具有临场感的遥操作系统可以在人难以靠近的高温、高压、强辐射、窒息等极限环境下进行复杂的作业。借助于遥操作系统提供的力觉、视觉临场感,可以使操作者真实地感受到机器人与被操作物体以及环境的相互作用,可以提高遥操纵作业的作业质量与作业速度。所以进行“具有临场感遥操作机器人的研究”具有十分重要的意义。本文结合国家自然科学基金资助项目“遥操纵6自由度液压并联机械手的力觉双向伺服控制”(编号:50475011)及教育部优秀青年教师基金项目“具有力觉反馈的远距离操纵工程机器人研究”,在广泛调研国内外临场感遥操作机器人的基础上,建成一个具有力觉和视觉临场感的主-从式遥操作机器人系统。该系统的主手采用自主研制的两自由度液压驱动异构力反馈操纵杆,克服了传统的电机驱动主手刚度过小,力反馈效果不明显等缺点,在国内的力反馈操纵杆研究领域迈出了开创性的一步。针对力反馈操纵杆采用液压驱动,操作者在正常情况下无法直接扳动该操纵手柄这一特点,在综合比较分析传统的力直接反馈型、力偏差型以及对称型三种双向伺服控制算法特点的基础上,提出了并列型以及改进并列型双向伺服控制策略,并进行了试验研究。为提高遥操作的视觉临场感,提出虚拟现实辅助遥操作的控制策略,不仅为操作者提供友好的人机交互界面,弥补单一视频反馈无线通讯伴随的图像抖动及模糊不清,而且在一定程度上缓和了遥操作系统中普遍存在的大时延问题所带来的不利影响。试验表明这种具有高度临场感提示的操作方式与单纯依靠从现场传来的视觉图像而进行的遥控操作相比,可以大大提高工作效率,用于抢险可以节约宝贵的时间。随着社会的进步与经济的发展,人们对抢险工作提出了越来越高的要求,具有临场感提示的遥操纵机器人系统将在未来抢险作业、海底资源开发等领域中发挥重要的作用,并创造出重大的经济效益与社会效益。