本文主要分析了碳系敏感材料的拉伸力学特性和拉伸-电阻特性。通过GEM模型分析和验证了炭黑/硅橡胶材料在拉伸过程中的电阻变化机理，揭示了炭黑/硅橡胶材料拉伸传感器的工作原理。基于碳系敏感材料的压阻特性和拉伸-电阻特性设计了一种柔-弹性阵列传感器，用于机器人关节等复杂部位。在硅橡胶中填充不同种类和不同组分的碳系导电材料，制备多组柔性导电复合材料。通过拉伸实验，分别分析了多组碳系复合材料的拉伸力学特性和拉伸-电阻特性。通过实验结合微观图对比了多组材料的拉伸率、拉伸量程、灵敏度、线性度等。基于导电通路理论的GEM模型，分析了炭黑/硅橡胶材料拉伸过程中电阻率和电阻几何系数对“正拉力-电阻特性”(PTCR)的影响。通过理论与实验，表明炭黑/硅橡胶材料的拉伸-电阻特性与填料的体积分数及拉伸长度相关，在一定的拉伸范围内(40%)，当炭黑的含量在渗流阈值附近时，电阻率的增大对PTCR效应占主导。随着炭黑体积分数的增大，电阻几何系数在PTCR效应中起主导作用。在一定填料含量范围内，PTCR效应也与拉伸长度有关，随着拉伸长度的增大，PTCR效应由电阻几何系数的变化占主导转变为电阻率的变化占主导。基于炭黑/硅橡胶的拉伸-电阻特性及压阻特性，设计了一种应用于机器人皮肤，能够测量压力和拉伸量的柔-弹性阵列传感器。设计并制备弹性电极结构的阵列传感器，使触觉阵列传感器可拉伸并弯曲，实现了传感器阵列的柔-弹性。同时将拉伸传感器嵌入压力传感器阵列中，制成一种新型的用于机器人皮肤的多功能柔-弹性传感器阵列，分析了传感器在拉伸和压力同时作用时的误差原因，实现了传感器阵列对拉伸量和压力的同时测量。