多维力感知机构是一种能够将部件之间的作用力转换成可以被自动化设备识别的电信号的一种机构,在工业各种自动化设备中有着广泛的应用。微型多维力感知机构在一些尺寸要求比较小、精度要求较高的场合应用尤为广泛,例如对多维力感知机构尺寸要求有限制的操作手的末端,对多维力感知机构灵敏度要求比较高的微创手术机器人的末端等。传统的多维力感知机构都是采用应变片作为将机械信号转换为电信号的转换单元的,灵敏度较低,粘贴难度大。为此本文从灵敏度较高的电容转换单元入手,对微型多维力感知机构进行理论与实验研究。首先,本文通过对电容转换单元构型、综合,得到多种单一平面微型电容多维力感知机构。对提出的电容转换单元都进行了理论分析,得出其解耦方法,并对单一平面微型电容多维力感知机构采用Maxwell电磁仿真软件验证理论的正确性。其次,本文针对提出的微型电容多维力感知机构构型出两种弹性体:浮动梁式多维力感知机构弹性体和Stewart并联式多维力感知机构弹性体,并对这两种弹性体进行了理论分析,求解出了其多维力和微位移之间的映射矩阵。此外,本文对浮动梁式多维力感知机构弹性体进行了各向同性分析和优化,并以ANSYS软件验证上述理论的正确性。再次,针对微型电容多维力感知机构数据采集的方式,本文提出了以AD7746电容采集芯片为核心的数据采集方案,包括数据采集的硬件方案和数据采集的软件方案。为减少杂散电容的影响,本文又提出了卡尔曼滤波和均值滤波相结合的滤波方式,极大了提高了数据采集值的稳定性。最后,本文以单一平面微型电容多维力感知机构为例进行样机的制作,采用PCB打印技术来制作电容转换单元以及数据采集硬件电路,采用Microsoft visual studio与keil uvision5等工具编写数据采集软件系统。