机器人多维力传感器通常安装在机器人的手腕或者脚踝,可以感知外界的接触力,是机器人重要的外部传感器之一。机器人多维腕力传感器可以使机器人准确的控制其位姿及运动状态,这就要求传感器要有较小的维间耦合、良好的静动态性能、较高的灵敏度等。采用光纤Bragg光栅作为敏感元件,使传感器可以在强电磁干扰以及高湿高盐等恶劣的环境中使用,以满足机器人在特殊场合中的要求。首先对两种基于光纤Bragg光栅的多维力传感器弹性体模型进行研究,采用ANSYS有限元分析软件对多维力传感器的弹性结构体进行了静态、模态以及瞬态的仿真分析。根据静态的仿真分析,获取传感器在受到各方向的单维力/力矩时,弹性体的应力应变情况。对传感器弹性体进行模态分析,得知弹性体的振动特性,给出了前六阶的固有频率及振型。对弹性体进行瞬态分析,得出在动态载荷下弹性体结构的变形情况。其次设计了基于光纤Bragg光栅的测力系统的整体方案,详细介绍了系统硬件部分用到的ASE光源、FBG、光环形器、光纤连接器等主要器件。通过FBGA解调模块将光信号转化成电信号,再由控制电路对数据进行采集,上位机和硬件之间的通信由USB口实现,以此将数据传送给上位机进行处理。上位机界面包括上位机管理和网页监控两部分,并且这两部分数据是通过数据库进行传送的。最后定制弓形梁弹性体,搭建实验系统,根据实验室的条件,对弓形梁弹性体进行模拟实验,确定了光纤Bragg光栅的中心波长变化量与力之间的拟合关系,得出灵敏度,并证明了其具有较好的重复性和稳定性,从而证明该系统可行。