本文主要对面向重载应用的并联六维力传感器进行理论、仿真及实验研究,从构型综合、理论建模、仿真分析、模型重构理论研究、样机设计及测试等多方面系统地展开研究,为并联六维力传感器在重载领域的应用提供理论依据及设计基础。首先,通过对可实现重载六维力测量的并联机构构型综合,提出多种具有不同承载结构的并联六维力传感器。最终确定以采用混合分支轮辐式布置的柔性并联机构做为本文的研究对象。通过螺旋理论建立所提出的几种轮辐式并联六维力传感器的数学模型并讨论了构型可行性。其次,利用柔性串联支路的变形叠加原理,对单个柔性串联测量分支进行刚度建模,得到柔性串联分支及承载分支的刚度矩阵。基于弹性体小变形假设理论及柔性并联机构的位移协调思想,构建传感器整体的解析刚度模型,以此为切入点,最终建立能够揭示重载力感知机构测力本质的测力分支与外载之间解析力学模型。再次,利用有限元仿真对重载并联六维力传感器的性能进行研究。分析了主要构型尺寸对传感器灵敏度的影响规律,提出了适用于重载并联六维力传感器的灵敏度等效指标,为了达到传感器较高的测量灵敏度,以此灵敏度指标为优化目标对传感器主要结构参数进行了优化,利用虚拟样机技术对重载并联六维力传感器虚拟标定并分析。最后,重点研究了并联六维力传感器的模型重构理论。一方面,以数值的方法建立柔性并联机构受外载影响的重构刚度模型;另一方面利用多约束柔性并联机构的多测量模型特点,提出面向多任务需求的自适合测量模型重构理论,充分利用了采用冗余并联机构传感器的多测量模型的特点,为传感器的多任务应用提供理论基础。最终,研制了具有重载柔性混合分支并联六维力传感器样机,搭建了重载并联六维力传感器的标定测试平台,并进行标定测试及性能分析。