巨型重载制造装备是制造产业链中的基础装备,体现国家极端制造能力和制造水平,影响国民经济和国防建设重大工程的实施。巨型重载操作装备需要具备极端载荷条件下的多维灵巧操作能力,传感与测量是其控制系统的重要组成部分。在重载操作装备操作过程中,六维力测量以及实时力反馈是实现多装备协调操作控制、力顺应控制的基础。为了实现力反馈控制,要求六维大力测量,而如何实现轴上六维力的并联测量是首要解决的问题。本文选用动态性能良好的压电石英为力敏元件,设计了并联结构的六维力传感器。通过标定传感器面上六维力,来研究传感器面上测量六维力的性能,并进一步应用到测量轴上六维力,最后进行标定和解耦研究。首先,本文根据材料力学理论,创新推导轴上六维力的数学模型,并确定轴上六维力测量原理;通过三向力传感器的晶片集成,并基于理论力学理论,设计六维力传感器的四支点空间布局,进行六维力传感器的制作,并建立六维力传感器的力学模型。其次,设计了六维力标定装置,进行传感器面上六维力的标定,并进行了六维力耦合分析,建立了理性耦合矩阵,并对数据进行解耦分析。最后,根据弹性环原理,设计了传感器与轴的装夹机构,同时实现轴向和径向可调夹紧,并能达到并联连接和无损伤连接的要求;通过对力标定点的分析,对六维力传感器力学模型的修正,确定了轴上六维力输出关系;根据面上六维力标定路线,进行了轴上六维力的标定,并对数据进行解耦分析。结果表明了,该传感器不但能进行面上六维力测量,而且能对轴上六维力进行并联测量。