2025年機(jī)器人測(cè)試題含參考答案一、理論知識(shí)測(cè)試（共40分）（一）單項(xiàng)選擇題（每題2分，共10題）1.工業(yè)機(jī)器人笛卡爾坐標(biāo)系中，末端執(zhí)行器沿X軸正方向移動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)空間的運(yùn)動(dòng)可能涉及：A.旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)R1順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)B.移動(dòng)關(guān)節(jié)L2伸長(zhǎng)C.擺動(dòng)關(guān)節(jié)B3角度增大D.平移關(guān)節(jié)T4向負(fù)方向收縮2.六自由度機(jī)械臂進(jìn)行軌跡規(guī)劃時(shí)，若要求末端執(zhí)行器在指定點(diǎn)保持1秒的停留，需在軌跡規(guī)劃中設(shè)置：A.該點(diǎn)速度為0，加速度為0B.該點(diǎn)速度為0，加速度為恒定值C.該點(diǎn)速度為恒定低速，加速度為0D.該點(diǎn)速度為0，加速度為負(fù)向峰值3.激光雷達(dá)（LiDAR）與視覺(jué)傳感器在SLAM中的協(xié)同應(yīng)用中，激光雷達(dá)主要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是：A.動(dòng)態(tài)障礙物識(shí)別B.高精度三維地圖構(gòu)建C.顏色特征提取D.語(yǔ)義場(chǎng)景理解4.協(xié)作機(jī)器人（Cobot）的力控模式下，當(dāng)檢測(cè)到接觸力超過(guò)安全閾值時(shí)，系統(tǒng)優(yōu)先執(zhí)行的動(dòng)作是：A.立即斷電制動(dòng)B.按預(yù)設(shè)柔順路徑退讓C.發(fā)送警報(bào)并保持當(dāng)前位置D.反向加速脫離接觸5.基于深度學(xué)習(xí)的機(jī)器人目標(biāo)檢測(cè)算法中，若訓(xùn)練集包含大量光照不足的圖像，模型在強(qiáng)光環(huán)境下檢測(cè)率下降，這種現(xiàn)象屬于：A.過(guò)擬合B.欠擬合C.域偏移（DomainShift）D.梯度消失6.工業(yè)機(jī)器人本體的重復(fù)定位精度（Repeatability）通常指：A.多次到達(dá)同一點(diǎn)的位置偏差最大值B.單次運(yùn)動(dòng)中各軸定位誤差的總和C.額定負(fù)載下末端執(zhí)行器的最大位移誤差D.連續(xù)運(yùn)動(dòng)軌跡與規(guī)劃軌跡的吻合度7.服務(wù)機(jī)器人在酒店場(chǎng)景中執(zhí)行送物任務(wù)時(shí)，若遇到乘客擋路，最合理的決策流程是：A.立即停止并等待，直至障礙物移除B.發(fā)出語(yǔ)音提示"請(qǐng)讓一讓"，同時(shí)規(guī)劃繞行動(dòng)作C.加速繞過(guò)障礙物避免延誤D.回傳請(qǐng)求至后臺(tái)，等待人工遠(yuǎn)程操控8.并聯(lián)機(jī)器人（Delta機(jī)器人）相比串聯(lián)機(jī)器人的主要優(yōu)勢(shì)是：A.工作空間大B.結(jié)構(gòu)剛度高C.控制復(fù)雜度低D.末端負(fù)載能力強(qiáng)9.機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS2）中，節(jié)點(diǎn)（Node）之間的通信機(jī)制不包括：A.話題（Topic）B.服務(wù)（Service）C.動(dòng)作（Action）D.內(nèi)存共享（SharedMemory）10.諧波減速器在工業(yè)機(jī)器人中的主要應(yīng)用位置是：A.大臂與機(jī)身連接關(guān)節(jié)B.手腕旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)C.底座固定端D.末端執(zhí)行器夾爪（二）簡(jiǎn)答題（每題5分，共4題）11.簡(jiǎn)述機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)中"正運(yùn)動(dòng)學(xué)"與"逆運(yùn)動(dòng)學(xué)"的區(qū)別，并說(shuō)明各自的工程應(yīng)用場(chǎng)景。12.列舉3種工業(yè)機(jī)器人常用的位置檢測(cè)傳感器，并說(shuō)明其測(cè)量原理及適用場(chǎng)景。13.解釋"零力控制（ZeroForceControl）"在協(xié)作機(jī)器人中的實(shí)現(xiàn)原理，列舉2個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景。14.說(shuō)明基于視覺(jué)的機(jī)器人手眼標(biāo)定（Eye-in-Hand）的主要步驟，以及標(biāo)定誤差對(duì)實(shí)際作業(yè)的影響。二、操作實(shí)踐測(cè)試（共30分）（一）編程題（10分）某四軸SCARA機(jī)器人需將工件從A點(diǎn)（X=200mm,Y=150mm,Z=50mm）搬運(yùn)至B點(diǎn)（X=350mm,Y=-80mm,Z=50mm），要求：①末端執(zhí)行器保持水平姿態(tài)（繞Z軸旋轉(zhuǎn)角度θ=0°）；②運(yùn)動(dòng)過(guò)程中Z軸先上升至80mm避障，再水平移動(dòng)，最后下降至50mm；③使用示教編程方式編寫簡(jiǎn)化指令序列（需包含關(guān)鍵位置點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)模式、I/O控制）。（二）路徑規(guī)劃分析題（10分）圖1所示為AGV在倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)行路徑（圖示略），已知：①路徑包含直角轉(zhuǎn)彎段（半徑0.5m）；②AGV最大線速度1.2m/s，最大向心加速度0.8m/s2；③貨物最大允許側(cè)傾角度5°（對(duì)應(yīng)向心加速度≤0.7m/s2）。要求：計(jì)算該轉(zhuǎn)彎段的安全運(yùn)行速度，并說(shuō)明若實(shí)際速度超過(guò)該值可能導(dǎo)致的后果。（三）調(diào)試操作題（10分）某六軸工業(yè)機(jī)器人在執(zhí)行弧焊任務(wù)時(shí)出現(xiàn)焊縫偏移，偏差約2-3mm，且偏差方向隨機(jī)。現(xiàn)有檢測(cè)工具：激光跟蹤儀、萬(wàn)用表、示波器、關(guān)節(jié)編碼器校準(zhǔn)儀。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)排查流程，列出需檢查的關(guān)鍵部件及判斷依據(jù)。三、故障診斷與維護(hù)（共20分）（一）機(jī)械故障分析（8分）某協(xié)作機(jī)器人在低速運(yùn)行時(shí)關(guān)節(jié)1出現(xiàn)異響，高速運(yùn)行時(shí)異響消失?？赡艿墓收显蛴心男?？請(qǐng)按排查優(yōu)先級(jí)排序，并說(shuō)明檢測(cè)方法。（二）電氣故障處理（6分）機(jī)器人控制柜顯示"伺服驅(qū)動(dòng)器過(guò)載報(bào)警"，但負(fù)載未超過(guò)額定值?？赡艿碾姎夤收宵c(diǎn)有哪些？需使用哪些工具進(jìn)行驗(yàn)證？（三）軟件故障排查（6分）ROS系統(tǒng)中，導(dǎo)航節(jié)點(diǎn)（navigation_node）突然停止響應(yīng)，終端無(wú)錯(cuò)誤提示。請(qǐng)列出至少4種可能的排查步驟，并說(shuō)明對(duì)應(yīng)的診斷命令或工具。四、倫理與安全（共10分）（一）場(chǎng)景分析題（5分）醫(yī)療輔助機(jī)器人在手術(shù)準(zhǔn)備階段需同時(shí)執(zhí)行兩項(xiàng)任務(wù)：①為患者消毒（剩余時(shí)間3分鐘）；②為醫(yī)生遞送無(wú)菌器械（剩余時(shí)間2分鐘）。若機(jī)器人因路徑?jīng)_突只能完成一項(xiàng)任務(wù)，應(yīng)優(yōu)先執(zhí)行哪項(xiàng)？請(qǐng)從倫理和安全角度說(shuō)明理由。（二）合規(guī)判斷題（5分）某服務(wù)機(jī)器人需收集用戶語(yǔ)音指令用于算法訓(xùn)練，用戶協(xié)議中已注明"收集的語(yǔ)音數(shù)據(jù)僅用于內(nèi)部研發(fā)"。實(shí)際操作中，研發(fā)團(tuán)隊(duì)將數(shù)據(jù)匿名化處理后提供給合作高校。是否符合倫理規(guī)范？需補(bǔ)充哪些合規(guī)措施？參考答案一、理論知識(shí)測(cè)試（一）單項(xiàng)選擇題1.B2.A3.B4.B5.C6.A7.B8.B9.D10.B（二）簡(jiǎn)答題11.正運(yùn)動(dòng)學(xué)：已知各關(guān)節(jié)角度（或位移），求解末端執(zhí)行器位姿（位置+姿態(tài)），用于軌跡規(guī)劃時(shí)計(jì)算理論末端位置；逆運(yùn)動(dòng)學(xué)：已知末端目標(biāo)位姿，求解各關(guān)節(jié)應(yīng)達(dá)到的角度（或位移），用于將笛卡爾空間的任務(wù)指令轉(zhuǎn)化為關(guān)節(jié)空間的控制量。工程應(yīng)用：正運(yùn)動(dòng)學(xué)用于離線編程時(shí)的軌跡驗(yàn)證；逆運(yùn)動(dòng)學(xué)用于實(shí)時(shí)控制中根據(jù)目標(biāo)位置計(jì)算關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)量。12.①絕對(duì)值編碼器：通過(guò)碼盤上的絕對(duì)位置編碼直接輸出角度值，無(wú)需回零，適用于需要斷電后保持位置記憶的關(guān)節(jié)；②增量式編碼器：通過(guò)脈沖計(jì)數(shù)測(cè)量位移，需初始校準(zhǔn)，適用于高速運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)的實(shí)時(shí)速度檢測(cè)；③激光位移傳感器：發(fā)射激光并接收反射光，通過(guò)時(shí)間差或相位差計(jì)算距離，適用于非接觸式的末端執(zhí)行器定位（如噴涂、焊接）。13.實(shí)現(xiàn)原理：通過(guò)力傳感器檢測(cè)外部接觸力，將力信號(hào)轉(zhuǎn)換為速度或位置補(bǔ)償量，使機(jī)器人表現(xiàn)出"無(wú)重力"的柔順特性。應(yīng)用場(chǎng)景：①人工引導(dǎo)示教（操作人員直接拖動(dòng)機(jī)器人完成軌跡示教）；②精密裝配（如電子元件插入，通過(guò)力反饋避免過(guò)壓損壞）。14.主要步驟：①固定標(biāo)定板，機(jī)器人末端安裝視覺(jué)傳感器；②機(jī)器人運(yùn)動(dòng)至不同位姿，記錄對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)角度（正運(yùn)動(dòng)學(xué)解）和視覺(jué)傳感器檢測(cè)到的標(biāo)定板特征點(diǎn)坐標(biāo)；③通過(guò)非線性優(yōu)化求解手眼變換矩陣（相機(jī)與末端的相對(duì)位姿）。誤差影響：導(dǎo)致視覺(jué)引導(dǎo)的定位精度下降，可能出現(xiàn)抓取偏移、焊接位置偏差等問(wèn)題。二、操作實(shí)踐測(cè)試（一）編程題（示例）1.初始化：HOME（0,0,0,0）2.移動(dòng)至A點(diǎn)上方（X=200,Y=150,Z=80,θ=0）→直線運(yùn)動(dòng)（LIN），速度50%3.下降至A點(diǎn)（Z=50）→直線運(yùn)動(dòng)（LIN），速度30%4.閉合夾爪（I/O輸出：DO1=1）5.上升至避障高度（Z=80）→直線運(yùn)動(dòng)（LIN），速度50%6.水平移動(dòng)至B點(diǎn)上方（X=350,Y=-80,Z=80,θ=0）→圓弧運(yùn)動(dòng)（CIRC）或直線運(yùn)動(dòng)（LIN），速度70%7.下降至B點(diǎn)（Z=50）→直線運(yùn)動(dòng)（LIN），速度30%8.打開(kāi)夾爪（DO1=0）9.返回HOME→直線運(yùn)動(dòng)（LIN），速度80%（二）路徑規(guī)劃分析題安全速度計(jì)算：向心加速度a=v2/r≤貨物允許的0.7m/s2→v≤√(ar)=√(0.70.5)=√0.35≈0.59m/s。若超過(guò)該速度，貨物可能因側(cè)傾過(guò)大滑落，或AGV因離心力偏離路徑導(dǎo)致碰撞。（三）調(diào)試操作題排查流程：1.使用激光跟蹤儀檢測(cè)機(jī)器人絕對(duì)定位精度，確認(rèn)是否存在系統(tǒng)性偏差（若各點(diǎn)均偏移，可能是機(jī)械本體安裝誤差）；2.用關(guān)節(jié)編碼器校準(zhǔn)儀檢查各關(guān)節(jié)編碼器信號(hào)，確認(rèn)是否存在信號(hào)丟碼或干擾（隨機(jī)偏差可能由編碼器故障引起）；3.用示波器檢測(cè)弧焊電源的電流/電壓穩(wěn)定性（焊接參數(shù)波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致熔池位置變化）；4.檢查末端執(zhí)行器（焊槍）與法蘭的連接剛度（松動(dòng)會(huì)導(dǎo)致動(dòng)態(tài)偏移）；5.復(fù)現(xiàn)任務(wù)時(shí)觀察機(jī)器人運(yùn)行振動(dòng)（關(guān)節(jié)減速器磨損可能引起周期性偏差）。三、故障診斷與維護(hù)（一）機(jī)械故障分析可能原因及優(yōu)先級(jí)：1.關(guān)節(jié)1減速器潤(rùn)滑不足（低速時(shí)齒輪間隙摩擦異響，高速時(shí)油膜形成異響消失）→檢查油位，更換潤(rùn)滑脂；2.軸承滾子輕微磨損（低速時(shí)滾子與滾道接觸不連續(xù)，高速時(shí)離心力使接觸均勻）→用振動(dòng)分析儀檢測(cè)軸承頻率；3.同步帶張緊力不均（低速時(shí)帶齒與帶輪嚙合不良，高速時(shí)張力趨于穩(wěn)定）→檢查張緊輪扭矩。（二）電氣故障處理可能故障點(diǎn)：1.伺服電機(jī)編碼器信號(hào)干擾（導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)器誤判負(fù)載）→用示波器檢測(cè)編碼器線差分信號(hào)；2.制動(dòng)電阻老化（制動(dòng)時(shí)能量無(wú)法及時(shí)釋放）→用萬(wàn)用表測(cè)量電阻值；3.驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤（如慣量比匹配不當(dāng)）→檢查驅(qū)動(dòng)器參數(shù)與電機(jī)型號(hào)匹配性；4.動(dòng)力電纜絕緣層破損（局部短路導(dǎo)致電流異常）→用兆歐表檢測(cè)絕緣電阻。（三）軟件故障排查排查步驟：1.檢查導(dǎo)航節(jié)點(diǎn)日志（ros2topicecho/rosout），確認(rèn)是否有未顯示的錯(cuò)誤信息；2.查看節(jié)點(diǎn)進(jìn)程狀態(tài)（top或htop），確認(rèn)是否因內(nèi)存/CPU占用過(guò)高導(dǎo)致崩潰；3.重啟依賴節(jié)點(diǎn)（如定位節(jié)點(diǎn)、激光雷達(dá)驅(qū)動(dòng)），排除依賴服務(wù)中斷；4.檢查話題通信（ros2topiclist），確認(rèn)是否存在話題未發(fā)布或訂閱失??；5.重新編譯工作空間（colconbuild），排除代碼編譯錯(cuò)誤；6.更換不同版本的ROS2（如從Humble切換到Iron），排查版本兼容性問(wèn)題。四、倫理與安全（一）場(chǎng)景分析題應(yīng)優(yōu)先執(zhí)行"為醫(yī)生遞送無(wú)菌器械"。理由：①手術(shù)準(zhǔn)備階段醫(yī)生的器械需求具有更高時(shí)效性（2分鐘剩余時(shí)間更緊迫）；②無(wú)菌器械延遲可能導(dǎo)致手術(shù)