力触觉是机器人获取外部数据的一个重要方式,能够帮助机器人感知接触力信息并执行复杂任务。当前单维力触觉传感器的研究已经有了很大的进展。然后,鉴于多数物体表面结构复杂且不平坦,仅测量单维力,难以满足智能机器人对触觉传感的要求。因此研究接触面上的空间三维力信息进而获取接触物体表面特性（如材质、粗糙度等）十分必要。本文研究了一种基于Ecoflex电容式三维力柔性触觉传感系统。该系统包括柔性三维力传感器和信息采集系统两部分。其中,柔性三维力传感器由平行平板电容阵列和Ecoflex弹性介电层组成,介电层的压敏形变转化为阵列电容的变化。利用实验数据拟合理论公式可解耦空间力的大小和方向,从而实现检测三维力的目的。与传统三维力传感器相比,本文在固体Ecoflex中引入空气腔,并从仿真和实验两个方面研究了空气腔数量对传感器灵敏度的影响,结果表明空气腔的存在极大地提高了传感器的灵敏度。在信息采集系统方面,本文使用低漂移、高信噪比的交流放大器将传感器阵列电容转换成电压,并利用电容的快速充放电,实现了精准的电容测量。为了验证三维力传感系统在触觉感知领域的可行性,本文利用该系统测量了不同材料表面（例如砂纸、布料、桌面）的摩擦系数,以及抓取过程中的空间三维力分布情况。本文结果表明,在柔性三维力传感器中引入25个（5×5）空气腔结构,传感器的正向力灵敏度比固体传感器的正向力灵敏度提高了 4.0倍。此外传感器的迟滞误差为1.6%,表现了较低的迟滞性。在施加和释放50次2.8N的力后,传感器仍然可以恢复到初始电容值,展现了传感器具有良好的重复性。另外传感器有较快的响应时间（261 ms）和恢复时间（255 ms）。此外,信号采集系统测量电容的范围在0～3 pF之间,测量电容的灵敏度为0.914 V/pF,测量电容的噪声在0.002pF以内,测量电容的误差不超过2.3‰,表明了本文信息采集系统具有测量范围广、测量灵敏度高、噪声低、误差较小和抗杂散性的优点。