空间舱外大型机械臂是用于空间作业的多自由度执行机构,是完成空间在轨服务、深空探测的主要载体。而安装于机械臂腕部的多维力传感器,是其感知外界信息的最重要的传感器,也是对它进行力控制和遥操作的关键元件,更是实现上述目标的基础。然而,空间作业这样的特殊背景,给多维力传感器的设计带来了巨大的挑战。一方面,太空任务要求多维力传感器具有大量程、高刚度、高灵敏度；另一方面,传感器应具有更高的可靠度以适应太空环境。本文设计了针对空间舱外大型机械臂的六维力传感器,并集成了采集系统、开展了静态标定实验、研究并实现了解耦算法,最终使传感器各项性能达成了指标要求。本文根据应用背景和技术指标设计了传感器弹性体的结构。采用十字梁结构实现对空间力和力矩的感知,利用ANSYS软件进行有限元分析并优化尺寸。然后根据装配要求设计了具有抗过载能力的装配结构。与传统传感器的分离设计方式不同,本文设计了可以集成到传感器壳体内部的硬件采集系统,实现传感器信号的本地数字化,从而便于与空间机械臂这样的复杂系统的集成。为了提高可靠度和应用的灵活性,设计了高速和低速双通道采集电路。为了提高传感器精度,开展了传感器的标定实验和解耦算法的研究。首先设计了新型的标定系统,来提供大量程、高精度的力和力矩源。再利用此标定装置进行了标定实验。然后根据本传感器耦合误差的特点,设计了两种解耦算法。一种是基于空间划分和动态矩阵的静态解耦算法,简称在线解耦算法,它将配合硬件系统的低速采集通道使用。该算法解耦运算简单,但解耦精度较低。另一种是基于BP神经网络的非线性静态解耦算法,简称离线解耦算法,它将配合硬件系统的高速采集通道使用,解耦运算复杂但精度较高。最后对标定数据进行解耦和误差分析。实验结果表明,传感器的设计符合技术指标要求,具有良好的精度和可靠性。