在机械仿生学研究领域中,对于蝗虫、甲虫、飞蛾等体型较小仿生原型产生的毫-微牛级力测试是不可缺少的环节。由于仿生原型体表形貌结构多为微纳尺度,极易遭受破坏,现有的微力测试系统在测试量程、测试精度、测试样本固定平台等方面并不能同时符合种类繁多仿生原型产生的毫-微牛级力的测试需求。因此本文研制了一种的毫-微牛级二维力测试系统,以在量程、精度、样本固定机构等方面符合测试需求。本文基于虚拟仪器LabVIEW研制了毫-微牛级二维力测试系统。系统硬件部分主要包括自行研制的测力传感器、实现测试功能及测试样本简便更换的附属机械机构、测力传感器输出信号调理模块SCXI-1520与能够完成A/D转换的数据采集卡USB-6351。平行双簧片悬臂梁作为测力传感器的核心部件,对其进行了理论计算以及模拟分析。随后对所研制的3种平行双簧片悬臂梁进行了标定,获取传输特性方程,结合电涡流位移传感器,最终获取测力传感器的量程范围以及分辨率,其弹性系数分别为220.62 mN/mm、160.74 mN/mm、50.37 mN/mm;量程范围0~800 mN,最高分辨率50μN。软件部分则利用虚拟仪器LabVIEW进行了毫-微牛级二维力信息采集系统的编写,由用户管理界面与毫-微牛级二维力信息采集系统显示界面2部分组成,实现了用户安全管理、参数输入与控制、数据采集图像显示与存储3个方面的功能。在完成毫-微牛级二维力测试装置、采集系统软件编写的基础上,进行了测力传感器的静态特性分析,其线性度(1.248%~2.303%)、滞后性(0.600%~0.857%)、重复性(0.803%~1.457%)均在标准范围内(≤5%),即测力传感器具备优异的静态特性,对测试结果准确度基本无影响。为检验所研制的毫-微牛级二维力信息采集系统功能,进行了20~30次仿生原型摩擦力、法向力、刺穿阻力的测试试验,并统一进行了数据运算分析。结果显示摩擦力(蝗虫爪尖—猪笼草滑移区)为17.23±0.19 mN、摩擦力(蝗虫爪尖—1200目砂纸表面)为10.28±0.41 mN、刺穿阻力(酸枣树钩刺—动物肝脏表皮)为331.25±3.97 mN,较小的方差表明所研制的毫微牛级二维力信息采集系统具有较高的稳定性以及准确度。测试结果表明系统能够准确采集仿生原型的毫-微牛级力,并能在界面窗口实时、直观的显示以及数据信息的保存,实现了机械仿生学研究过程中对仿生原型产生的毫-微牛级力的测试需求,为今后仿生原型的研究提供理论依据,具有一定的实际应用价值。