随着工业生产的不断发展以及人类对外太空的不断探索,国内外研究学者对机械臂操作性能提出更高要求,而影响机械臂性能的因素主要有以下三点:机械臂在运动过程中具有较大的惯性力,影响了接触力的辨识准确性;机械臂的柔性,使得机械臂末端执行器存在残余振动,影响系统鲁棒性;传统的测量方式中,速度和加速度信息一般通过对位置信息的微分来获得,其精度受采样频率影响较大。因此,传统的六维力传感器以及不能满足机械臂的性能要求,需要融合六维加速度信息才能进一步提升性能,十二维力/加速度传感器融合了六维的力/力矩和六维的加速度信息,可以应用于机械臂的阻抗控制、末端残余振动抑制、载荷和接触力参数的辨识、速度和加速度信息的感知以及接触碰撞检测等方面。首先,本文对十二维力/加速度传感器的整体结构进行了设计,在满足整体尺寸要求限制的情况下,为六维力模块和六维加速度模块留出足够的空间,并合理改进六维力测量模块弹性体的设计,对弹性体在单向力作用下的情况利用材料力学进行理论分析,在仿真软件中进行应力以及应变敏感区应变分析,确定应变变化规律,直观表示出各向力加载之间的耦合情况与安全性,分析结果显示所设计结构合理,然后对力测量原理以及误差补偿理论进行了阐述。其次,提出了一种新的加速度计布置方案并根据实际情况进行优化,对所设计的布置结构进行解耦计算及可行性分析;利用GDOP指标(几何精度影响因子)对传感器构型进行评价,反应不同传感器构型对于加速度测量精度的影响;对传感器进行冗余性分析,保证当每组中的一个线加速度计故障时,可根据其余的加速度计输出组成方程求解,保证加速度测量系统的可靠性,同时为故障检测和隔离提供了可能;结合matlab,simulink对传感器安装误差分析和测量误差进行分析,证实所设计布置方案的合理性。最后,本文设计了六维力和六维加速度传感器标定试验台,并进行解耦研究,给出了六维力传感器和六维加速度测量模块的标定方法。利用力传感器弹性体的应变分析数据,进行了仿真标定分析,得到了表示待测力与电桥输出电压关系的标定矩阵,以此进一步证实了弹性体结构较小的耦合性。