2025年大学工业机器人（机器人故障诊断）试题及答案.doc

2025年大学工业机器人（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。每题给出的四个选项中，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. 工业机器人故障诊断中，通过监测电机的电流变化来判断故障，这是利用了故障诊断的哪种原理？（ ）
A. 基于信号检测与处理
B. 基于故障特征提取
C. 基于故障模式识别
D. 基于故障预测

2. 当工业机器人出现关节运动异常时，首先应检查的是以下哪个部件？（ ）
A. 控制器
B. 减速器
C. 传感器
D. 示教器

3. 对于工业机器人的故障诊断，采用故障树分析法时，以下哪个是顶事件？（ ）
A. 机器人无法正常启动
B. 某个关节出现故障
C. 电机损坏
D. 系统整体故障

4. 工业机器人故障诊断中，利用机器学习算法来提高诊断准确率，这种方法属于（ ）
A. 传统故障诊断方法
B. 智能故障诊断方法
C. 基于模型的故障诊断方法
D. 基于经验的故障诊断方法

5. 在检查工业机器人的电气系统故障时，使用万用表测量电压，这是属于故障诊断流程中的（ ）
A. 故障检测
B. 故障隔离
C. 故障定位
D. 故障修复

6. 工业机器人故障诊断中，若发现机器人重复执行相同的错误动作，可能的原因是（ ）
A. 程序错误
B. 传感器故障
C. 机械结构松动
D. 电源不稳定

第II卷（非选择题 共70分）

二、填空题（共20分）
答题要求：本大题共5个空，每空4分。请将正确答案填在横线上。

1. 工业机器人故障诊断的常用方法包括基于信号检测与处理、基于故障特征提取、基于故障模式识别和________________等。
2. 工业机器人的故障类型主要有机械故障、电气故障、________________和软件故障。
3. 在故障诊断中，________________是指确定故障发生的具体部位。
4. 对于工业机器人的故障预测，常用的技术手段有________________、数据挖掘等。
5. 工业机器人故障诊断系统一般由传感器、信号处理模块、________________和诊断决策模块组成。

三、简答题（共15分）
答题要求：简要回答问题，条理清晰。

1. 简述基于故障特征提取的工业机器人故障诊断方法的基本原理。（7分）

2. 工业机器人故障诊断中，如何进行故障隔离？（8分）

四、案例分析题（共15分）
材料：某工业机器人在运行过程中突然出现动作卡顿现象，并且部分关节位置偏差较大。

答题要求：请根据上述材料，分析可能导致该故障的原因，并提出相应的解决措施。

五、设计题（共20分）
材料：设计一个简单的工业机器人故障诊断系统，要求能够实时监测机器人的关键部件状态，并在出现故障时及时发出警报。

答题要求：请描述该故障诊断系统的总体架构、主要组成部分及其功能，以及故障诊断的流程。

答案：
一、选择题
1. A
2. B
3. D
4. B
5. A
6. A

二、填空题
1. 基于智能算法
2. 传感器故障
3. 故障定位
4. 机器学习
5. 故障诊断算法模块

三、简答题
1. 基于故障特征提取的方法是从故障发生时机器人的各种信号中提取能够反映故障本质的特征量，如电流、振动、温度等信号的特征参数。通过对这些特征量的分析和处理，与正常状态下的特征进行对比，从而判断是否发生故障以及故障的类型和程度。
2. 故障隔离是将故障设备或部件从整个系统中分离出来，避免故障进一步蔓延。可以通过断开故障部件的电源连接或者通信线路等方式，使其不再影响其他正常部件的运行。同时，对隔离出来的故障部件进行单独检测和分析，确定故障的具体原因。

四、案例分析题
可能原因：机械结构方面可能是关节处的传动部件磨损或松动，导致动作卡顿和位置偏差；电气方面可能是电机驱动器故障，影响电机的正常运行；也可能是传感器反馈不准确，使机器人无法正确定位。
解决措施：检查机械结构，更换磨损部件并紧固松动部位；检测电机驱动器，修复或更换故障元件；校准传感器，确保反馈信号准确。

五、设计题
总体架构：采用分层架构，包括传感器层、数据处理层和诊断决策层。
主要组成部分及其功能：传感器层负责采集机器人关键部件的状态数据；数据处理层对采集的数据进行预处理和特征提取；诊断决策层根据提取的特征进行故障诊断并发出警报。
故障诊断流程：传感器采集数据后传输到数据处理层，处理后的数据进入诊断决策层，通过与预设的正常状态模型对比，判断是否故障，若故障则发出警报并给出故障类型等信息。