人體脊柱椎管狹窄是一種常見的骨科疾病， 可引起一系列神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。椎板減壓切除術(shù)是治 療椎管狹窄癥的常見方法，由于該手術(shù)區(qū)域靠近 脆弱的脊柱神經(jīng)，手術(shù)精度要求高、耗時(shí)長，因 此經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)師方可進(jìn)行此類手術(shù)。隨著科技的發(fā)展，采用機(jī)器人輔助手術(shù)越來越多地被人們 所接受。為了防止機(jī)器人執(zhí)行器械末端磨頭磨穿 椎板并傷害神經(jīng)，該研究提出一種基于磨削力模 型的實(shí)時(shí)磨削深度監(jiān)控方法，以確保手術(shù)安全。 具體地，首先基于球形磨頭的幾何形狀建立 其在不同深度的切削力模型;然后，采用牛骨作為 磨削實(shí)驗(yàn)材料， 并采集實(shí)驗(yàn)中的機(jī)器人末端執(zhí)行器 械的力信號，對切削力模型中的未知參數(shù)通過粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行辨識;最后，通過多次實(shí)驗(yàn)建立 機(jī)器人磨削深度與磨削力之間的相互關(guān)系模型。實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 表 明 ， 當(dāng) 機(jī) 器 人 磨 削 深 度 在 [0.8, 1.2] mm 時(shí)，基于磨削力的磨削深度預(yù)測結(jié) 果精度可達(dá) ±0.1 mm;當(dāng)深度增加到 [1.2, 1.6] mm 時(shí)，預(yù)測精度為 ±0.2 mm。

　　該研究所提出的基于磨削力模型的機(jī)器人磨 削深度實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，具有較好的臨床應(yīng)用價(jià) 值，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人輔助椎板減壓手術(shù)的術(shù)中狀態(tài) 精細(xì)感知，確保機(jī)器人手術(shù)安全。同時(shí)， 相關(guān)技 術(shù)可以很好地應(yīng)用在機(jī)器人輔助神經(jīng)外科、關(guān)節(jié) 置換等手術(shù)中。