过去的十多年间,微操作技术得到了长足的发展,其应用已经广泛涉及到微系统、生物工程、医学等领域。当前,大多数情况下只是在视觉伺服控制下进行微操作,在操作过程中,由于不能获取有效的微力反馈信息,很难实现高精度和可靠的控制。微夹持器在操作过程中直接与物体、周围环境接触,存在复杂的交互力。针对现有的微夹持器不能检测有关力的信息,或只能感知一维力信息的不足,研制了一种集成3-D MEMS传感器的微夹持器。在参阅了国内外大量微夹持器、微力传感器的文献的基础上,从微观领域的实际情况出发,以驱动方式为根据,提出了一种集成3-D微力传感的微夹持器的结构原型。对基于柔性铰链的微位移放大机构进行数学建模、力学分析,并利用有限元软件仿真,实现参数优化。为满足微夹持器的需要,设计了半导体压阻式MEMS微力传感器,分析了微力传感器的工作原理,对其结构形式进行了建模、分析,求取了结构的最优参数;给出了压阻式传感器的基本设计原则,选择了合理的材料,以力学分析为根据,确定了力敏电阻条的位置,并对电阻条进行了设计,介绍了微机械制作技术,给出了传感器芯片制备流程。针对传感器测量力极小的特点,采取了利用悬臂梁加载、显微视觉测量的微力间接标定法进行传感器标定,设计了悬臂梁、标定装置,采用线性解耦方法,进行了标定实验,求解出标定矩阵,对传感器的静态性能进行了测试。集成了微夹持器,测试了微夹持器位移特性,获得了电压-位移曲线,通过夹持实验,验证了这种微夹持器方案切实可行。微夹持器是实现微操作的重要工具,集成多维力传感的微夹持器可以改善微操作、微装配的可操作性,并使夹持器末端以及物体得到保护。本课题的成功将有助于微操作的发展与应用。