多维力传感器是实现机器人类人化和智能化最为重要的一种传感器,它是工程力学检测和机器人运动控制的基础。随着机器人技术的发展,多维力传感器的应用范围已经越来越广泛,如:机器人、制造业、医学、体育比赛、航空航天等。本文研究和设计了平板式压电三维力传感器,给出了传感器的结构,工艺,数学模型,综合运用计算分析与仿真分析对传感器特性进行分析;设计了多维力传感器的标定装置。本文主要完成了以下几方面工作:①分析研究多维力传感器与传感器静动态标定的国内外发展概况,②选用石英作为压电敏感元件,完成了平板式压电三维力传感器的结构设计。并对该传感器的数学模型进行详细的推导与分析,结果表明该平板式压电多维力传感器具有结构简单、加工制作容易、体积小、灵敏度高、固有频率高、受温度影响小、极间干扰小、能有效抑制系统误差和随机误差等优点。③运用有限元分析软件ANSYS对平板式压电三维力传感器的设计模型进行了仿真分析,研究传感器的静态、模态性能指标:灵敏度、维间干扰、转换效率、固有频率,验证了传感器设计的合理性。④对传感器的计算分析与仿真分析做了对比研究,对计算分析采用修正系数的方法弥补了在计算分析过程中对传感器模型简化产生的误差。⑤通过对常用力传感器的标定设备的研究分析,依据砝码标定装置的原理,设计了具有通用性的多维力传感器的静态、动态两用砝码式标定装置。本文的研究工作为平板式压电三维力传感器的研制提供了重要理论依据。