工業(yè)機(jī)器人考試題庫(kù)及模擬考試答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.工業(yè)機(jī)器人的“重復(fù)定位精度”是指（）。A.機(jī)器人末端執(zhí)行器到達(dá)同一目標(biāo)位置的一致程度B.機(jī)器人末端執(zhí)行器從起點(diǎn)到終點(diǎn)的絕對(duì)位置誤差C.機(jī)器人各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的角度精度D.機(jī)器人坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系的匹配精度2.工業(yè)機(jī)器人常用的RV減速器主要應(yīng)用于（）。A.輕載、高速關(guān)節(jié)B.重載、低速關(guān)節(jié)C.所有類型關(guān)節(jié)D.僅用于腕部關(guān)節(jié)3.工業(yè)機(jī)器人的“基坐標(biāo)系”通常定義為（）。A.固定在機(jī)器人底座上的坐標(biāo)系B.固定在末端執(zhí)行器上的坐標(biāo)系C.操作人員設(shè)定的臨時(shí)坐標(biāo)系D.與工件坐標(biāo)系重合的坐標(biāo)系4.以下哪種控制方式屬于工業(yè)機(jī)器人的“連續(xù)軌跡控制”？（）A.點(diǎn)到點(diǎn)（PTP）焊接B.直線插補(bǔ)搬運(yùn)C.獨(dú)立關(guān)節(jié)位置校準(zhǔn)D.急停響應(yīng)控制5.工業(yè)機(jī)器人示教編程中，“在線示教”的特點(diǎn)是（）。A.無(wú)需實(shí)際機(jī)器人參與，通過(guò)軟件模擬B.操作人員直接手動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人記錄軌跡C.編程效率高，適用于復(fù)雜路徑D.對(duì)操作人員技術(shù)要求低，安全性高6.工業(yè)機(jī)器人的“自由度”是指（）。A.機(jī)器人能夠獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的軸數(shù)B.機(jī)器人末端執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)方向數(shù)量C.機(jī)器人可到達(dá)的空間范圍大小D.機(jī)器人關(guān)節(jié)的最大旋轉(zhuǎn)角度7.以下哪種傳感器通常不用于工業(yè)機(jī)器人的力控制？（）A.六維力傳感器B.視覺(jué)傳感器C.扭矩傳感器D.壓力傳感器8.工業(yè)機(jī)器人的“工作空間”是指（）。A.機(jī)器人安裝場(chǎng)地的物理范圍B.機(jī)器人末端執(zhí)行器能到達(dá)的所有點(diǎn)的集合C.機(jī)器人控制系統(tǒng)的內(nèi)存容量D.機(jī)器人與其他設(shè)備的安全距離9.以下哪種驅(qū)動(dòng)方式不屬于工業(yè)機(jī)器人常用驅(qū)動(dòng)類型？（）A.液壓驅(qū)動(dòng)B.氣壓驅(qū)動(dòng)C.電磁驅(qū)動(dòng)D.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)10.工業(yè)機(jī)器人的“PLC控制器”主要負(fù)責(zé)（）。A.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃B.與外圍設(shè)備的邏輯交互控制C.關(guān)節(jié)伺服電機(jī)的精確調(diào)速D.視覺(jué)系統(tǒng)的圖像識(shí)別處理11.工業(yè)機(jī)器人的“手爪”屬于（）。A.機(jī)械系統(tǒng)B.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)C.控制系統(tǒng)D.感知系統(tǒng)12.以下哪種坐標(biāo)系用于描述機(jī)器人相對(duì)于工件的位置？（）A.基坐標(biāo)系B.工具坐標(biāo)系C.工件坐標(biāo)系D.世界坐標(biāo)系13.工業(yè)機(jī)器人的“軌跡規(guī)劃”主要解決（）。A.如何讓機(jī)器人從起點(diǎn)到終點(diǎn)的路徑平滑B.如何提高機(jī)器人的重復(fù)定位精度C.如何降低機(jī)器人的能耗D.如何優(yōu)化機(jī)器人的硬件結(jié)構(gòu)14.工業(yè)機(jī)器人的“安全等級(jí)”通常由（）決定。A.負(fù)載能力B.運(yùn)動(dòng)速度C.應(yīng)用場(chǎng)景的風(fēng)險(xiǎn)程度D.控制器的計(jì)算能力15.以下哪種編程方式屬于“離線編程”？（）A.通過(guò)示教盒手動(dòng)記錄軌跡B.使用仿真軟件在電腦上編寫程序C.通過(guò)按鍵輸入關(guān)節(jié)角度值D.利用傳感器實(shí)時(shí)調(diào)整路徑二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共30分，少選得1分，錯(cuò)選不得分）1.工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)通常包括（）。A.機(jī)身與臂部B.腕部C.手部（末端執(zhí)行器）D.減速器2.工業(yè)機(jī)器人常用的末端執(zhí)行器類型有（）。A.氣動(dòng)抓手B.焊接槍C.真空吸盤D.激光切割頭3.工業(yè)機(jī)器人的位置控制可分為（）。A.點(diǎn)位控制（PTP）B.連續(xù)軌跡控制（CP）C.力控制D.速度控制4.以下屬于工業(yè)機(jī)器人安全規(guī)范的是（）。A.必須安裝急停裝置B.運(yùn)行時(shí)需設(shè)置防護(hù)欄或安全光幕C.示教模式下速度限制在250mm/s以內(nèi)D.故障時(shí)自動(dòng)切斷動(dòng)力源5.工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括（）。A.伺服電機(jī)B.減速器C.驅(qū)動(dòng)器（伺服放大器）D.編碼器6.工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析包括（）。A.正運(yùn)動(dòng)學(xué)（已知關(guān)節(jié)角求末端位姿）B.逆運(yùn)動(dòng)學(xué)（已知末端位姿求關(guān)節(jié)角）C.動(dòng)力學(xué)（力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系）D.靜力學(xué)（平衡狀態(tài)分析）7.以下屬于工業(yè)機(jī)器人編程指令的是（）。A.MOVL（直線運(yùn)動(dòng)）B.MOVMOVCMOVJ（關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)）C.SET（輸出信號(hào)）D.IF（條件判斷）8.工業(yè)機(jī)器人的“精度”指標(biāo)包括（）。A.絕對(duì)定位精度B.重復(fù)定位精度C.軌跡精度D.分辨率9.工業(yè)機(jī)器人與外部設(shè)備通信的常用接口有（）。A.IO接口（數(shù)字量輸入/輸出）B.Ethernet/IPC.PROFIBUSD.USB10.工業(yè)機(jī)器人的“感知系統(tǒng)”通常包括（）。A.視覺(jué)傳感器（相機(jī)）B.力傳感器C.接近傳感器D.溫度傳感器三、填空題（每空1分，共15分）1.工業(yè)機(jī)器人的三大組成部分是機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和__________。2.工業(yè)機(jī)器人的“自由度”一般為_(kāi)_________個(gè)（常見(jiàn)工業(yè)機(jī)器人）。3.RV減速器的全稱是__________。4.工業(yè)機(jī)器人的“工具坐標(biāo)系”原點(diǎn)通常定義在__________。5.工業(yè)機(jī)器人的“示教再現(xiàn)”模式中，“示教”是指__________，“再現(xiàn)”是指__________。6.工業(yè)機(jī)器人的位置控制中，PID控制器的三個(gè)參數(shù)是比例（P）、積分（I）和__________。7.工業(yè)機(jī)器人的“工作空間”可分為_(kāi)_________（手臂伸直能到達(dá)的區(qū)域）和__________（手臂彎曲能到達(dá)的區(qū)域）。8.工業(yè)機(jī)器人常用的伺服電機(jī)類型是__________和__________。9.工業(yè)機(jī)器人的“碰撞檢測(cè)”通常通過(guò)__________或__________實(shí)現(xiàn)。10.工業(yè)機(jī)器人的“離線編程”需要使用__________軟件。四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共25分）1.簡(jiǎn)述工業(yè)機(jī)器人的“三原則”（ISO標(biāo)準(zhǔn)）。2.比較RV減速器與諧波減速器的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景。3.說(shuō)明工業(yè)機(jī)器人“笛卡爾空間軌跡規(guī)劃”與“關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃”的區(qū)別。4.簡(jiǎn)述工業(yè)機(jī)器人示教編程的主要步驟。5.列舉工業(yè)機(jī)器人安全防護(hù)的5項(xiàng)技術(shù)措施。五、應(yīng)用題（共40分）1.（10分）已知某六軸工業(yè)機(jī)器人的前三個(gè)關(guān)節(jié)為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（θ?,θ?,θ?），后三個(gè)關(guān)節(jié)為腕部旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（θ?,θ?,θ?）。假設(shè)前三個(gè)關(guān)節(jié)的連桿長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)?=300mm，L?=400mm，L?=200mm，且θ?=30°,θ?=60°,θ?=0°（均為繞z軸旋轉(zhuǎn)）。（1）寫出前三個(gè)關(guān)節(jié)的齊次變換矩陣T?、T?、T?（繞z軸旋轉(zhuǎn)的齊次變換矩陣公式：\[T=\begin{bmatrix}\cosθ&\sinθ&0&a\\\sinθ&\cosθ&0&0\\0&0&1&d\\0&0&0&1\end{bmatrix}\]其中a為連桿長(zhǎng)度沿x軸的偏移，d為沿z軸的偏移，本題中d=0）。（2）計(jì)算末端執(zhí)行器在基坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)（x,y,z）。2.（8分）某工業(yè)機(jī)器人在搬運(yùn)作業(yè)中出現(xiàn)“重復(fù)定位誤差大”的故障，可能的原因有哪些？請(qǐng)從機(jī)械、電氣、控制三個(gè)方面分析。3.（10分）設(shè)計(jì)一個(gè)“機(jī)器人弧焊”的應(yīng)用場(chǎng)景，需明確：（1）機(jī)器人類型（如六軸關(guān)節(jié)型、SCARA等）；（2）末端執(zhí)行器配置（如焊槍類型、傳感器）；（3）與外圍設(shè)備的通信需求（如焊機(jī)、變位機(jī)）；（4）安全防護(hù)措施。4.（12分）某工業(yè)機(jī)器人需要沿直線從點(diǎn)A（100,200,300）移動(dòng)到點(diǎn)B（400,500,600），速度為500mm/s，總移動(dòng)時(shí)間為2s。（1）計(jì)算直線插補(bǔ)的位移增量（Δx,Δy,Δz）；（2）寫出插補(bǔ)過(guò)程中位置隨時(shí)間變化的方程（設(shè)t=0時(shí)在A點(diǎn)，t=2s時(shí)在B點(diǎn)）；（3）若實(shí)際運(yùn)行中機(jī)器人在t=1s時(shí)的位置為（250,350,450），判斷是否符合規(guī)劃軌跡，說(shuō)明理由。參考答案一、單項(xiàng)選擇題15:ABABB610:ABBCB1115:ACACB二、多項(xiàng)選擇題1.ABCD2.ABCD3.AB4.ABCD5.AC6.AB7.ABCD8.ABCD9.ABC10.ABC三、填空題1.控制系統(tǒng)2.63.擺線針輪減速器4.末端執(zhí)行器的尖端（或工具中心點(diǎn)TCP）5.手動(dòng)操作機(jī)器人記錄軌跡；自動(dòng)重復(fù)執(zhí)行記錄的軌跡6.微分（D）7.最大工作空間；可達(dá)工作空間8.交流伺服電機(jī)；直流伺服電機(jī)9.力傳感器；軟件算法（如電流監(jiān)測(cè)）10.仿真（如RobotStudio、Delmia）四、簡(jiǎn)答題1.工業(yè)機(jī)器人三原則（ISO10218）：（1）機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)具備急停功能；（2）機(jī)器人運(yùn)行時(shí)需與人員隔離（如防護(hù)欄）；（3）示教或維護(hù)時(shí)需進(jìn)入隔離區(qū)，必須使用“手動(dòng)模式”并限制速度（≤250mm/s）。2.RV減速器與諧波減速器的區(qū)別：RV減速器：由擺線針輪和行星齒輪組成，剛性高、承載能力大，適用于重載關(guān)節(jié)（如機(jī)器人腰部、大臂）；諧波減速器：由柔輪、剛輪和波發(fā)生器組成，結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大，適用于輕載、高精度關(guān)節(jié)（如機(jī)器人腕部、小臂）。3.笛卡爾空間與關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃的區(qū)別：笛卡爾空間：直接規(guī)劃末端執(zhí)行器在笛卡爾坐標(biāo)系中的路徑（如直線、圓弧），需解決逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題，軌跡直觀但計(jì)算復(fù)雜；關(guān)節(jié)空間：規(guī)劃各關(guān)節(jié)角度隨時(shí)間的變化，無(wú)需逆運(yùn)動(dòng)學(xué)，計(jì)算簡(jiǎn)單，但末端軌跡可能不光滑（因各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)獨(dú)立）。4.示教編程步驟：（1）初始化：?jiǎn)?dòng)機(jī)器人，檢查安全狀態(tài)；（2）選擇示教模式，設(shè)置速度限制；（3）手動(dòng)操作機(jī)器人（通過(guò)示教盒或手動(dòng)牽引）到達(dá)關(guān)鍵點(diǎn)（如起點(diǎn)、拐點(diǎn)、終點(diǎn)）；（4）記錄各點(diǎn)坐標(biāo)（或關(guān)節(jié)角度）；（5）設(shè)置運(yùn)動(dòng)類型（如關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)）、速度、IO信號(hào)（如焊接開(kāi)始/停止）；（6）保存程序并測(cè)試運(yùn)行，調(diào)整誤差。5.安全防護(hù)技術(shù)措施：（1）物理防護(hù)：安裝防護(hù)欄、安全門（帶互鎖裝置）；（2）傳感器防護(hù)：安全光幕、激光掃描儀（檢測(cè)人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)觸發(fā)急停）；（3）速度限制：示教模式速度≤250mm/s，自動(dòng)模式需評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)后設(shè)置合理速度；（4）急停裝置：在操作站、機(jī)器人本體設(shè)置急停按鈕；（5）故障檢測(cè)：電流監(jiān)測(cè)（防止過(guò)載）、位置誤差報(bào)警（防止脫軌）。五、應(yīng)用題1.（1）齊次變換矩陣：T?（θ?=30°）：\[T?=\begin{bmatrix}\cos30°&\sin30°&0&300\\\sin30°&\cos30°&0&0\\0&0&1&0\\0&0&0&1\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}0.866&0.5&0&300\\0.5&0.866&0&0\\0&0&1&0\\0&0&0&1\end{bmatrix}\]T?（θ?=60°，連桿長(zhǎng)度L?=400mm沿x軸偏移）：\[T?=\begin{bmatrix}\cos60°&\sin60°&0&400\\\sin60°&\cos60°&0&0\\0&0&1&0\\0&0&0&1\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}0.5&0.866&0&400\\0.866&0.5&0&0\\0&0&1&0\\0&0&0&1\end{bmatrix}\]T?（θ?=0°，連桿長(zhǎng)度L?=200mm沿x軸偏移）：\[T?=\begin{bmatrix}1&0&0&200\\0&1&0&0\\0&0&1&0\\0&0&0&1\end{bmatrix}\]（2）末端位置坐標(biāo)計(jì)算：總變換矩陣T=T?×T?×T?，計(jì)算前三個(gè)關(guān)節(jié)的末端位置（z=0，因d=0）：x=300×0.5×1+400×0.866×1+200×0.866×0.5≈300×0.5+400×0.866+200×0.433≈150+346.4+86.6=583mmy=300×0.866×1+400×0.5×1+200×0.5×0.5≈259.8+200+50=5