传统脊柱手术具有高风险、高难度、组织损伤性大等缺点。相比之下,机器人辅助脊柱手术通过在手术操作中引入机器人这一智能化工具,有效的提高了手术精度,降低了手术风险。本文采用导纳控制实现机器人力摆位控制,使机器人能够柔顺的跟随医生的牵引引导到达指定操作区域。摆位牵引更加符合医生的操作习惯,通过力摆位控制可以降低医生对机器人的使用难度,提高操作灵活性。此外椎板减压手术中,由于脊柱具有解剖学结构复杂,骨质特性不均匀等特点,位置控制的磨削方法无法满足手术使用要求。本文采用自适应模糊力控制算法调整磨削过程中的磨削接触力,使接触力稳定在参考范围。通过搭建机器人控制系统,对所提出的力摆位控制算法及磨削力控制算法进行实验验证。首先本文从脊柱手术机器人构型入手,建立机器人的正逆运动学模型并通过仿真验证机器人运动学模型的正确性。进一步推导机器人的速度雅可比矩阵及其逆矩阵为机器人的力摆位速度控制和监测提供模型基础。为改善机器人的运动控制精度,采用激光跟踪仪对机器人的运动学参数进行标定,并进行了机器人的精度测量实验。其次,采用基于速度输出的导纳模型实现力摆位控制。仿真分析了模型参数调整对速度输出响应的影响。通过递推最小二乘法对交互者手臂刚度进行在线辨识,根据辨识结果调整导纳模型,改善力摆位交互的稳定性。通过分析摆位过程中的交互力和速度信息估计操作者意图,进一步提出基于手臂刚度辨识的模糊变参数导纳控制算法。为了控制椎板磨削过程中的磨削力,针对骨组织磨削过程中工具的横向和纵向进给运动,分别通过调整进给速度和进给深度进而控制各个方向的磨削接触力。采用双层自适应模糊控制器,根据接触力的变化在线调整磨削控制参数,从而改善磨削力控制器的自适应能力。最后,搭建机器人的控制系统,对力摆位控制和磨削力控制算法进行实验验证。通过对摆位过程中的速度和交互力等数据进行分析,验证力摆位控制的有效性和柔顺性。通过对骨组织进行力控制磨削实验,并对位置控制和力控制的接触力数据进行比较,证明了采用力控制算法能够使磨削过程中接触力更加稳定,有效提高磨削安全性。