随着传感技术的发展,医疗器械、假肢等设备的柔性、精密性、智能化已成为领域关键问题。柔性压力传感器作为一类核心传感部件,应满足各种应用场景的多维力感知需求。其中,柔性三维力传感器通过对材料进行结构设计,可以识别力的大小和方向,进而实现对传感对象的精细感知与控制。目前,限制柔性三维力传感器应用的主要挑战是器件微型化和阵列化。本文基于填充型导电复合材料,采用喷涂及激光直写复合工艺,制造了互锁型和图案型两类柔性压阻式三维力传感器。主要研究内容如下:（1）石墨烯复合材料成膜工艺及性能。探究了聚氧化乙烯（PEO）基体溶液粘度对静电喷涂形貌的影响,低粘度（0.6wt.%）PEO溶液雾化过程可控性高,成膜后形貌均匀。分析了喷涂工艺参数对成膜均匀性和膜厚的影响,确定柔性基板加热温度为50℃,喷涂电压为5.5 kV。最后表征了石墨烯-聚氧化乙烯（GPEO）薄膜电学和压敏特性,静电喷涂工艺可通过材料配比和工艺参数稳定调控薄膜电阻和体压阻性能。（2）柔性互锁型三维力传感器设计制造与测试。设计并制造了互锁半球型结构并建立了接触电阻模型,器件可实现微型化和阵列化并成功应用于机械臂抓取感知。探究了石墨烯填充浓度、喷涂时间对半球形薄膜接触电阻的影响规律。通过测试半球结构单元的接触压阻确定石墨烯填充浓度为60 wt.%,喷涂时间为40 min。结合有限元方法分析负载下互锁结构接触面积变化规律,确定互锁半球半径为1 mm,接触角为45°。传感器法向灵敏度最高为6.33kPa-1（0～3.0kPa）,切向灵敏度最高可达2.43 N-1（0～0.9 N）,响应时间为59 ms,切向力的角度分辨率为30°,并具有稳定的循环负载输出。（3）柔性三维力传感器结构优化及解耦分析。基于互锁型结构在大变形条件下的稳定性短板及解耦困难,提出优化后的2D图案型三维力传感器结构,阐述了该结构的检测机制。结合有限元分析柔性基体变形过程的应力分布,确定了单元位置布局。对压阻单元进行了性能测试,传感器具有极低检测限（8 mg）,合理响应时间（310ms）和循环稳定性（1500次）,并验证三维力传感器检测能力,最终建立三维力偏转变形解耦模型。