毫克级扑翼微飞行器因尺寸微小、灵活机动,可以完成大型飞行器无法完成的任务而具有广阔的应用前景。其基于高频拍翅的升力机制具有振动非线性、多自由度力和力矩耦合等特征,有效升力/力矩为mN/μNm量级,难以用现有力/力矩传感器准确测量,给扑翼微飞行器的测试与控制带来一定的困难。为了解决这一问题,本文设计了面向毫克级扑翼微飞行器的多自由度力-力矩测试系统,该测试系统可以同时测量毫克级扑翼微飞行器所产生的力和力矩,通过实验测试验证了该测试技术的可行性。首先,本文总结对比了国内外相关测试技术的发展水平,在研究扑翼微飞行器的多自由度力与力矩产生原理的基础上,提出了基于对称十字梁柔顺机构的力-力矩传感器理论模型,并开展了误差分析。然后,通过选择合适材料和结构参数实现了该力-力矩传感器原型样机的结构设计、仿真验证、加工装配和标定测试。原型样机可同时测量力和力矩,验证了理论模型的可行性。然而该样机过于精简的设计,导致其力矩测量灵敏度较低、装配误差大、系统调试困难。针对这一问题,本文基于多层材料叠合、平面一体化成型工艺对传感器进行了进一步优化。优化后的力-力矩传感器由多层材料经过真空叠合和激光切割工艺同步一次成型,结构参数设计更为灵活,实现了力矩灵敏度可调;采用柔性铰链限位结构实现了力-力矩传感器镜像装配工艺,并采用FPC工艺实现电极导通,提升了装配精度;通过引入压电微动复合梁结构实现了传感器结构位置的微调,降低了系统调试的复杂度。最后,通过搭建扑翼微飞行器力-力矩测试系统,本文对传感器原型样机和优化后的样机进行了性能对比。原型样机的测力灵敏度为0.32μm/mN,测力矩灵敏度为0.13μm/μNm,系统带宽504.40Hz。优化后样机的压电微动梁调整灵敏度为24.69nm/V,实现了系统结构和位置的微调,二者均能满足毫克级扑翼微飞行器升力和力矩的测量要求。通过搭载一类毫克级扑翼微飞行器,利用该力-力矩测试系统对飞行器产生的升力和多自由度控制力矩进行了测量,验证了扑翼微飞行器多自由度力与力矩的产生机制。本文着力解决毫克级扑翼微飞行器同时测力和力矩困难的问题,提出了一类基于结构-电路平面一体化工艺、镜像对称装配工艺及压电微动梁系统调整方法的多自由度力和力矩测试系统,为今后的扑翼微飞行器高精度测试和可控飞行提供参考。