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2025年大学机器人工程（机器人故障诊断）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30分）
答题要求：本卷共6题，每题5分。每题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案的序号填在括号内。

1. 机器人故障诊断中，基于模型的诊断方法主要依据（ ）
A. 机器人的设计模型
B. 机器人的运行数据
C. 专家经验
D. 故障现象
答案：A

2. 下列哪种传感器常用于机器人故障诊断中检测位置偏差（ ）
A. 温度传感器
B. 加速度传感器
C. 光电编码器
D. 压力传感器
答案：C

3. 机器人故障诊断中的故障预测主要是通过（ ）实现的
A. 对历史故障数据的分析
B. 实时监测机器人状态参数
C. 建立故障模型
D. 以上都是
答案：D

4. 当机器人出现运动卡顿故障时，首先应检查（ ）
A. 控制系统
B. 动力系统
C. 传动系统
D. 传感器系统
答案：C

5. 故障诊断中的特征提取是为了（ ）
A. 简化故障现象
B. 提取故障本质特征
C. 便于人工观察
D. 与其他机器人对比
答案：B

6. 机器人故障诊断的最终目标是（ ）
A. 确定故障位置
B. 找出故障原因
C. 恢复机器人正常运行
D. 以上都是且预防故障再次发生
答案：D

第II卷（非选择题，共70分）

简答题（共20分）
答题要求：本卷共2题，每题10分。请简要回答问题。

1. 简述机器人故障诊断中常用的故障分类方法。
答案：可按故障发生的部位分类，如机械故障、电气故障、软件故障等；按故障发生的时间特性分类，如突发性故障、渐发性故障；按故障的关联性分类，如独立故障、相关故障等。

2. 说明基于数据驱动的机器人故障诊断方法的原理及优势。
答案：原理是通过对大量机器人运行数据进行分析处理，建立数据模型来诊断故障。优势在于能充分利用机器人运行过程中的丰富数据，适应复杂多变的运行环境，可实时监测故障发展趋势，诊断准确性较高。

分析题（共15分）
答题要求：本卷共1题，15分。请分析给定的机器人故障案例。

机器人在执行复杂任务时突然停止运动，且系统报错显示“电机过载”。请分析可能导致该故障的原因，并说明诊断思路。
答案：可能原因：电机本身故障，如绕组短路等；负载过大，超出电机额定负载；传动部件卡死，增加电机负载；电机控制系统故障，如电流控制异常。诊断思路：首先检查电机外观有无损坏，测量电机绕组电阻判断是否短路；检查负载情况，确认任务负载是否正常；查看传动部件是否灵活，有无卡死现象；检测电机控制系统的电流反馈、控制信号等是否正常。

设计题（共15分）
答题要求：本卷共1题，15分。请设计一个简单的机器人故障诊断系统框架。
答案：可包括传感器模块，用于实时采集机器人的各种状态数据，如温度、电流、位置等；数据处理模块，对采集的数据进行预处理和特征提取；故障诊断模块，基于数据和模型进行故障判断；知识库模块，存储故障模式、诊断规则等知识；显示与报警模块，将诊断结果显示给操作人员，并在故障时发出报警。

材料分析题（共20分）
答题要求：本卷共2题，每题10分。阅读材料，回答问题。

材料：在机器人长期运行过程中，发现其关节处温度逐渐升高，且运动精度有所下降。经过一段时间监测，收集到了关节温度随时间变化的数据以及运动偏差的数据。

1. 根据材料，请分析可能出现的故障类型，并说明理由。
答案：可能出现机械故障，如关节磨损导致运动精度下降，同时磨损产生热量使关节温度升高；也可能是润滑系统故障，润滑不足导致摩擦增大，引起温度升高和运动精度问题。

2. 针对上述可能的故障，提出相应的诊断方法和步骤。
答案：对于机械故障，可通过拆卸关节检查磨损情况，测量关节间隙等；对于润滑系统故障，检查润滑油量、油质，查看润滑部件是否正常工作。诊断步骤：先对比正常运行时的关节温度和运动精度标准，确定当前状态是否异常；然后重点检查可能出现故障的部位，根据检查结果进一步判断故障原因。