柔性压力传感器是一种用于感知物体表面作用力的柔性电子器件。该类传感器具有良好的柔韧性,可以贴附在不规则的物体表面进行压力检测。同时,传感器质量轻、便于携带,而且能够快速地恢复弹性形变,响应速度快。因此,柔性压力传感器件在医疗健康、机器人应用、生物力学等领域有着极为广泛的应用前景。特别是智能机器人、人造电子皮肤等领域的快速发展,对传感器提出了更高的要求,即传感器需要具备柔韧性,还需具备对空间三维力的检测能力。因此,柔性三维力传感器的研究具有十分重要的意义。柔性三维力传感器可以将空间内三维力转换为传感器内部参数变化,并通过解析公式得到x、y、z三个方向的力分量。按照工作原理的不同,柔性三维力传感器可分为4种类型:电容式、压阻式、压电式和电磁式。本文研究了一种新型柔性电容式三维力传感器,该传感器由4个相同的电容器单元组成。我们结合传感器的对称性和电容定义式,解析获得垂直方向的正压力和水平方向的切向力。通过实验,我们对传感器的三维力灵敏度、迟滞性、重复性、响应时间等性能进行了分析。此外,本论文通过建立快速电容阵列的测量系统,以及基于Matlab中GUI界面的软件系统,实现了柔性三维力传感器在手写识别中的应用。在实验中,我们将快速测量电容阵列系统制作成PCB板。该系统先通过选通电路依次将传感器的4个电容器接入电容-电压转换电路,即把传感器的4个电容值转化为电信号,再通过峰值检波电路将交流信号转化为直流信号,然后利用AD采集电路将模拟信号转变为数字信号,最后通过蓝牙将数字信号发送到电脑端。在电脑端我们运用Matlab软件实现手写系统界面,对接收到的数据进行预处理得到三维力数据,再根据三维力数据控制鼠标在GUI界面实现字符手写。在该界面上,我们不仅可以通过传感器来控制鼠标的按下、移动和释放,而且可以选择画笔及其颜色、粗细,以及橡皮擦功能。此外该界面还包含了保存、清屏、退出等功能。实验表明,该手写系统能够有效地实现汉字的手写和手写过程中的强度识别,充分激发了该传感器在可穿戴领域的应用潜力。