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放射治疗是目前能够有效治疗肿瘤的重要方法之一，精确放疗则是当前放疗技术的发展方向。实现肿瘤精确放疗的前提是确保患者肿瘤准确地对准束流射线，而用于患者承载的医用机械臂的空间定位精度则是影响患者摆位精度的关键。因此，以提高医用机械臂空间定位精度为目的的机械臂控制系统研发成为了促进精确放疗技术发展和保障放疗效果的重要环节。 本文通过对自主研发的医用机械臂控制系统功能任务和运动控制模式的分析，确定了本文医用机械臂控制系统的研发目标，然后针对传统工业机械臂控制系统可移植性和拓展性较差的问题，采用了以嵌入式运动控制器为核心的开放式控制系统作为医用机械臂控制系统方案，并进行了机械臂电气系统的方案设计。 在分析医用机械臂结构特点的基础上，采用MD-H方法进行了机械臂正运动学模型的建立，并利用解析法推导了该机械臂的逆运动学方程，然后使用MATLAB机器人仿真工具对所建立的医用机械臂运动学模型的正确性进行了验证。通过对医用机械臂微分运动学的分析，建立了连杆参数误差与机械臂末端位姿误差之间的通用关系模型。 通过对医用机械臂的定位误差影响因素的分析，确定出当前医用机械臂定位误差的主要来源是机械臂刚度不足引起的结构变形，然后通过对机械臂结构变形的定量分析，得出了以负载、机械臂自重和关节转角为变量参数的医用机械臂运动学位姿误差模型。通过数值分析和模型仿真，验证了该位姿误差模型的正确性。 分析典型机械臂控制系统的软件结构，结合本文医用机械臂控制系统的需要，编写了控制系统的运动控制程序和运动学算法程序。通过对机械臂误差补偿原理的分析，建立了医用机械臂误差补偿算法模型，并编写了机械臂误差补偿程序，在控制系统中实现了医用机械臂位姿误差的补偿。基于人机界面系统软件设计了医用机械臂人机交互界面程序。最后通过实验平台的测试验证，证明了本文所建立的医用机械臂控制系统方案的可行性和误差补偿方法的有效性。