2025年高职工业机器人技术（机器人运动控制）试题及答案.doc

2025年高职工业机器人技术（机器人运动控制）试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题，共40分）
答题要求：以下每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。(总共8题，每题5分)
1. 工业机器人运动控制中，用于描述机器人末端执行器在空间中的位置和姿态的是
A. 关节空间坐标
B. 直角坐标
C. 工具坐标
D. 基坐标
2. 机器人运动学中，运动副的作用是
A. 限制机器人的运动
B. 实现机器人的动力传递
C. 连接机器人的各个部件
D. 以上都是
3. 以下哪种控制算法常用于工业机器人的轨迹跟踪控制
A. PID控制
B. 模糊控制
C. 神经网络控制
D. 以上都有可能
4. 工业机器人在进行复杂曲线运动时，通常采用的插补方法是
A. 直线插补
B. 圆弧插补
C. 样条插补
D. 螺旋插补
5. 机器人运动控制中，为了提高运动精度，常采用的反馈装置是
A. 编码器
B. 陀螺仪
C. 加速度计
D. 以上都是
6. 工业机器人的运动速度控制中，常用的调速方法是
A. 改变电机转速
B. 改变减速器传动比
C. 改变控制器参数
D. 以上都可以
7. 机器人运动学中，自由度的概念是指
A. 机器人能够独立运动的坐标轴数量
B. 机器人能够完成的动作种类数量
C. 机器人能够达到的工作空间大小
D. 机器人能够承载的最大负载重量
8. 工业机器人在进行搬运作业时，为了保证物品的平稳搬运，通常采用的运动控制策略是
A. 速度控制
B. 加速度控制
C. 力控制
D. 位置控制

第II卷（非选择题，共60分）
9. 简答题：简述工业机器人运动控制的基本原理。(10分)
10. 简答题：在工业机器人运动学中，如何计算机器人末端执行器的位置和姿态？(10分)
11. 分析题：请分析PID控制算法在工业机器人运动控制中的优缺点。(15分)
12. 材料分析题：材料：某工业机器人在进行焊接作业时，出现焊缝不连续、焊接质量不稳定的问题。经检查发现，机器人的运动轨迹存在偏差。已知该机器人采用的是直角坐标运动控制方式，焊接工艺要求机器人末端执行器的运动速度保持在2m/min左右，焊接路径为一条直线。
问题：请分析可能导致机器人运动轨迹偏差的原因，并提出相应的解决措施。(15分)
13. 设计题：设计一个工业机器人的运动控制方案，要求能够实现机器人在三维空间中的直线运动和圆弧运动，并且能够对运动速度和加速度进行控制。(10分)

答案：1. B 2. D 3. D 4. C 5. D 6. A 7. A 8. C
9. 工业机器人运动控制基本原理：通过控制器接收外部指令，根据机器人运动学模型，计算出各关节的运动参数，驱动电机带动机器人关节运动，从而实现末端执行器的期望运动。同时利用传感器获取机器人运动状态信息，反馈给控制器进行调整，以保证运动的准确性和稳定性。
10. 在工业机器人运动学中，通过建立机器人连杆坐标系，利用齐次坐标变换矩阵，将各关节的运动参数进行变换和合成，最终计算出末端执行器相对于基坐标系的位置和姿态。具体计算过程涉及到连杆长度、关节角度等参数的运用。
11. PID控制算法在工业机器人运动控制中的优点：结构简单，容易实现；具有较强的鲁棒性，能适应一定的干扰和参数变化。缺点：对于复杂的非线性系统，控制效果可能不佳；参数整定较为依赖经验，难以达到最优控制。
12. 可能导致机器人运动轨迹偏差的原因：直角坐标运动控制方式下，各轴运动的同步性问题；电机性能不一致，导致速度和加速度控制不准确；传动部件存在间隙或磨损。解决措施：优化运动控制算法，提高各轴运动同步性；对电机进行性能检测和调整；检查和更换磨损的传动部件。
13. 运动控制方案：采用直角坐标运动控制方式，通过控制器发出直线运动和圆弧运动指令。利用编码器实时监测各轴运动位置，实现位置闭环控制。通过调整控制器参数，如比例、积分、微分系数，实现对运动速度和加速度的精确控制。在程序中设置不同的运动速度和加速度曲线，以满足不同的作业需求。