对于脊柱疾病的治疗如：脊柱畸形、脊柱外伤、退行性衰变等疾病，手术流程非常繁琐，其中一个非常重要的过程就是精准的将螺钉钻入脊柱椎弓根。目前螺钉的植入都是外科医生凭借自己多年临床经验来进行螺钉的植入，但是往往由于各种原因，如疲劳或手的抖动，导致螺钉植入偏差较大，甚至影响到治疗效果。因此开发高精准的脊柱手术机器人对提高手术的安全性和成功率具有重要的理论研究和临床意义。本文对脊柱手术导引器做了深入的研究分析，首先对3-RPS并联导引器的运动学，雅克比矩阵的求解以及工作空间进行了较深入的分析。在此基础上对并联机构结构进行了三维设计并绘制工程图，加工装配，完成了第一代导引器的结构设计工作。接着对微创脊柱手术导引器的控制系统进行了设计，其中包括硬件系统确定，界面编写，C++对运动学的实现等工作，初步实现了导引器运动控制功能。为了能够提高并联机构的精度，提出了一种提高并联机构精度且便于工程应用的标定算法。首先对3-RPS并联机器人误差源进行了详细的分析，并利用D-H法建立了包含多种误差源在内的并联运动学模型，在此基础上利用蒙特卡洛技术对并联机构的多种误差源进行灵敏度的定量分析，指出支链的杆长误差是对上平台输出误差影响最大的误差。基于分析结果选择误差敏感度较高的误差源，建立了基于逆解的标定模型，并设计实验，接着利用三坐标测量仪进行数据的提取并求出位姿矩阵，进行参数辨识，最后结合实验分析，完成标定。本文提出的基于三坐标对3-RPS并联机构进行标定的方法可以方便有效的提高并联的精度，并利用试验进行了证实。