本文根据机器人六维力传感器的使用需求,针对已有六维力传感器在实际应用中存在的拆装不便、在线标定困难等问题,研制了用于测量重载的分流式三腿正交六维力传感器和轻质易拆装的分流式三腿并联六维力传感器。两种传感器具有载荷分流、高可靠性、易拆装、测力单元和传感器支架在线更换无需二次标定等优点。本文主要研究内容如下:结合并联式三分支结构和柔性铰链,设计两种能够实现载荷分流的传感器刚柔混联支架,使大部分载荷由框架承受,而支架上的测力单元仅承受少量载荷,同时分析支架受力特点,提出结构等效法建立两种传感器的静力模型,揭示了外载与测力单元之间的力映射关系。基于各柔性铰链的受力变形,建立两种传感器支架的刚度模型,并确定测力单元与支架的载荷分流比。建立分流式三腿并联六维力传感器整体刚度模型,应用有限元软件验证该传感器的静力和刚度模型。基于静力模型,通过数值算例揭示分流式三腿并联六维力传感器结构参数与传感器性能之间的影响关系,并应用有限元软件验证分析结果。设定优化目标和合理的结构参数取值范围,应用遗传算法优化传感器性能。加工装配分流式三腿并联六维力传感器样机,并通过分析支架强度确定样机各方向量程。设计传感器标定装置,开发标定实验的数据采集与处理软件,对样机进行线性静态标定和非线性静态标定。提出适用于分流式传感器的性能评价指标,基于标定实验结果评价样机的静态性能。分析分流式三腿并联六维力传感器样机固有频率、瞬态动力响应和简谐载荷响应,确定样机的工作频带和承受冲击载荷的安全范围。将CAD变量几何法应用在并联机器人腕部六维力传感器对操作工具的重力补偿中,并进行重力补偿实验,确定了操作工具和外载的重力和重心位置。