医用柔性机械臂在承载患者接受放疗摆位过程中,对于其末端定位精度以及运动稳定性的要求极高,但是由于臂杆柔性以及关节柔性等因素会导致医用机械臂末端位置和速度精确控制困难,并且极其容易产生振动,非常不利于放疗摆位的精确化、快速化。要完全消除医用柔性机械臂的柔性对末端振动的影响几乎不可能实现。本课题以医用柔性机械臂为研究对象,充分了解其结构特征,比较各种相关动力学建模方法,衡量优缺点,找到适合本课题研究对象的建模方法;通过分析臂杆柔性以及关节柔性等因素对末端振动的影响机理,确定各因素的影响权重因子,建立模型,进行理论分析以及软件仿真,对可能影响到末端振动的因素进行研究,得到末端振动的相关规律。主要工作内容如下:(1)论述本课题存在的研究背景及意义,分别阐述医用柔性机械臂在国内外的应用现状,介绍课题组自主研发的六自由度医用柔性机械臂的结构特点,在不影响目标结果的前提下对其进行简化;考虑四种动边界条件,计算不同条件下的固有振型以及主振型函数,选择合适的离散化方法和动力学建模方法,求出悬臂梁为例的前六阶固有振型;分析并选择了满足课题精度要求的前二阶模态坐标。(2)考虑关节柔性以及臂杆柔性,应用拉格朗日方程和假设模态法分别建立柔性关节、柔性臂杆的简化物理模型;建立柔性关节&刚性臂杆、刚性关节&柔性臂杆、柔性关节&柔性臂杆各自的动力学模型,推导出各自的振动方程。(3)通过控制变量法,修改一系列参数,以单杆、双杆柔性机械臂为算例,借助MATLAB仿真讨论医用柔性机械臂末端振动位移的影响因素。建立各个因素对医用柔性机械臂末端振动位移的影响关联模型,分析影响权重。(4)结合Solidworks三维建模软件以及ANSYS仿真软件,对双杆的医用机械臂进行涉及臂杆构型以及末端载荷大小对应的模态振型分析,分析臂杆构型角度大小以及末端载荷大小对医用机械臂模态振型的影响规律。通过本文的研究,在结构设计之初,就可趋利避害,抑可以在后期针对性的设计控制器,消除主要因素的影响也是医用柔性机械臂能够实现高精度、快速控制的行之有效的办法。