骨质疏松性脊柱压缩性骨折（VCF）对人的危害极大，会造成病人重心前移，脊柱前屈增大。针对治疗VCF的方法的临床统计结果表明，PKP在治疗VCF过程中比保守治疗、内科治疗、经皮椎体成形术（PVP）有着明显的优势，因此在VCF治疗过程中，PKP方法应优先选用。然而PKP也有一些不足，包括穿刺手术过程不连贯，X射线对医生的辐射伤害过大等，为解决这一问题，本文提出使用主从式机器人将手术端和操作端分开，在提高手术精度的同时能够避免医生受辐射的危险，此外，还可以提高整个手术过程的流畅程度，进而减小手术时间。本文通过对机器人辅助脊椎穿刺手术系统发展现状的调研与分析，确立了整体系统的基本设计要求，根据设计要求搭建了一套可行的主从式机器人辅助脊柱穿刺手术系统，并详细介绍了系统各个组成部分及功能。该系统能够在不改变医生操作习惯的前提下将手术端与操作端分开，并能够通过主手控制从手的精确运动，同时，从端与环境的实际力信息可以通过力传感器采集、处理并反馈至主手端，能够给操作者提供真实的力觉临场感从而帮助操作者顺利的完成手术操作。为此，本文主要做了以下工作：首先，对机器人辅助脊椎穿刺手术系统的控制策略进行调研分析，确定系统双边控制的总体方案；再根据双边控制系统稳定性、透明性和跟踪性的要求，对不同的双边控制策略进行建模与分析并选择适合于机器人辅助脊椎穿刺手术系统的控制策略。其次，研究机器人辅助脊椎穿刺手术系统双边控制策略中的位置控制策略，即研究基于机器人运动学的主从异构机器人系统的工作空间映射。首先，通过D-H法对满足Pieper准则的6-R型串联机器人的运动学进行分析并获得其所有正逆解，并通过最佳柔顺法则对其逆解筛选，为研究系统的主从空间映射奠定基础；其次，研究系统的工作空间映射，以手眼协调为前提，采用增量式位置控制策略获得主从空间映射关系，并可以根据需要通过变比例控制策略改变主从工作空间的对应比例，实现从端工作空间的放大与缩小，此外，将主从跟随误差引入到位置反馈获得更好的主从跟随效果进而提高系统的位置控制精度。第三，研究主从式机器人辅助脊椎穿刺手术系统的力反馈算法。研究基于六维力传感器的从端真实力信息的获取方法，设计数字滤波器对六维力传感器的原始数据进行滤波，再通过研究其标定、重力补偿及坐标转换算法，获得从端在操作者坐标系下的真实力信息并反馈至操作者；此外，将主从位置误差引入系统的力反馈，虽然系统的透明性有所降低，但是能够进一步的减小主从位置控制误差，提高手术操作的安全性。最后，为验证主从式机器人辅助脊椎穿刺手术系统的可行性和系统控制策略的有效性，对系统的位置控制和力反馈效果分别进行了试验。实验结果显示，主从式机器人辅助脊椎穿刺手术系统的定位精度能够满足穿刺手术的需要，且系统的力反馈策略能够很好的给医生提供力觉临场感。