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龙图腾网获悉中核承影(西安)医疗设备有限公司申请的专利一种多自由度机械臂放射治疗床的控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120305581B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-30发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510535508.X，技术领域涉及：A61N5/10；该发明授权一种多自由度机械臂放射治疗床的控制方法是由李逸群;李山川;王俊峰;张晓锋;张文朗设计研发完成，并于2025-04-27向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种多自由度机械臂放射治疗床的控制方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种多自由度机械臂放射治疗床的控制方法，其多自由度机械臂放射治疗床通过关节臂结构降低上床高度，通过串并结合的结构形式实现六维运动，从而降低治疗床系统的复杂程度，降低安装难度。其控制方法通过建立治疗床的正逆运动学模型规划出安全有效的空间，实现患者在治疗区域的实时精确的定位控制，提高设备的自动化程度，并针对不同患者进行差异化治疗。

本发明授权一种多自由度机械臂放射治疗床的控制方法在权利要求书中公布了：1.一种多自由度机械臂放射治疗床的控制方法，其特征在于：所述多自由度机械臂放射治疗床包括X向组件、关节臂组件、Y向组件和标定组件，所述关节臂组件设置在X向组件上，所述标定组件和Y向组件分别设置在关节臂组件上，所述X向组件包括X向底座、X向直线导轨和X向传动组件；所述X向直线导轨和X向传动组件均设置在X向底座上，所述关节臂组件设置在X向直线导轨和X向传动组件上，所述关节臂组件包括基座、第一机械臂、第一轴驱动、第二机械臂、第二轴驱动、第三轴驱动、第三机械臂、第四轴驱动、第四机械臂、第五轴驱动和Y向连接座；所述第一机械臂通过第一轴驱动与基座相连，所述第二机械臂通过第二轴驱动与第一机械臂相连，所述第三机械臂通过第三轴驱动与第二机械臂相连，所述第四机械臂通过第四轴驱动与第三机械臂相连，所述Y向连接座通过第五轴驱动与第四机械臂相连，其中第一轴驱动连接第一机械臂和基座构成第一旋转关节，第二轴驱动连接第一机械臂和第二机械臂构成第二旋转关节，第三轴驱动连接第二机械臂和第三机械臂构成第三旋转关节，第四轴驱动连接第三机械臂和第四机械臂构成第四旋转关节，第五轴驱动连接第四机械臂构成第五旋转关节，所述控制方法包括以下步骤： 1采用改进DH法建立多自由度的机械臂坐标系，依次确定每个旋转关节的关节轴的轴向为Z方向，根据右手定则确定X和Y方向，两个相邻关节轴间变换关系的相关参数为：alphai-1为绕Xi-1轴，从Zi-1旋转到Zi的角度，ai-1为沿Xi-1轴，从Zi-1移动到Zi的距离，thetai为绕Zi轴，从Xi-1旋转到Xi的角度，di为沿Zi轴，从Xi-1移动到Xi的距离，其中a1,a2,a3,d1,d5根据关节的构型设计确定； 2根据机械臂正向运动学方法，通过基坐标系的平移旋转得到多自由度机械臂的末端位姿矩阵Tp，依次通过两个相邻旋转关节的齐次矩阵Ti-1，i＝Rxai-1*Dxai-1*Rzθi*Dzdi相乘得到，i＝1,2,3,4,5，其中Rx、Rz为旋转矩阵，Dx与Dz为平移矩阵； Tp＝T0,1*T1,2*T2,3*T3,4*T4,5式1；根据上式计算得到： 其中，S1＝sinθ1,C234＝cosθ2+θ3+θ4,其他表达式类似； S1S5+C234C1C5＝Nx,C5S1-C234C1S5＝Ox,S234C1＝Ax,C234C5S1-C1S5＝Ny,-C1C5-C234S1S5＝Oy, S234S1＝Ay,S234C5＝Nz,-S234S5＝Oz,-C234＝Az；[N,O,A]为机械臂末端的姿态向量；C1a1+a3C23+a2C2+d5S234＝Px,S1a1+a3C23+a2C2+d5S234＝Py,d1+a3S23+a2S2-d5C234＝Pz；[Px,Py,Pz]为末端位置坐标； 3建立多自由度机械臂逆解模型M1； 对式1左乘T1的逆矩阵得到T0,1-1*Tp＝T2,3*T3,4*T4,5式2，根据矩阵对应关系得到Pycosθ1-Pxsinθ1＝0，第一旋转关节的旋转角度θ1＝arctanPy,Px, 根据矩阵对应关系得到将θ1代入，得到第五旋转关节的旋转角度θ5＝arctan-sinθ5,-cosθ5； 对式2右乘T4,5逆矩阵得到T0,1-1*Tp*T4,5-1＝T1,2*T2,3*T3,4式3，根据矩阵对应关系得到 第三旋转关节的旋转角度θ3＝arctans31,c3，第二组解为 θ3＝arctans32,c3； 对式子3左乘T1,2的逆矩阵T1,2-1*T0,1-1*Tp*T4,5-1＝T2,3*T3,4,根据矩阵对应关系得到 第二旋转关节的旋转角度θ2＝arctanD,-sqrtps2+pc2-D2-arctanpc,ps，第二组解为θ2＝arctanD,-sqrtps2+pc2-D2-arctanpc,ps； 对式1左乘T0,1、T1,2、T2,3的逆矩阵得到T2,3-1*T1,2-1*T0,1-1*Tp＝T3,4*T4,5；根据矩阵对应关系得到 第四旋转关节的旋转角度θ4＝arctanAth4,Bth4； 4采用蒙特卡洛算法设置机械臂随机工作点，随机点数N＝5000000； 在关节角限制范围内随机获取共[N,5]个旋转关节角度，利用正向运动学生成工作位姿集； 将位姿集空间递归地划分为多个区域，每个节点代表三维空间中的一个点，同时将空间划分为两个半空间，选定位姿集中Y方向上的中位数作为根节点O进行切分，小于Oy左子集，大于Oy右子集，分别对上述子集进行二次划分，选定X方向的中位值作为根节点，小于Ox为左子集，反之为Ox右子集，对上述子集进行第三次划分，选定Z方向的中位值作为根节点，小于Oz左子集，反之为Oz右子集，不断重复上述过程构建位姿集查找树模型M2， 上位机控制系统实时下发靶点坐标，每个靶点坐标视为机械臂终端目标点Pt，Pt＝[N,O,A,Px,Py,Pz],通过逆解模型M1得出各关节旋转角度； 若解不存在，通过近邻计算方法得出Pt的最近点Ptn； Ptn输入至查找树模型M2； 从根节点开始，逐层向下访问节点，对当前节点的分割面是否与以Ptn为中心、半径为R的包络集相交判断，设置0.01≤R≤0.05,R上限为0.1mm； 计算Ptn到当前节点分割面的垂直距离D，若DR,搜索分割面同一侧的子树的子节点，若D≤R,搜索左右两侧子树；当递归至叶子节点时，计算该节点内所有点与q的欧氏距离Ed，将距离小于R的点保存至结果集； 5通过逆解模型M1计算旋转关节角； 6将旋转关节角下发至下位机控制设备运动。

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