触觉感知是机器人实现高度智能化的重要基础,而目前机器触觉技术的应用远不如机器视觉技术,其主要原因就是现有的大部分触觉传感器还不能满足触觉感知应用的要求。因此,开发高性能的触觉传感器已经成为机器人技术领域的一个重要研究方向。力传感是触觉感知最基本的功能,为应对复杂多变的机器人操作环境,力触觉传感器正逐渐从刚性到柔性、从单维向多维演变。针对现有触觉传感器多为刚性或半柔性结构,以及限制较大的单维法向或单维切向的力检测能力,本论文在前期工作的基础上主要对电阻式和电容式柔性三维力触觉传感器的新型结构开展设计优化和分析验证研究。主要工作如下：(1)对本课题组提出的N型电阻式柔性三维力触觉传感器进行多物理场耦合有限元仿真计算。研究了单维法向/切向力和任意多维力与传感器模型输出电阻矩阵的变化关系,仿真结果表明该传感器模型能够有效的感知任意输入三维力的大小和方向。(2)利用BP (Back Propagation)神经网络技术对N型柔性三维力传感器的有限元仿真结果进行解耦,仿真结果证明该网络的输出能够准确地反应输入的三维力大小。(3)基于电容式传感器灵敏度高、稳定性好等优点,提出了一种全柔性电容式三维力触觉传感器模型。详细论述其工作原理,并根据位势理论对传感器敏感单元受力情况进行了理论推导。(4)利用有限元技术对全柔性电容式三维力触觉传感器敏感单元进行静电场和力场的多物理场耦合仿真分析,验证了理论推导结果。并针对传感器敏感单元受纵向力后电容变化小等问题,对传感器敏感单元进行改进,结果表明新的传感器敏感单元结构能够有效提高纵向力的检测灵敏度。最后,针对本论文研究所存在的问题,结合国内外机器触觉的研究现状和发展方向,介绍了后续研究工作的方向。