椎板磨削是椎板减压术中的关键操作之一。此操作要求外科医生在导航系统的帮助下手持磨削工具在棘突一侧或两侧椎板上打磨出深V槽以完成“单开窗”或“双开窗”从而给椎管内受压迫的脊髓神经释放压力。然而长时间的操作会导致医生手腕疲惫甚至颤抖,进而带来损伤周围血管或神经的风险。许多连接大脑和各个器官的重要血管和神经遍布于椎管之中及椎体周围,如果它们受到损伤,将会给病患带来长期的疼痛,瘫痪等不可逆的后果,严重的甚至导致死亡。近年来,机器人技术在医疗领域的应用越来越广泛。一些手术中高繁复性以及高辐射下的操作已经可以由机器人辅助来完成,以降低手术中出错的几率,减小对外科医生技能的要求,降低手术中辐射对医护人员健康造成的影响。针对机器人辅助椎板磨削操作,本文提出了一套机器人辅助磨削系统的交互与安全控制方案。手术开始前,由于椎板磨削在三维空间中进行操作,通过CT断层二维影像很难规划出理想的磨削路径。因此,本文提出基于受术区域脊柱骨三维重建的术前规划方案,由医生在三维模型中选取磨削区域。根据磨削区域椎板的表面轮廓生成磨削路径。为精细化、自动化磨削提供数据支持。手术过程中,通过2D/3D配准将术前高分辨率CT数据与规划数据变换至术中环境为机器人精细化磨削提供指引。磨削过程中,由多层自适应模糊控制器根据反馈得到的机器人末端所受的横向接触力实时调节进给速度以稳定接触力、提升磨削效率,并通过实验验证了其效果。在基于多层自适应模糊控制器变速磨削的基础上,通过分析采集的力和进给速度数据提取能量消耗密度特征向量来训练支持向量机对骨层进行识别以使在磨削至内层皮质骨时停止机器人进给,从而保障磨削过程的安全性。通过本文的研究进一步提升机器人辅助技术在椎板磨削操作或者其他类似的矫形外科手术操作中的应用性和安全性。