应用于航天机器人、航天器空间对接、精密装配和远洋操作等作业场合的六维力传感器,受复杂、恶劣环境等因素的限制,将容错理论和共用思想引入六维力传感器结构设计研究,从构型综合、可靠性分析、性能指标、优化设计、标定实验等方面开展,为冗余并联机构应用开辟新分支,有重大的工业应用前景。主要研究内容如下:首先,基于高可靠性任务要求,研究面向容错功能的并联力传感器机构选用与设计准则;进行可实现六维力测量的并联机构型综合研究,优选出适于容错式结构的基本构型;基于可靠性理论,建立传感器系统的可靠度和冗余优化模型,研究如何合理配置冗余分支数目;研究固定平台、测力平台和测量分支的空间布局和结构,融合对应创新的共用复合弹性铰链设计成容错式弹性体结构。其次,建立传感器的等效数学模型,构建了其力映射矩阵,为采用解析法对其性能分析奠定了基础。介绍了六维力传感器性能指标,为简化模型选取部分尺寸参数,研究变量参数对灵敏度的影响,基于性能指标,利用ANSYS Workbench软件的优化模块进行传感器的优化分析,得到了具有高分辨力的小量程六维力传感器,并加工制造了样机。再次,传感器样机选取的材料的性能参数和整体加工研制及传感器贴片的介绍,并进行了组桥,介绍了下底板和上顶板的材料和尺寸及其作用,利用有限元软件分析得到了传感器的量程,利用有限元软件对样机进行虚拟标定,得到了标定矩阵和线性度误差;同时采用有限元方法对传感器样机进行模态分析,建立了传感器的有限元模型进行模态分析,得到了样机的振型和固有频率。最后,基于现有的硬件系统和软件系统,并介绍了各部分功能和参数;基于加工研制的含共用复合铰链的容错式六维力传感器为研究对象,对传感器开展静态标定实验研究,证明传感器系统的可行性。