一种新型球面放疗机械臂设计与运动学研究

来源：机床与液压杂志2025年第15期北京时间：

作者：许书铭，任旗，车永新，李燕杰，赵国勇

单位：山东理工大学机械工程学院；山东新华医疗器械股份有限公司；山东新华医疗器械股份有限公司；山东理工大学机械工程学院；山东理工大学机械工程学院

摘要：目前放射治疗设备常用的C形臂结构在进行非共面治疗时操作复杂、无法实现半球定点照射。针对这一问题，设计一种新的球面放疗机械臂运动系统。分析C形臂结构及运动规划，建立球面放疗设备三维模型；采用D-H法建立正、逆解机械臂运动学模型，基于MATLAB的Robotics Toolbox模块验证该模型的正确性；最后利用五次多项式插值算法对运动/轨迹进行规划研究。结果表明：设计的球面放疗机械臂运动系统稳定，运动空间能覆盖球面放射治疗范围，实现了非转床方式的非共面治疗，提高了工作效率，为后续该放射治疗设备的运动控制及动力学研究奠定了良好的基础。

关键词：球面放疗设备;结构设计;D-H参数法;机器人运动学;轨迹规划

基金资助：国家重点研发计划（2023YFC2411501）