骨骼钻孔是许多外科手术的重要手术操作,在微创手术、骨内固定和连接假肢等方面具有广泛的应用。钻孔的成功与否以及钻孔精度主要取决于医生自身的技术水平,尤其是在股骨钻孔时更加依赖于医生的技术。钻孔过程中钻削力或振动可能会导致骨骼开裂,甚至导致钻头断裂,对周围组织造成巨大损伤,从而导致严重的并发症。研究骨骼钻孔过程中骨骼受力和振动的影响至关重要,因此,本研究的目的是研究一种新方法来控制股骨手术钻孔过程中的骨骼受力和振动。该实验中采用大族HANS ROBOT机械手对钻孔深度进行位置控制,分别对三种不同骨折样品进行了实验、建模和力学分析,并测试了实验过程中样品的受力、扭矩和振动的变化规律。在本研究中,需要研究机器人的刚度以便准确地操纵钻孔设备,同时还需考虑力传感器在振动环境下钻孔所需的精度和刚度。基于对钻孔过程中采集的数据,通过改变气囊气压、钻孔速度和钻孔深度等参数对股骨的振动进行控制。使用传感器采集在不同阻尼器压力和主轴速度下作用在骨骼上振动,并采用MATLAB对测试结果进行分析,与未采用阻尼器情况下的实验结果进行对比,从而验证所建立的动态模型。通过使用ANSYS软件对骨骼和钻头的振动特性进行了建模分析,预测了钻孔时骨骼的变形量以及应力和应变。该研究对机器人辅助钻孔过程中的振动频率、切削力与温度变化的关系进行了预测,从而避免因振动而可能造成的骨骼损伤。通过对骨骼进行有限元建模,获得了钻孔过程中骨骼的受力、应力和温度数据。因此该研究可以用来预测手术骨钻孔的结果,同时也验证了使用钻孔数据预测骨骼极端受力和振动的有效性,从而有效避免骨骼钻孔过程中的高频振动。在本研究中,机器人用于测量切削力、扭矩,通过可控气压的气囊作为阻尼器来抑制振动,通过力传感器和加速度计测量骨骼的受力和振动。在理想情况下,骨骼的振动幅度与切削力成正比,但由于系统被气囊阻尼器夹紧,振动量被最小化。在整个钻孔过程中,通过对气囊的压力进行建模,应用傅立叶变换（FFT）对产生的振动信号进行滤波,从而获得气囊阻尼器振动信号的幅度图和相位图,以便对有阻尼和无阻尼情况下的检测结果进行比较分析。本论文的主要研究成果是对骨骼钻孔过程中骨骼的受力和振动进行了综合实验和数值模拟分析。开发了钻孔实验平台,并在不同切削速度和气囊阻尼器压力下进行了钻孔测试,实验表明使用软体气囊阻尼系统可以有效减小钻孔过程中骨骼的振动和受力。