多维腕力传感器是机器人的关键部件,机器人在感知外界环境时,腕关节需要将机器人所感知的力信息反馈给机器人,再根据反馈信息施加精准力,使得机器人能执行更为精细的操作。由于安装于机器人腕部的多维力传感器是机器人手臂与执行器之间力信息高精度控制反馈的关键所在,而维间耦合、电磁干扰是影响多维力传感器测量精度的主要问题。针对此问题,研究者们基于电信号、光信号的传感原理设计了各类多维力传感器,开展了一系列用于机器人关节控制反馈的多维力测量研究,仍然存在着不能同时兼顾电磁干扰、敏感元件较多、布线复杂及维间耦合严重等问题。因此,本文开展了基于光纤布拉格光栅的多维腕力传感器的相关研究,主要研究工作如下:（1）基于光纤布拉格光栅应变传感理论及简支梁变形理论,提出了分离式感知三维力传感机理,建立了平面二维力和空间三维力传感理论模型,揭示了光纤布拉格光栅波长漂移与空间多维力的映射关系;基于光纤布拉格光栅温度传感理论,结合光纤布拉格光栅不同封装方式及温度补偿方法,研究了光纤布拉格光栅多维力传感器的温度补偿原理。（2）针对机器人腕部平面二维力测量,设计了一种十字梁式光纤布拉格光栅二维力传感器。分析了十字梁结构弹性体的应变分布特性,揭示了光纤布拉格光栅传感元件最优布设位置;搭建了静态实验标定平台,开展了不同方向下单维力加载实验和二维力加载实验。实验结果表明,传感器单维力测量灵敏度最低约为7.464pm/N,非线性误差最大约为2.53%,维间耦合误差最大约为1.01%,重复性误差最大约为5.828%,传感器在平面不同方向上的力测量误差最大为4.4%,方向角误差最大为2.7°。（3）针对机器人腕部空间三维力测量,提出了一种分离式感知结构的光纤布拉格光栅三维力传感器。分析了三维力传感器弹性体的应变分布特性、应变输出耦合,揭示了敏感元件的及补偿光栅的布设位置及传感器各方向的维间耦合关系;开展了不同方向下单维力加载实验和温度补偿特性实验,实验结果表明,传感器的最大维间耦合误差约为4.73%,最小维间耦合误差约为1.10%,温度补偿范围为25～90℃。（4）针对多维力传感器存在维间耦合问题,基于耦合误差建模理论,采用分段三阶拟合的数据解耦算法对所设计的三维力传感器进行解耦试验;试验结果表明,解耦后,传感器的Ⅰ类误差值最大约为2.19%;Ⅱ类误差值最大约为0.34%。