触力觉感知是机器人智能交互和柔性作业的重要决策依据，在人机协作、运动控制、医疗健康等各种领域都有广泛的应用。然而，现有触力觉感知技术仍然存在一些挑战问题：在系统设计方面，现有技术对皮肤触觉感知机理的借鉴尚不充分，导致相关指标难以满足实际需求；在信息表征方面，现有技术主要基于数据驱动的方法从原始输出信息中获取触力觉信息，易受异常数据影响，且信息转换过程可解释性较差。本文在科技部国家重点研发计划青年科学家项目“血管介入手术机器人精准感知与智能操控关键技术研究”(2023YFC2415100)等课题的支持下，针对当前触力觉感知技术存在的问题，围绕仿生触力觉感知系统设计与多维度信息表征方法开展研究。本文的主要内容和创新点如下：(1) 针对仿生触力觉感知系统的构建问题，提出了一种模拟皮肤触觉感知机理的仿生感知系统设计方案。首先，通过深入分析人体皮肤触觉感知机理，总结了在感知过程中起到关键作用的皮肤微观结构(默克尔细胞、鲁非尼小体以及微型双面凸起结构)与触觉响应机制(层间互锁机制以及局部预处理机制)。其次，开展了针对性仿生设计，基于高弹性硅橡胶、微型磁铁以及高精度霍尔器件，从形态学角度模拟皮肤微观结构，从功能学角度模拟触觉响应机制。最后，基于三维打印与层叠浇筑技术，构建了仿生触力觉感知单元，验证了设计方案的有效性。(2) 针对仿生触力觉感知系统的磁场-位移信息映射关系构建问题，提出了一种基于海尔贝克阵列的可解释性映射关系构建方法。首先，引入一种特殊的永磁体排布方式——海尔贝克阵列(HalbachArray)，对仿生触力觉感知系统中的永磁体进行排布，实现了内部磁场的均匀化。其次，基于磁学方程与压缩后面积不变假设，给出了解析表达式，建立了磁场信息与系统位移量之间的解析映射关系。最后，在仿真环境与真实环境中进行实验，验证了本文的方法能够精准分析受力形变后感知系统内部的磁场。与已有方法相比，本文的方法具有更高的分析精度，证明了该方法的优越性。(3) 针对仿生触力觉感知系统的位移-触力觉信息映射关系构建问题，提出了一种融合动态杨氏模量(DynamicYoung’sModulus)的位-触信息映射关系构建方法。首先，基于弹性应变能密度函数，给出了动态杨氏模量的计算方法，实现了感知系统非线性压缩刚度的定量描述。其次，将所提出的动态杨氏模量与现有的弹性力学理论相结合，推导了解析表达式，分析了柔性触力觉感知系统与外界交互过程中，系统位移量与触力觉信息之间的解析映射关系。仿真与真实实验表明，本文的方法可有效分析感知系统的形变过程，显著优于现有的解析方法或者数据驱动方法。(4) 针对仿生触力觉感知系统的多维度信息表征问题，提出了一种基于磁偶极子模型(MagneticDipoleModel)的触力觉信息解析表征方法。首先，基于磁偶极子模型逆向推导了触力觉感知系统输出的多维度磁感应强度与多尺度位移量之间的对应关系。在此基础上，结合动态杨氏模量，构建了多尺度位移量与多维度触力觉信息之间的映射关系。通过上述两步，实现了触觉信息的可解释性表征。仿真与真实实验表明，本文的方法优于传统数据驱动方法，适用于多维度触力觉感知。