龋齿是世界公认的口腔公共卫生问题,是引起牙根周炎和牙龈出血的主要原因。若龋齿无法及时治疗将会引发进食困难,甚至还有可能威胁全身健康。牙体预备作为口腔修复的关键环节,是指口腔医师通过高速牙科手机对患牙进行去龋及外形修整,以满足修复体的固位、支持、外形、美观及功能需要的技术操作,目的是精准再现患龋咬合关系。但目前我国医患比严重失衡,传统手工备牙存在操作重复、效率低等问题。要想引入机器人实现牙体预备的自动化,需要对患者个性化牙齿精准重建,此外牙体预备属于精细的减材操作,需要设计辅助导板并同时需要考量备牙过程中的安全性问题。本文针对机器人牙体预备存在的问题开展了以下研究。本文提出了基于龈缘线的异源同构个性化患龋点云配准融合方法。将口腔检查中常用的CT重建模型以及光学扫描模型进行相应的预处理后,针对重建患龋模型提出了患龋龈缘线的搜索策略,确定了两种患龋点云模型的一次配准方案。使用NURBS曲线对患龋龈缘线进行拟合,完成龈缘线的量化表达。基于拟合的患龋龈缘线完成了患龋点云模型的二次配准过程。通过对患龋点云配准结果的坍缩融合,最终得到了精准且完整的患龋模型。开发了个性化预备体交互设计软件,导入融合的患龋模型,预备体交互设计软件可以实现:预备点交互捕捉,三角面片重新划分与重构、预备体偏置成型、导向装置扫掠成型等功能。考虑车针直径及备牙边界点位关系,完成导向装置的外扩并在geomagic中完成个性化预备导板的设计。根据牙体预备的操作流程确定了牙体预备机器人本体及末端,对牙体预备机器人进行正逆解后,建立了牙体预备机器人与目标患龋之间位姿关系。对交互设计的个性化预备体洞底曲面完成了曲面拟合及插值,并根据曲面的型值点得到了机器人备牙轨迹。对于机器人安全备牙规划,在分析了机器人通用控制系统（ROS）中常用的关键技术后,在ROS环境中导入了牙体预备机器人,目标患龋、个性化预备导板,并且为他们设计了相应的UI交互方式,搭建了机器人安全备牙环境。基于Moveit完成了牙体预备机器人的笛卡尔空间规划,碰撞检测以及备牙姿态设置,实现了机器人安全备牙控制。应用action通讯分别建立备牙状态检测服务端和客户端,对机器人自动预备过程进行监控。将牙体预备机器人与上位机成功建立通讯后,本文对融合的目标患龋模型及交互设计的预备导板打印成型,并对实验所需的材料进行制备,通过上位机控制牙体预备机器人完成安全备牙实验。在个性化预备体上选取特征点对机器人安全备牙的精准度以及平整度进行检验,通过对特征点理论值与实际值之间的误差分析,证实了牙体预备机器人安全备牙的可行性。