【摘 要】
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放射治疗是迄今为止最为直接且效果显著的治癌方式之一,精准放疗决定了当前放射治疗技术的发展。使粒子束流射线精准地照射在患者肿瘤部位上是为了实现精准放疗,因此精准放疗的关键是确保医用机械臂末端空间位置精度。本文针对机械臂末端空间位置误差大的问题,以自主研发的医用机械臂为研究对象,分析了患者肿瘤位置在束流坐标系中的空间位置误差成因,建立了医用机械臂的通用误差模型,根据神经网络的特性,采用基于BP神经网络
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放射治疗是迄今为止最为直接且效果显著的治癌方式之一,精准放疗决定了当前放射治疗技术的发展。使粒子束流射线精准地照射在患者肿瘤部位上是为了实现精准放疗,因此精准放疗的关键是确保医用机械臂末端空间位置精度。本文针对机械臂末端空间位置误差大的问题,以自主研发的医用机械臂为研究对象,分析了患者肿瘤位置在束流坐标系中的空间位置误差成因,建立了医用机械臂的通用误差模型,根据神经网络的特性,采用基于BP神经网络的方法提升了医用机械臂末端空间位置精度。提高医用机械臂末端空间位置精度是促进精准放疗技术发展和保障放疗效果的关键。本文主要研究内容和结果如下:（1）基于MD-H参数法搭建了医用机械臂的理论运动学模型。采用数值解析法对所建模型进行了逆运动学求解,并用MATALB仿真软件对所建运动学模型进行了仿真,最后通过对比仿真结果和计算结果验证了所建模型的正确性。（2）通过分析医用机械臂末端空间位置误差成因搭建了医用机械臂的通用误差模型。再采用Levenberg-marquardt算法对机械臂进行参数辨识,最后通过仿真验证了所建误差模型和参数辨识方法的正确性。（3）针对机械臂末端空间位置误差问题,提出了基于神经网络的误差补偿方法。构建了机械臂末端空间位置预测和补偿的BP神经网络,通过多次迭代计算,并修正其权重值。最后完成了机械臂末端空间位置误差预测和补偿,并通过仿真验证了该方法的适用性。（4）用实验室现有设备搭建实验平台,任意选取机械臂工作空间范围内的若干组关节变量,再对参数标定误差补偿和BP神经网络补偿这两种误差补偿方法进行实验,对比分析补偿前后所得数据,验证了BP神经网络的合理性和有效性。
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