触觉传感器是智能机器人技术研究和发展的主要方向,三维指尖柔性触觉传感器可以感知三维空间的全力信息,是灵巧手智能化重要传感器之一。智能灵巧手主要包括六维腕力传感器和三维指尖柔性触觉传感器,迄今为止,国内外许多专家学者对六维腕力传感器的研究已较为深入,但对三维指尖柔性触觉传感器的研究还略有不足。随着工程上对智能灵巧手抓取稳定性和可靠性的要求越来越高,获取三维指尖柔性触觉传感器冗余信息显得尤为重要。本文运用三维建模和3D打印技术,制备了具有冗余信息的三维指尖柔性触觉传感器的实物样品；基于弹性力学理论,融入最小二乘原理,建立了三维指尖柔性触觉传感器轴向力和切向力的数学模型,揭示了触觉感知机理,为触觉检测方法的确立奠定了理论基础；依据本文拟定的触觉信息检测方案,设计开发了传感器信号转换和放大电路,采用自动匹配模拟开关产生电荷注入效应的P控制器,有效克服了寄生电容抑制的关键技术难题。本文的主要工作包括以下四个方面：1)采用matlab计算工具,ProE三维造型软件,建立了三维指尖柔性触觉传感器的数学模型,运用3D打印技术,制备了传感器机构和传感器单元样品；2)基于弹性力学,建立了三维指尖柔性触觉传感器轴向力的数学模型,结合压电理论,分析了PVDF压电膜静态电荷泄漏问题,借鉴预失真器理论,建立了能补偿低频失真的后失真器模型；在切向力方向,采用工程力学中梁弯曲变形理论,计算出传感器连杆的挠曲线方程,融入最小二乘方法,拟合出传感器单元的受力曲线,通过比较两者的曲线方程,求得传感器所受的切向力。3)采用电容放大器,组建了微电容转换电路,运用PID控制策略,设计了一种P控制器,用于自动匹配模拟开关产生的电荷注入效应,有效克服了寄生电容抑制的关键技术难题；最后通过详尽实验分析了寄生电容产生的原因。4)探讨了电容电极和电介质的几何分布对传感器灵敏度的影响,设计出一款能提高传感器灵敏度的蝶式平板电容结构,提出一种新颖的检测策略,有效抑制了三维触觉传感器单元的维间耦合。本文主要创新点有：1)建立了一个能补偿低频失真的后失真器模型,解决了PVDF压电薄膜测量低频信号失真大,泄漏快和阻抗匹配难等问题。2)设计了一种P控制器,用于自动匹配模拟开关产生的电荷注入效应,有效克服了寄生电容抑制的关键技术难题3)提出的新型检测策略和新型结构能有效提高传感器的灵敏度,消除了传感器正压力与切向力的耦合效应。