六维力/力矩传感器是一种能同时感知三维力和三维力矩等空间全力信息的重要传感器，它有六轴力传感器、六维力传感器、六分量天平等多种名称。六维力传感技术在智能机器人控制系统、航空航天设备、武器装备系统、交通承载工具、生物医学工程、机械加工制造、互动娱乐设备、MEMS加工等领域有着广泛的应该，并在不断扩展。目前，已经提出的各种六维力传感器因测试原理和结构复杂的原因，导致研发的六维力传感器存在弹性体结构复杂程度与解耦难易、高固有频率与高灵敏度、弹性体质量大小与解耦难易程度等三大无法克服的瓶颈矛盾。此外，缺乏完善的六维力传感器动静态标定系统和评价指标，制约着六维力传感器的性能的提升和应用领域扩展。因此，探索新型的六维力传感方法，开发结构简单、成本低、能克服三大瓶颈矛盾的六维力传感器，完善六维力传感器性能评价指标，研发实用的、结构简单的、能实现独立加载的动静态标定系统是六维力传感技术发展的必然要求。　　 本文针对现有六维力传感器研究中遇到的三大瓶颈矛盾，结合作用力动态特性和作用力空间位置信息实时测量需求，瞄准弹射座椅人椅系统重心位置和动态特性的实时测量、MEMS工艺微型六维力传感器及多功能“人工皮肤”等领域的潜在运用开展了对平板式压电六维力传感器基础理论和关键技术研究。从研究生物皮肤多点触觉传感机理出发，创新性地提出多点支撑结构的平板式压电六维力传感器的传感原理，克服了现有六维力传感器存在的瓶颈矛盾；运用机理建模方法推导了传感器的静态和动态数学模型、运用ANSYS和SolidWork等软件建立了传感器的物理模型，并进行了数值计算和仿真实验对比研究，并研制了平板式压电六维力传感器样机；研制了基于单维应变式力传感器和压电式力传感器的六维力静、动态两用加载装置；研制了传感器信号预处理电路，开发了六维力传感器标定及测量软件，搭建了实验系统。为开展平板式压电六维力传感器系统的研究奠定了基础，主要研究工作归纳为以下六个方面：　　 (1)从敏感元件和转换元件是否独立存在的角度，提出了将六维力传感器分为弹性体式和非弹性体式两类的分类方法，归纳了弹性体式六维力传感器存在的三大瓶颈矛盾问题，提出了其根源是敏感元件单独存在的原因。　　 (2)从研究生物皮肤多点触觉传感机理着手，结合基于MEMS加工工艺的特点，提出了基于压电元件的多点支撑结构六维力传感器设计思路，得到了八点支撑结构的压电元件最优布局方案；结合石英晶片组布局方案设计了传感器结构，研究了传感器加工制作的相关关键工艺，开发了结构新颖且工艺简单的新型六维力传感器原型样机。根据传感器的结构特点，研究分析了坐标变换、标定误差等因素对传感器性能的影响，建立了平板式压电六维力传感器的性能评价指标，得出了一些有价值的结论。　　 (3)从研究传感器的结构着手，运用材料力学知识，结合传感器的实际使用状况，首次运用机理建模方法，建立了平板式压电六维力传感器的静态灵敏度模型和动态固有频率模型，此模型可作为此类传感器优化设计的理论指导依据，为此类传感器的优化设计奠定了理论基础。　　 (4)根据传感器的实际运用工作状况，运用Solidwork、ANSYS等大型软件建立了基于ANSYS的有限元模型，研究了平板式压电六维力传感器的仿真方法，全面分析了传感器样机的灵敏度、静态C矩阵、静态维间耦合度、各向同性度等静态特性和固有频率、幅频特性、动态C矩阵、动态维间耦合度等动态特性。　　 (5)结合传感器的灵敏度和固有频率的数学模型数字计算结果和ANSYS的仿真结果，开展了对两种模型求解结果一致性的评价方法研究，提出了用倍频系数误差评价两种模型一致性的思想，印证了两种模型的有效性；结合基于机理建模方法得到的数学模型，讨论了传感器各个部件参数对传感器静态灵敏度和固有频率的影响规律。　　 (6)提出了基于平板式压电六维力传感器的静态、动态标定方法，研制了传感器动态、静态标定设备，建立了实验系统，开展了相关实验，实验验证了传感器设计理论、基于机理建模方法建立的数学模型和基于ANSYS软件的有限元仿真方法的正确性，分析得到了影响传感器维间耦合的因素，推导了相关数学表达式。　　 本文的研究工作为平板式压电多维力传感器的研究开发奠定了理论基础，为评定六维力传感器的传感特性具有指导意义。