明。4.簡述工業(yè)機(jī)器人示教編程的主要步驟，并說明其適用場景。五、應(yīng)用分析題（共2題，第1題8分，第2題5分，共13分）1.某輪式移動(dòng)機(jī)器人采用增量式編碼器測速，已知編碼器分辨率為2000P/R（每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)），車輪直徑為0.3m。當(dāng)機(jī)器人直線行駛時(shí)，控制器在0.5秒內(nèi)檢測到編碼器輸出20000個(gè)脈沖。（1）計(jì)算車輪的轉(zhuǎn)速（單位：r/min）；（2）計(jì)算機(jī)器人的行駛速度（單位：m/s，π取3.14）。2.某倉儲(chǔ)機(jī)器人在運(yùn)行中出現(xiàn)“激光雷達(dá)數(shù)據(jù)丟失”報(bào)警，導(dǎo)致定位失敗。請分析可能的故障原因（至少3種），并提出對應(yīng)的排查方法。參考答案與解析一、單項(xiàng)選擇題1.B（旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)R型實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)關(guān)節(jié)P型為直線運(yùn)動(dòng)）2.C（光電編碼器直接測量角位移，陀螺儀測角速度）3.C（微分環(huán)節(jié)D抑制超調(diào)，積分I消除靜差，比例P加快響應(yīng)）4.C（控制計(jì)算機(jī)屬于控制系統(tǒng)，非機(jī)械本體）5.C（ROS節(jié)點(diǎn)是功能模塊，通信通過話題/服務(wù)實(shí)現(xiàn)）6.A（工業(yè)機(jī)器人重復(fù)定位精度通?！堋?.1mm，高精度可達(dá)±0.01mm）7.B（步距角越小，每脈沖轉(zhuǎn)動(dòng)角度越小，定位精度越高）8.B（圖像傳感器是核心轉(zhuǎn)換部件，鏡頭負(fù)責(zé)成像）9.C（SCARA機(jī)器人擅長水平平面內(nèi)的高速裝配）10.B（急停按鈕優(yōu)先級最高，觸發(fā)后立即停止所有動(dòng)作）二、多項(xiàng)選擇題1.ABC（基本組成包括機(jī)械、控制、傳感，網(wǎng)絡(luò)通信非必需）2.BD（激光測距儀、視覺相機(jī)通過非接觸方式檢測，觸覺傳感器需接觸）3.AB（工業(yè)機(jī)器人常用伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)，液壓馬達(dá)用于重載）4.ABD（運(yùn)行中修改程序易引發(fā)事故，需停機(jī)操作）5.BC（DWA和RRT適用于動(dòng)態(tài)環(huán)境，A和Dijkstra多用于靜態(tài)地圖）三、填空題1.獨(dú)立運(yùn)動(dòng)2.10003.角速度4.積分5.話題6.位置7.200（360°/1.8°=200）8.分辨率9.水平多關(guān)節(jié)10.PLe四、簡答題1.定義：自由度指機(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)目（平移X/Y/Z，旋轉(zhuǎn)A/B/C）。計(jì)算：六軸工業(yè)機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)提供1個(gè)自由度（旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)），總自由度為6，可實(shí)現(xiàn)末端在三維空間的位置（3個(gè)平移自由度）和姿態(tài)（3個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度）的完全控制。2.作用：比例（P）：根據(jù)當(dāng)前誤差快速調(diào)整輸出，P越大響應(yīng)越快，但過大會(huì)導(dǎo)致超調(diào)；積分（I）：消除穩(wěn)態(tài)誤差（靜差），I過大易引發(fā)積分飽和，導(dǎo)致系統(tǒng)震蕩；微分（D）：預(yù)測誤差變化趨勢，抑制超調(diào)，D過大可能放大噪聲，導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。示例：溫度控制系統(tǒng)中，P過小會(huì)導(dǎo)致升溫緩慢，I過小會(huì)導(dǎo)致最終溫度偏離設(shè)定值，D過大可能因環(huán)境噪聲導(dǎo)致溫度波動(dòng)。3.協(xié)同原理：編碼器通過測量車輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)計(jì)算里程（輪式里程計(jì)），提供位置的增量信息；陀螺儀測量機(jī)器人的角速度，用于計(jì)算姿態(tài)（航向角）。導(dǎo)航場景：在無GPS的室內(nèi)環(huán)境中，機(jī)器人通過編碼器計(jì)算平移位移（X/Y），通過陀螺儀修正航向角（θ），結(jié)合卡爾曼濾波融合兩者數(shù)據(jù)，降低累積誤差，實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的定位。4.示教編程步驟：①手動(dòng)操作機(jī)器人（示教盒），使末端執(zhí)行器到達(dá)關(guān)鍵位置（如起點(diǎn)、目標(biāo)點(diǎn)）；②記錄各位置的關(guān)節(jié)角度或笛卡爾坐標(biāo)；③設(shè)定各點(diǎn)間的運(yùn)動(dòng)方式（直線/圓?。┘八俣?、加速度；④編寫邏輯控制指令（如觸發(fā)傳感器后跳轉(zhuǎn)）；⑤保存程序并測試運(yùn)行。適用場景：小批量、多品種生產(chǎn)（如電子裝配），或需要精確軌跡的任務(wù)（如焊接）。五、應(yīng)用分析題1.（1）轉(zhuǎn)速計(jì)算：0.5秒內(nèi)脈沖數(shù)=20000，每秒脈沖數(shù)=40000P/s；編碼器分辨率=2000P/R，故轉(zhuǎn)速=40000P/s÷2000P/R=20r/s=20×60=1200r/min。（2）行駛速度計(jì)算：車輪周長=π×直徑=3.14×0.3=0.942m；每秒轉(zhuǎn)數(shù)=20r/s，故速度=0.942m/r×20r/s=18.84m/s（注：實(shí)際輪式機(jī)器人速度通?！?m/s，此題數(shù)據(jù)為理論計(jì)算）。2.故障原因及排查方法：①激光雷達(dá)供電異常：檢查電源線是否松動(dòng)，用萬用表測量供電電壓