针对机器人运用场景,其发展已趋向于小型化、家用、医疗领域等;协作机器人作为机器人关节力反馈的研究的主要载体,其关节力感知能力是指其对外界力信息的感知和测量能力,是其完成力交互与力控制的基础;在此之前,通常采用模块式关节力矩传感器来感知关节力,但要解决机器人的整体刚度和模块式关节力矩传感器的定位精度,还需要进一步的研究;而作为关节驱动部件的谐波减速器,则是最好的载体。本文以礼帽型谐波减速器为主要研究对象,采用Abaqus有限元仿真为主要分析方法探究柔轮变形与应力分布情况和变化规律,在此基础上设计了一力反馈谐波减速器并进行动态试验加以验证其精度,具体工作内容如下:（1）对谐波齿轮传动与谐波减速器的组成和工作原理分别进行了解释阐述,推导了各谐波传动形式的传动比计算公式;以谐波齿轮传动的基本原理和假设为理论基础,建立各构件几何关系模型,推导谐波齿轮传动的转角关系;以波发生器轮廓曲线作为输入参数,提出基于齿轮齿条运动轨迹映射与Wills定理的共轭参数驱动的谐波传动齿廓设计方法。（2）以礼帽型谐波减速器SHF-25-100为例,分别建立其含等效凸轮和含柔性轴承的三维装配模型,利用有限元法进行仿真分析;对比了两种有限元模型分析出的径向变形与实验测量出的柔轮径向变形,验证了含有柔性轴承的完整谐波减速器有限元模型对于有限元仿真分析结果准确性的必要性;进一步分析了柔性轴承在不同载荷下的应力与变形变化规律,探究了不同负载扭矩下刚轮与柔轮啮合齿对数和最大啮合压力随着负载扭矩的变化规律以及柔轮杯底和筒壁上应力与变形分布情况,为寻找力反馈谐波减速器的力矩传感器的测量位置提供一定的理论依据。（3）阐述了力反馈谐波减速器实现力矩测量的基本理论,根据其结构特征、工作环境等分析柔轮在负载扭矩下产生的应变以及柔轮椭圆变形引起的应变,选择电阻式应变片作为力矩传感器并通过电桥补偿法消除了椭圆变形产生的干扰信号,探究了柔轮所受的力矩载荷T与惠斯通电桥的输出电压Uout之间的数学关系;进一步分析了柔轮杯底以及筒壁处在加载不同载荷下的应变分布情况,寻找其线性变化区域布置应变片贴片位置,根据有限元分析结果可知相比于柔轮杯底,柔轮内壁中间用作柔轮力矩应变的测量位置更加合适,为后续进行实验验证提供了理论依据。（4）设计了一套力反馈谐波减速器测试实验平台,对所设计的力反馈谐波减速器进行精度测试实验并对得到的实验数据进行数据处理,通过换算应变采集数据为扭矩值,与力矩传感器所得实际值进行对比分析,得到其相对误差与绝对误差;实验结果表明,所设计的力反馈谐波减速器具有较高的测量精度,测量的相对误差小于7%,绝对误差小于5.6Nm。