力反馈设备作为一种人机交互设备,不但可以以自然行为方式向计算机传递信息,而且可以向人施加反馈力,具有其他终端交互设备无法比拟的优势,被广泛的应用于游戏和虚拟现实系统。然而国内力反馈技术与国外相比存在较大的差距,国外不仅推出了几个系列实用化、商业化的力反馈设备,还搭建了虚拟实现的平台,而国内没有推出一款商业化的力反馈设备,且国内开发、研究虚拟现实系统大部分都是基于国外的系统平台。本文选取力反馈设备中的多维力传感器和控制器作为研究对象,针对力反馈设备中的多维力传感器体积小、重量轻、精度高等特点,提出了一种新型的三维力传感器设计方案;针对力反馈设备控制器控制电机多、传感器多的特点,设计了一款力反馈设备专用的控制器。在借鉴国内、国际多维力传感器结构设计的基础上,提出了一种新型的三维力传感器结构,论证其对三维力解耦的可行性,设计出了与之配套的信号调理系统,完成了该三维力传感器静态标定。为了实现该三维力传感器的静态标定,设计了一个新型、灵巧的标定台。用TI公司生产的高性能TMS320F2812 DSP作为核心控制芯片,设计出了该力反馈设备的控制器,实现了三台直流电机电流的PI控制,手柄位置、姿态的检测及与上位机的通信。对三维力传感器的信号调理电路和力反馈设备控制器的各个功能模块给出了详细的电路图,并对各个电路进行了详尽的分析。在CCS3.3上实现了控制器主程序及各个功能模块程序的编写与调试。