随着医疗机器人技术的发展,骨科手术机器人在临床中的应用和优势逐渐凸显,成为了医疗机器人与医疗装备领域的研究热点,同时复杂的骨科手术对机器人提出了更高的要求,智能化、微创化和精准化成为骨科手术机器人的发展方向。在机器人辅助骨科手术中,机器人磨削工具与骨组织交互以及人机交互的稳定性和柔顺性对骨科手术的影响巨大,因此本文利用阻抗控制实现工具与组织交互的稳定磨削,利用导纳控制实现人机柔顺性操作,同时建立阻抗导纳联合控制方法实现机器人辅助骨磨削作业,本文主要由以下几方面内容组成:首先,针对骨科手术中机器人末端与骨组织交互的实际需求和安全性问题,在完成机器人与骨组织交互的动力学模型的基础上,研究可变刚度的阻抗控制方法,建立末端位置与接触力的动态关系,通过改变机器人自身刚度可以有效的降低力跟踪误差,通过仿真实验分析了变刚度阻抗控制的稳定性和鲁棒性。其次,为了提高人机交互过程的柔顺性和拖动示教精度,本文提出了基于操作意图的导纳控制算法,将模糊控制逻辑运用到操作意图的辨识,将操作意图定量化,根据操作意图在线修改导纳系数,提高人机交互的柔顺性。基于卡尔曼滤波的末端操作力计算方法,完成末端工具的重力以及传感器自身误差的补偿,减少所需拖动力。再次,针对骨磨削过程复杂环境交互导致的磨削力和速度不稳定的问题,本文结合阻抗控制和导纳控制建立阻抗-导纳联合控制方法以解决骨磨削的复杂环境交互问题,基于占空比的联合控制方法可以根据环境刚度的变化在线调整阻抗控制在联合控制中所占的比例。通过神经网络求出接触力和占空比的拟合关系,在线求出环境刚度估计值。通过仿真分析了阻抗-导纳联合控制器的性能。最后,以六自由度协作机器人为基础搭建骨磨削作业平台,进行器械-组织交互实验、拖动示教实验以及骨磨削实验。实验结果表明,机器人与骨组织交互实验的力跟踪误差在5N以内,基于操作意图的导纳控制算法在笛卡尔空间的拖动示教误差为1.5mm,基于联合控制方法的机器人辅助骨磨削作业将磨削力的超调降低了13.2%,磨削速度提高了 0.57mm/s。