2025年工業(yè)機器人題庫及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.工業(yè)機器人的“自由度”指的是（）。A.機器人關(guān)節(jié)的數(shù)量B.機器人可獨立運動的軸數(shù)C.機器人末端執(zhí)行器在空間中可到達的位置數(shù)量D.機器人控制系統(tǒng)可同時控制的電機數(shù)量答案：B2.以下哪種驅(qū)動方式不屬于工業(yè)機器人常用驅(qū)動類型？（）A.液壓驅(qū)動B.氣壓驅(qū)動C.電磁驅(qū)動D.電動驅(qū)動答案：C3.工業(yè)機器人的“重復(fù)定位精度”是指（）。A.機器人末端執(zhí)行器多次到達同一目標(biāo)點的位置一致性B.機器人末端執(zhí)行器從起點到終點的絕對位置誤差C.機器人各關(guān)節(jié)運動的角度精度D.機器人坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換精度答案：A4.笛卡爾坐標(biāo)系工業(yè)機器人的運動特點是（）。A.三個移動軸正交，控制簡單但空間利用率低B.兩個旋轉(zhuǎn)軸+一個移動軸，適用于平面作業(yè)C.三個旋轉(zhuǎn)軸，工作空間大但控制復(fù)雜D.一個旋轉(zhuǎn)軸+兩個移動軸，適用于圓柱面作業(yè)答案：A5.工業(yè)機器人示教編程中，“在線示教”與“離線編程”的主要區(qū)別是（）。A.在線示教需機器人停機，離線編程可在虛擬環(huán)境中完成B.在線示教精度低，離線編程精度高C.在線示教適用于簡單任務(wù)，離線編程適用于復(fù)雜任務(wù)D.在線示教需人工操作，離線編程完全自動答案：A6.工業(yè)機器人常用的RV減速器主要應(yīng)用于（）。A.大負(fù)載、低轉(zhuǎn)速的關(guān)節(jié)（如腰部、大臂）B.小負(fù)載、高轉(zhuǎn)速的關(guān)節(jié)（如手腕）C.直線運動軸（如笛卡爾機器人的X/Y/Z軸）D.末端執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)控制答案：A7.以下傳感器中，不屬于工業(yè)機器人外部傳感器的是（）。A.視覺傳感器（相機）B.力/力矩傳感器C.編碼器D.觸覺傳感器答案：C（編碼器屬于內(nèi)部傳感器，用于測量關(guān)節(jié)位置）8.工業(yè)機器人安全標(biāo)準(zhǔn)ISO10218規(guī)定的“安全等級”中，最高等級為（）。A.PLa（性能等級a）B.PLe（性能等級e）C.SIL1（安全完整性等級1）D.SIL4（安全完整性等級4）答案：B（ISO10218采用性能等級PLa~e，PLe為最高）9.工業(yè)機器人逆運動學(xué)求解的目的是（）。A.根據(jù)末端執(zhí)行器位姿求解各關(guān)節(jié)角度B.根據(jù)各關(guān)節(jié)角度求解末端執(zhí)行器位姿C.優(yōu)化機器人運動軌跡D.計算機器人工作空間答案：A10.以下哪種工業(yè)機器人適用于電子元件精密裝配？（）A.六軸關(guān)節(jié)型機器人（負(fù)載10kg，重復(fù)定位精度±0.02mm）B.并聯(lián)機器人（負(fù)載3kg，重復(fù)定位精度±0.01mm）C.笛卡爾機器人（負(fù)載50kg，重復(fù)定位精度±0.1mm）D.圓柱坐標(biāo)機器人（負(fù)載20kg，重復(fù)定位精度±0.05mm）答案：B（并聯(lián)機器人（Delta）因高速度、高精度適用于精密裝配）二、多項選擇題（每題3分，共15分，少選得1分，錯選不得分）1.工業(yè)機器人的機械本體通常包括（）。A.機身與臂部B.腕部C.末端執(zhí)行器D.驅(qū)動系統(tǒng)答案：ABC（驅(qū)動系統(tǒng)屬于動力單元，非機械本體）2.工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的核心組成包括（）。A.控制器（CPU/PLC）B.伺服驅(qū)動器C.示教器D.傳感器信號處理模塊答案：ABCD3.工業(yè)機器人常用的軌跡規(guī)劃方法有（）。A.關(guān)節(jié)空間規(guī)劃（通過規(guī)劃關(guān)節(jié)角度隨時間變化）B.笛卡爾空間規(guī)劃（通過規(guī)劃末端位姿隨時間變化）C.力控規(guī)劃（結(jié)合力反饋調(diào)整軌跡）D.隨機路徑規(guī)劃（適用于未知環(huán)境）答案：ABC（隨機路徑規(guī)劃屬于移動機器人領(lǐng)域，工業(yè)機器人多為已知環(huán)境）4.工業(yè)機器人在汽車制造中的典型應(yīng)用包括（）。A.車身焊接（點焊/弧焊）B.噴涂（油漆/密封膠）C.發(fā)動機裝配D.輪胎搬運答案：ABCD5.工業(yè)機器人故障診斷的常見方法有（）。A.基于傳感器數(shù)據(jù)的狀態(tài)監(jiān)測（如電流、溫度）B.基于歷史故障庫的專家系統(tǒng)C.基于機器學(xué)習(xí)的異常檢測D.基于物理模型的故障仿真答案：ABCD三、填空題（每題2分，共10分）1.工業(yè)機器人的“工作空間”是指末端執(zhí)行器（）在空間中能到達的所有點的集合。答案：參考點（或中心點）2.工業(yè)機器人常用的編程語言中，ABB機器人的編程環(huán)境為（），發(fā)那科（FANUC）機器人的編程環(huán)境為（）。答案：RAPID；Karel3.工業(yè)機器人的“定位精度”是指（）與（）之間的偏差。答案：實際位置；目標(biāo)位置4.工業(yè)機器人的“負(fù)載能力”通常指在（）和（）條件下，末端執(zhí)行器能承受的最大質(zhì)量。答案：額定速度；額定加速度5.工業(yè)機器人安全防護措施包括（）（如安全柵欄、光幕）和（）（如急停按鈕、安全控制器）。答案：物理防護；邏輯防護四、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述工業(yè)機器人與數(shù)控機床的核心區(qū)別。答案：①運動靈活性：工業(yè)機器人通常有6個自由度，可實現(xiàn)空間任意位姿；數(shù)控機床多為3~5軸，以直線/旋轉(zhuǎn)加工為主。②任務(wù)適應(yīng)性：機器人可通過編程快速切換任務(wù)（如焊接→搬運）；數(shù)控機床需更換夾具/刀具，適應(yīng)性較低。③控制目標(biāo)：機器人以末端位姿控制為核心；數(shù)控機床以加工路徑精度控制為核心。④應(yīng)用場景：機器人用于裝配、搬運、焊接等多任務(wù)場景；數(shù)控機床用于材料去除/成型加工。2.說明工業(yè)機器人“正向運動學(xué)”與“逆運動學(xué)”的定義及應(yīng)用場景。答案：正向運動學(xué)：已知各關(guān)節(jié)角度（θ?,θ?,…,θ?），求解末端執(zhí)行器在基坐標(biāo)系中的位姿（位置+姿態(tài)），數(shù)學(xué)表達為T=f(θ?,θ?,…,θ?)。應(yīng)用場景包括工作空間計算、軌跡驗證。逆運動學(xué)：已知末端執(zhí)行器目標(biāo)位姿T，求解滿足該位姿的關(guān)節(jié)角度（θ?,θ?,…,θ?），數(shù)學(xué)表達為θ?=f?1(T)。應(yīng)用場景包括示教編程、離線編程中的目標(biāo)位姿分解。3.列舉工業(yè)機器人常用的5類傳感器，并說明其作用。答案：①編碼器：測量關(guān)節(jié)角度或電機轉(zhuǎn)速（內(nèi)部傳感器，用于閉環(huán)控制）。②力/力矩傳感器：檢測末端執(zhí)行器與環(huán)境的接觸力（用于裝配、拋光等力控任務(wù)）。③視覺傳感器（相機）：識別工件位置、尺寸或缺陷（用于分揀、引導(dǎo)定位）。④接近傳感器：檢測物體距離（用于防碰撞、抓取檢測）。⑤溫度傳感器：監(jiān)測電機/驅(qū)動器溫度（用于過熱保護）。4.簡述工業(yè)機器人“示教再現(xiàn)”編程的基本流程。答案：①安全準(zhǔn)備：啟動機器人，確認(rèn)急停按鈕有效，設(shè)置低速模式。②示教路徑：通過示教器手動移動機器人，記錄關(guān)鍵路徑點（如起點、中間點、終點）的位姿。③參數(shù)設(shè)置：輸入運動速度、加速度、IO信號（如焊接開始/結(jié)束信號）等工藝參數(shù)。④軌跡驗證：在低速模式下運行程序，檢查是否碰撞或偏離目標(biāo)。⑤優(yōu)化調(diào)整：根據(jù)驗證結(jié)果修改路徑點或參數(shù)，直至滿足要求。⑥正式運行：切換為正常速度，啟動自動循環(huán)。5.說明工業(yè)機器人“冗余自由度”的定義及優(yōu)缺點。答案：冗余自由度：機器人自由度數(shù)量大于完成任務(wù)所需的最小自由度（通常為6自由度完成空間位姿任務(wù)，冗余機器人≥7自由度）。優(yōu)點：①避障能力強（可通過冗余軸調(diào)整姿態(tài)避開障礙物）；②運動靈活性高（可優(yōu)化關(guān)節(jié)速度/力矩）；③容錯性好（單關(guān)節(jié)故障時仍可完成任務(wù)）。缺點：①逆運動學(xué)求解復(fù)雜（存在多解問題，需額外優(yōu)化目標(biāo)）；②控制算法復(fù)雜度高（需實時規(guī)劃冗余軸運動）；③成本更高（增加關(guān)節(jié)與驅(qū)動系統(tǒng)）。五、應(yīng)用題（共25分）25.1計算與分析（10分）某六軸工業(yè)機器人進行重復(fù)定位精度測試，在同一目標(biāo)點（X=100mm,Y=200mm,Z=300mm）處重復(fù)運行10次，測得末端參考點的Z坐標(biāo)如下（單位：mm）：300.02,300.01,299.98,300.03,299.99,300.00,300.02,299.97,300.01,299.99（1）計算該機器人的重復(fù)定位精度（取3σ，σ為標(biāo)準(zhǔn)差）；（2）若行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求重復(fù)定位精度≤±0.03mm，判斷該機器人是否達標(biāo)。答案：（1）計算步驟：①平均值μ=(300.02+300.01+299.98+300.03+299.99+300.00+300.02+299.97+300.01+299.99)/10=300.00mm②各數(shù)據(jù)與平均值的偏差平方和：(0.02)2+(0.01)2+(0.02)2+(0.03)2+(0.01)2+02+(0.02)2+(0.03)2+(0.01)2+(0.01)2=0.0004+0.0001+0.0004+0.0009+0.0001+0+0.0004+0.0009+0.0001+0.0001=0.0034③方差σ2=0.0034/(101)≈0.000378，標(biāo)準(zhǔn)差σ≈√0.000378≈0.0194mm④重復(fù)定位精度=3σ≈3×0.0194≈0.058mm（通常取雙向偏差，即±0.058mm）（2）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求≤±0.03mm，該機器人重復(fù)定位精度為±0.058mm，不達標(biāo)。25.2故障診斷（8分）某工業(yè)機器人在搬運5kg工件時出現(xiàn)以下現(xiàn)象：①機器人啟動后，大臂關(guān)節(jié)（J2軸）運動時發(fā)出異響；②示教器顯示J2軸伺服驅(qū)動器“過載報警”；③停機檢查發(fā)現(xiàn)J2軸減速器溫度異常升高（75℃，正常≤60℃）。分析可能的故障原因及排查步驟。答案：可能原因：①減速器內(nèi)部故障：齒輪磨損、軸承損壞（導(dǎo)致異響和摩擦生熱）；②負(fù)載過大：工件實際重量超過額定負(fù)載（5kg可能接近或超過J2軸額定負(fù)載）；③伺服驅(qū)動器參數(shù)異常：電流限幅設(shè)置過低或速度環(huán)比例增益過高（導(dǎo)致過載報警）；④機械卡阻：大臂關(guān)節(jié)導(dǎo)軌/滑塊潤滑不足或異物卡入（增加運動阻力）。排查步驟：①確認(rèn)負(fù)載：用電子秤測量工件實際重量，對比機器人J2軸額定負(fù)載（通常需留20%余量）；②檢查潤滑：觀察J2軸減速器油位、導(dǎo)軌潤滑脂狀態(tài)，補充潤滑或更換油脂；③檢測減速器：拆卸J2軸防護罩，手動盤車（斷電狀態(tài)），感受阻力是否均勻，聽是否有金屬摩擦聲；④讀取驅(qū)動器數(shù)據(jù)：通過示教器查看J2軸實時電流（正常應(yīng)≤額定電流），檢查過載閾值設(shè)置；⑤更換備件測試：若以上步驟無異常，更換J2軸減速器或伺服驅(qū)動器，驗證是否恢復(fù)正常。25.3綜合設(shè)計（7分）某企業(yè)需在鋰電池生產(chǎn)線中新增一臺工業(yè)機器人，用于將電芯（重量1.2kg，尺寸150mm×80mm×20mm）從上料臺搬運至裝配工位（水平距離800mm，垂直提升高度300mm），要求定位精度±0.1mm，工作環(huán)境為潔凈車間（無粉塵、溫度25±5℃）。（1）列出機器人選型的關(guān)鍵參數(shù)；（2）推薦一種機器人類型（如關(guān)節(jié)型、SCARA等）并說明理由。答案：（1）關(guān)鍵參數(shù)：①負(fù)載能力：≥1.2kg（需考慮末端執(zhí)行器重量，假設(shè)夾具重0.5kg，總負(fù)載1.7kg，機器人額定負(fù)載應(yīng)≥2kg）；②工作空間：水平最大距離≥800mm，垂直最大高度≥300mm（需覆蓋搬運路徑）；③定位精度：≥±0.1mm（滿足工藝要求）；④重復(fù)定位精度：通常需優(yōu)于定位精度（如±0.05mm）；⑤運動速度：需匹配生產(chǎn)線節(jié)拍（假設(shè)節(jié)拍10秒/件，機器人搬運時間≤8秒）；⑥環(huán)境適應(yīng)性：潔凈車間需防油霧（可選IP54防護等級）；⑦控制方式：支持IO信號（觸發(fā)上料/下料）。（2）推薦SCARA機器人：理由：①SCARA機器人具有水平多關(guān)節(jié)（通常4自由度），擅長平面搬運，