本文主要对基于正交解耦各向同性构型的轮辐式并联六维力感知机构进行构型设计、刚度建模方法、有限元仿真等方面进行研究。重点对静刚度建模、非线性连续刚度建模、柔性球铰尺寸优化等刚度建模方法展开系统研究,为轮辐式并联六维力感知机构的刚度建模理论研究提供了新的思路和方法。首先,应用线矢量表达方法建立旋转构型轮辐式并联六维力感知机构的最简刚度模型,在此基础上,基于正交解耦约束条件确定分支方向及铰点位置,进一步构建六维力感知机构静力映射矩阵。该方法可以快速筛选所有各向同性构型的轮辐式并联六维力感知机构构型并加以总结归纳。其次,对上一章所筛选的冗余八分支六维力感知机构进行考虑柔性测量单元的静刚度建模。从柔性球铰和柔性梁单元的柔度矩阵出发,基于变形叠加原理建立柔性测量单分支刚度矩阵,在此基础上,基于变形协调条件和六维力感知机构最简刚度模型,建立柔性并联六维力感知机构整体刚度模型,进而构建出考虑柔性测量单元的冗余八分支六维力感知机构的测量点内力与六维外载力之间的静力映射模型。再次,针对柔性机构在受到较大负载时所产生的较大变形会对力感知机构的刚度模型产生较大影响的问题,提出一种基于迭代分步加载思想的非线性连续刚度建模方法。通过分段加载将机构的受力变形过程连续化,推导出考虑机构受力变形的静力映射矩阵。通过有限元仿真验证可以发现,非线性连续刚度建模方法相较于静刚度建模方法,在建模精度方面略有提升。最后,针对柔性球铰会在力敏感元件之间产生耦合误差的问题,对比基于理想球面副的力感知机构的映射矩阵,基于迭代法深入分析柔性球铰关键尺寸参数对力感知机构测量精度所产生的影响规律,筛选最优尺寸参数,并通过有限元仿真验证优化的有效性。最终,对优化过后的六维力感知机构进行了虚拟标定及误差分析,绘制了传感器产品效果图。