2025年工業(yè)機器人考試題庫附含參考答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.工業(yè)機器人基坐標系的原點通常定義在（）A.機器人末端執(zhí)行器中心點B.機器人底座安裝面中心C.工件坐標系原點D.示教器操作界面零點答案：B2.六軸工業(yè)機器人的“自由度”指的是（）A.可同時運動的關(guān)節(jié)數(shù)量B.末端執(zhí)行器在空間中獨立運動的維度數(shù)C.控制器可存儲的程序數(shù)量D.傳感器可采集的信號類型數(shù)答案：B3.工業(yè)機器人最常用的驅(qū)動方式是（）A.液壓驅(qū)動B.氣動驅(qū)動C.電動驅(qū)動D.機械驅(qū)動答案：C4.機器人控制器的核心硬件模塊是（）A.I/O接口板B.伺服驅(qū)動器C.CPU與存儲器D.電源模塊答案：C5.用于檢測機器人關(guān)節(jié)位置的傳感器是（）A.力傳感器B.視覺傳感器C.編碼器D.溫度傳感器答案：C6.示教編程時，“重定位運動”（CircularMotion）指的是（）A.末端沿直線移動B.末端沿圓弧移動C.關(guān)節(jié)角度線性插值D.工具坐標系繞某軸旋轉(zhuǎn)答案：B7.根據(jù)ISO10218安全標準，工業(yè)機器人作業(yè)區(qū)域的安全防護距離應(yīng)至少為（）A.0.5mB.1.2mC.2.0mD.3.0m答案：B8.工業(yè)機器人的“重復定位精度”通常用（）表示A.毫米（mm）B.度（°）C.牛頓（N）D.赫茲（Hz）答案：A9.六軸機器人常用的傳動機構(gòu)是（）A.齒輪齒條B.諧波減速器+RV減速器C.同步帶D.滾珠絲杠答案：B10.機器人動力學主要研究（）A.末端位姿與關(guān)節(jié)角度的關(guān)系B.關(guān)節(jié)力矩與運動狀態(tài)的關(guān)系C.軌跡規(guī)劃的路徑優(yōu)化D.傳感器數(shù)據(jù)融合算法答案：B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.手腕與末端執(zhí)行器C.驅(qū)動電機D.減速器答案：ABD2.以下屬于工業(yè)機器人安全標準的有（）A.ISO102181:2011B.GB11291.12011C.IEC61508D.ASTMD638答案：ABC3.工業(yè)機器人常用的傳感器包括（）A.編碼器（位置檢測）B.力/力矩傳感器（接觸力檢測）C.視覺傳感器（定位與識別）D.溫濕度傳感器（環(huán)境監(jiān)測）答案：ABC4.機器人軌跡規(guī)劃的常用方法有（）A.關(guān)節(jié)空間插值B.笛卡爾空間直線插補C.圓弧插補D.隨機路徑生成答案：ABC5.工業(yè)機器人驅(qū)動電機的類型包括（）A.交流伺服電機B.步進電機C.直流無刷電機D.異步感應(yīng)電機答案：ABC三、填空題（每空1分，共10分）1.工業(yè)機器人的三大性能指標是：定位精度、重復定位精度和（）。答案：工作范圍2.發(fā)那科（FANUC）機器人的專用編程語言是（）。答案：Karel3.工業(yè)機器人關(guān)節(jié)傳動中，大負載關(guān)節(jié)（如底座）常用（）減速器。答案：RV4.安全防護裝置中，用于檢測人員進入危險區(qū)域的設(shè)備是（）。答案：安全光柵5.機器人運動學分為（）和逆運動學，前者研究已知關(guān)節(jié)角度求末端位姿，后者相反。答案：正運動學6.PID控制器中的“積分項”主要用于消除（）誤差。答案：穩(wěn)態(tài)7.工業(yè)機器人離線編程需要借助（）軟件建立虛擬工作場景。答案：仿真8.機器人末端執(zhí)行器與工件接觸時，需通過（）傳感器反饋力信號以調(diào)整姿態(tài)。答案：力/力矩9.六自由度工業(yè)機器人的“腕部”通常包含（）個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。答案：310.機器人控制系統(tǒng)的實時性要求通常為（）級，以保證運動精度。答案：毫秒（ms）四、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述工業(yè)機器人的組成及各部分功能。答案：工業(yè)機器人由機械本體、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和感知系統(tǒng)組成。機械本體：包括機身、臂部、手腕和末端執(zhí)行器，是執(zhí)行運動的物理結(jié)構(gòu)；驅(qū)動系統(tǒng)：由伺服電機、減速器等組成，為關(guān)節(jié)提供動力；控制系統(tǒng)：核心為控制器（含CPU、存儲器），負責接收指令、規(guī)劃軌跡并輸出控制信號；感知系統(tǒng)：包括編碼器（位置檢測）、力傳感器（接觸力檢測）、視覺傳感器（環(huán)境感知）等，為控制提供反饋。2.示教編程與離線編程的主要區(qū)別是什么？各有何優(yōu)缺點？答案：示教編程：通過示教器手動操作機器人記錄關(guān)鍵點，直接生成程序。優(yōu)點：操作簡單，無需復雜仿真環(huán)境；缺點：占用機器人工作時間，無法處理復雜軌跡，精度受操作人員影響。離線編程：在計算機上通過仿真軟件建模，生成機器人程序后下載到本體。優(yōu)點：不占用生產(chǎn)時間，可處理復雜路徑，支持碰撞檢測；缺點：需要精確的環(huán)境建模，對操作人員技術(shù)要求高。3.說明PID控制器在工業(yè)機器人關(guān)節(jié)控制中的作用及各參數(shù)的影響。答案：PID控制器通過比例（P）、積分（I）、微分（D）三項調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)電機輸出，使實際角度跟蹤目標角度。比例項（P）：快速響應(yīng)誤差，增大P可減小穩(wěn)態(tài)誤差但可能引起超調(diào)；積分項（I）：消除穩(wěn)態(tài)誤差，增大I可加速誤差消除但可能導致系統(tǒng)振蕩；微分項（D）：抑制超調(diào)，改善動態(tài)響應(yīng)，增大D可提高系統(tǒng)穩(wěn)定性但對噪聲敏感。4.列舉工業(yè)機器人常用的三種傳感器，并說明其在實際應(yīng)用中的作用。答案：編碼器：安裝在關(guān)節(jié)電機軸上，檢測關(guān)節(jié)角度，為控制器提供位置反饋（如ABB機器人的多圈絕對值編碼器）；力/力矩傳感器：安裝在手腕與末端執(zhí)行器之間，檢測接觸力，用于裝配、打磨等需要力控制的場景（如ATI公司的Nano系列）；視覺傳感器（工業(yè)相機）：用于工件定位、缺陷檢測，例如汽車焊接線中通過相機識別焊縫位置，引導機器人調(diào)整軌跡（如康耐視InSight系列）。5.ISO10218安全標準對工業(yè)機器人的核心要求有哪些？答案：風險評估：需對機器人系統(tǒng)進行風險分析，確定防護措施；安全防護裝置：必須配備急停按鈕、安全門互鎖、安全光柵等，防止人員進入危險區(qū)域；控制功能安全：控制器需滿足SIL（安全完整性等級）要求，確保故障時進入安全狀態(tài)；操作與維護安全：明確示教、編程、維護時的安全操作流程（如“手動低速模式”下人員可進入工作區(qū)）。五、應(yīng)用題（共25分）（一）計算分析題（10分）某四軸SCARA機器人的DH參數(shù)如下表所示（單位：mm）：|關(guān)節(jié)i|α???（°）|a???|d?|θ?||||||||1|0|0|0|θ?||2|0|L?|0|θ?||3|90|L?|0|0||4|0|0|d?|0|注：α???為相鄰關(guān)節(jié)軸的夾角，a???為相鄰關(guān)節(jié)軸的距離，d?為沿z?軸的偏移量，θ?為關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角（僅關(guān)節(jié)1、2為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)3、4為固定）。問題：計算該機器人末端執(zhí)行器在基坐標系下的位姿矩陣（齊次變換矩陣）。答案：SCARA機器人的位姿可通過依次計算各關(guān)節(jié)的齊次變換矩陣并相乘得到。1.關(guān)節(jié)1的變換矩陣（繞z?軸旋轉(zhuǎn)θ?）：\(T_1^0=\begin{bmatrix}\cosθ?&\sinθ?&0&0\\\sinθ?&\cosθ?&0&0\\0&0&1&0\\0&0&0&1\end{bmatrix}\)2.關(guān)節(jié)2的變換矩陣（繞z?軸旋轉(zhuǎn)θ?，沿x?軸移動L?）：\(T_2^1=\begin{bmatrix}\cosθ?&\sinθ?&0&L?\cosθ?\\\sinθ?&\cosθ?&0&L?\sinθ?\\0&0&1&0\\0&0&0&1\end{bmatrix}\)3.關(guān)節(jié)3的變換矩陣（α=90°，沿x?軸移動L?）：\(T_3^2=\begin{bmatrix}1&0&0&L?\\0&0&1&0\\0&1&0&0\\0&0&0&1\end{bmatrix}\)（因θ?=0，僅考慮α和a的影響）4.關(guān)節(jié)4的變換矩陣（沿z?軸移動d?）：\(T_4^3=\begin{bmatrix}1&0&0&0\\0&1&0&0\\0&0&1&d?\\0&0&0&1\end{bmatrix}\)總變換矩陣\(T_4^0=T_1^0\cdotT_2^1\cdotT_3^2\cdotT_4^3\)，計算后末端位姿為：\(x=L?\cosθ?\cosθ?L?\sinθ?\sinθ?+L?\cosθ?\)\(y=L?\sinθ?\cosθ?+L?\cosθ?\sinθ?+L?\sinθ?\)\(z=d?\)（旋轉(zhuǎn)部分因SCARA機器人末端僅垂直移動，繞z軸的旋轉(zhuǎn)角度為θ?+θ?）（二）綜合分析題（15分）某汽車制造廠需為焊接生產(chǎn)線采購6臺工業(yè)機器人，用于白車身側(cè)圍焊接。已知焊接工件最大重量為8kg，焊縫分布在以機器人底座為中心、半徑1.5m的半球面內(nèi)，要求定位精度±0.2mm，工作環(huán)境溫度20~35℃，有飛濺物。問題：請列出選型關(guān)鍵指標，并推薦2款主流機器人型號（需說明理由）。答案：選型關(guān)鍵指標：1.負載能力：需大于工件+焊槍重量（焊槍約5kg，總負載≥13kg）；2.工作范圍：最大工作半徑≥1.5m，且覆蓋半球面需關(guān)節(jié)運動范圍（如J1±180°，J2+90°~60°等）；3.定位精度：需≤±0.2mm（重復定位精度通?！堋?.05mm）；4.環(huán)境適應(yīng)性：防塵防飛濺（IP等級≥IP54），耐高溫（工作溫度≤50℃）；5.集成性：支持焊接專用接口（如TCP校準、焊縫跟蹤），兼容常用焊槍（如福尼斯、OTC）；6.維護成本：減速器壽命、備件可用性、軟件支持（如離線編程）。推薦型號及理由：1.ABBIRB1660ID：負載15kg（滿足13kg需求），工作半徑1.65m（覆蓋1.5m范圍）；重復定位精度±0.03mm