目前臨床應(yīng)用研究表明,制約放射治療效果的主要因素有患者擺位引導(dǎo)精度低和精確定位精度低,而機(jī)械臂式治療床作為治療過程中的患者支撐裝置,其在工作空間內(nèi)的無碰撞運(yùn)動(dòng)則是確保擺位引導(dǎo)精度和精確定位精度的首要前提。因此根據(jù)治療室內(nèi)的障礙物對機(jī)械臂式治療床的運(yùn)動(dòng)干涉,如何保證機(jī)械臂式治療床的末端執(zhí)行器從初始位置到末端位置的無碰撞運(yùn)動(dòng),成為了當(dāng)前更高的挑戰(zhàn)。本課題以機(jī)械臂式治療床無碰撞軌跡規(guī)劃及運(yùn)動(dòng)控制為出發(fā)點(diǎn),首先建立了機(jī)械臂式治療床的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型、碰撞干涉模型,在此基礎(chǔ)上,分析了臨床實(shí)踐對機(jī)械臂式治療床空間靈活度和實(shí)時(shí)性要求,提出了一種基于遺傳算法的機(jī)械臂避障軌跡規(guī)劃方法,并對機(jī)械臂式治療床的軌跡跟蹤控制展開了相關(guān)研究。詳細(xì)內(nèi)容如下:（1）根據(jù)機(jī)械臂式治療床的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn),運(yùn)用D-H表示法推導(dǎo)出了治療床的正運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上利用解析法求解出了治療床的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解,并對機(jī)械臂式治療床進(jìn)行了軌跡規(guī)劃研究。（2）以治療室內(nèi)的障礙物對機(jī)械臂式治療床的運(yùn)動(dòng)干涉為基礎(chǔ),建立碰撞干涉模型,假定機(jī)械臂在關(guān)節(jié)空間的理想軌跡由兩段多項(xiàng)式曲線描述,通過調(diào)節(jié)兩段多項(xiàng)式曲線的連接點(diǎn),則可以使治療床末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡避開... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 課題的研究背景及意義
        1.2.1 放療技術(shù)的發(fā)展
        1.2.2 重離子放射治療研究進(jìn)展
        1.2.3 放療承載裝置的介紹
        1.2.4 課題的提出及意義
    1.3 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 研究內(nèi)容
    1.5 本章小結(jié)
第2章 機(jī)械臂式治療床的建模
    2.1 機(jī)械臂式治療床的簡介
    2.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析理論基礎(chǔ)
        2.2.1 位置與姿態(tài)的表示
        2.2.2 坐標(biāo)變換
        2.2.3D-H表示法
    2.3 治療床的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
        2.3.1 治療床的正運(yùn)動(dòng)學(xué)模型建立
        2.3.2 機(jī)械臂式治療床的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解
        2.3.3 仿真驗(yàn)證
    2.4 機(jī)械臂式治療床的軌跡規(guī)劃
        2.4.1 關(guān)節(jié)空間的軌跡規(guī)劃
        2.4.2 笛卡爾空間的軌跡規(guī)劃
    2.5 本章小結(jié)
第3章 機(jī)械臂式治療床的無碰撞軌跡規(guī)劃
    3.1 避障模型的建立
        3.1.1 治療室平面模型
        3.1.2 機(jī)械臂式治療床避障模型的建立
    3.2 水平避障模型的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
    3.3 水平避障模型的動(dòng)力學(xué)分析
    3.4 軌跡規(guī)劃設(shè)計(jì)
    3.5 基因優(yōu)化過程
        3.5.1 遺傳算法簡介
        3.5.2 基于遺傳算法的優(yōu)化
    3.6 仿真驗(yàn)證及結(jié)果分析
        3.6.1 無障礙物軌跡規(guī)劃
        3.6.2 有障礙物軌跡規(guī)劃
    3.7 本章小結(jié)
第4章 機(jī)械臂式治療床的軌跡跟蹤控制
    4.1 控制算法介紹
    4.2 魯棒同步軌跡跟蹤控制
        4.2.1 魯棒同步軌跡跟蹤控制理論
        4.2.2 魯棒同步軌跡跟蹤控制器的設(shè)計(jì)
    4.3 魯棒同步軌跡跟蹤控制的仿真
    4.4 本章小結(jié)
第5章 機(jī)械臂式治療床的圖形用戶界面的仿真
    5.1 GUI和Robotics工具箱的簡介
    5.2 機(jī)械臂式治療床仿真界面的開發(fā)
        5.2.1 機(jī)器臂式治療床模型的建立
        5.2.2 治療床運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析
        5.2.3 治療床軌跡規(guī)劃仿真
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    主要結(jié)論
    研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)學(xué)位論文目錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于概率論的機(jī)器人高斯運(yùn)動(dòng)避障軌跡規(guī)劃方法[J]. 祁若龍,周維佳,劉金國,張偉,肖磊.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017(05)
[2]基于多種群遺傳算法的一般機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解[J]. 林陽,趙歡,丁漢.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017(03)
[3]六自由度串聯(lián)機(jī)器人自適應(yīng)魯棒控制算法的改進(jìn)[J]. 莫毅.  中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào). 2016(05)
[4]概率模型檢測技術(shù)在機(jī)器人路徑規(guī)劃中的應(yīng)用[J]. 夏春蕊,王瑞,李曉娟,關(guān)永.  計(jì)算機(jī)仿真. 2015(03)
[5]六自由度機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)及工作空間分析[J]. 孫野,殷鳳龍,王香麗,陳忠凱,馮曉.  機(jī)床與液壓. 2015(03)
[6]食管癌放射治療技術(shù)的選擇與應(yīng)用[J]. 葛秀紅,李前文.  現(xiàn)代腫瘤醫(yī)學(xué). 2015(05)
[7]一種基于遺傳算法的空間機(jī)械臂避障軌跡規(guī)劃方法[J]. 祁若龍,周維佳,王鐵軍.  機(jī)器人. 2014(03)
[8]不同重力環(huán)境的空間機(jī)械臂自抗擾軌跡跟蹤控制[J]. 劉福才,梁利環(huán),高娟娟,王文魁.  控制理論與應(yīng)用. 2014(03)
[9]放射治療質(zhì)量保證與患者安全——2013年北美放射腫瘤年會(huì)進(jìn)展[J]. 楊瑞杰,王俊杰.  中國醫(yī)療設(shè)備. 2014(01)
[10]仿人機(jī)器人行走系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)算法的研究[J]. 姜大偉,張昊,張邦成,孫建偉.  武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(09)

博士論文
[1]面向放療機(jī)器人定位床的視覺系統(tǒng)標(biāo)定與測量方法研究[D]. 董峰.蘇州大學(xué) 2014
[2]空間機(jī)器人路徑優(yōu)化與魯棒跟蹤控制[D]. 李適.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[3]自適應(yīng)放射治療中的圖像變形配準(zhǔn)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 甄鑫.南方醫(yī)科大學(xué) 2013
[4]醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)和分割技術(shù)研究及在圖像引導(dǎo)放射治療系統(tǒng)中的應(yīng)用[D]. 李登旺.山東大學(xué) 2011
[5]六自由度串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)優(yōu)化與軌跡跟蹤控制研究[D]. 劉松國.浙江大學(xué) 2009
[6]三維靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放射治療技術(shù)的研究[D]. 陳超敏.第一軍醫(yī)大學(xué) 2007

碩士論文
[1]基于模糊力矩的機(jī)械臂軌跡跟蹤控制方法研究[D]. 李凡.大連理工大學(xué) 2016
[2]面向放射治療的6-DOF并聯(lián)放療床研制[D]. 國強(qiáng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[3]SCARA機(jī)械手的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)軌跡跟蹤控制[D]. 袁雷華.湖北工業(yè)大學(xué) 2014
[4]剛性機(jī)械臂位置與力混合自適應(yīng)控制研究[D]. 馬慧超.中國石油大學(xué)（華東） 2013
[5]基于六自由度機(jī)械臂的避障路徑規(guī)劃研究[D]. 程國秀.東北大學(xué) 2012
[6]滑模變結(jié)構(gòu)控制理論及其在機(jī)器人中的應(yīng)用研究[D]. 陳峰.江南大學(xué) 2008



本文編號：3301793