多维力传感器因其能够测量空间多维力的性质在加工、制造以及检测等各种领域中有着广泛应用。近年来，能够在大加载面上测量大量程范围空间多维测力系统在航空航天领域需求迫切。目前，国内对多维力传感器的研究主要集中在微型、小量程领域，对于重载多维力传感器的研究较少。本文基于过约束并联结构具有高承载能力特点，提出了一类二力杆式过约束并联结构多维力传感器，建立了该传感器结构一般数学模型。在此基础上，采用超静定结构求解方法建立了考虑各测量分支刚度时传感器数学模型。此外，还建立了考虑各分支球铰连接处摩擦情况下传感器数学模型，并进行了仿真计算。对该二力杆式过约束并联结构多维力传感器进行了构型设计。分别提出了维间弱耦合球接触式以及空间大跨度绳牵式过约束并联结构多维力传感器构型，建立了各种构型传感器数学模型并进行了力映射及测量仿真计算。针对提出的二力杆式过约束并联结构多维力传感器，分析了其自容错特性。在此基础上，对二力杆式过约束并联结构多维力传感器进行了空间六维力复合加载下的仿真计算。对本课题组研制的重载过约束并联结构四维力传感器、标定台以及数据采集系统进行了介绍，制定了单维和复合标定实验流程并进行了标定实验，分析了几种加载情况下各测量分支的受力状况并得到该传感器的测量精度。本文在过约束并联多维力传感器的构型设计理论、自容错特性以及标定实验等方面的研究对于开展重载过约束并联结构多维力传感器的设计、制造及应用研究具有一定的参考价值。