随着近年来计算机科学与信息通信技术的发展,沉浸式环境下的交互成为了人机交互领域新的研究热点之一,并且在科学可视化领域引起了更多的关注。力触觉作为一种有着直接能量交换与信息传递的感官,在自然交互中起着十分关键的作用。目前结合力触觉渲染的沉浸式交互方法的研究受限于研究场景与力反馈硬件设备的约束,对反馈力的计算还需优化,交互方式与交互界面设计还不够人性化与功能化。因此,研究设计一种基于力触觉渲染的、支持多自由度灵活操作的、对复杂接触面反馈力计算连续平滑的沉浸式交互方法是一个对于人机交互与科学可视化领域研究有价值的课题。本文基于以上课题,深入研究了在沉浸式环境下的力触觉交互方法。主要工作如下:1)针对多设备坐标系,多坐标系层级的交互,提出了解决方案。2)遵循虚拟现实交互设计的SOMM范式,设计了一个交互界面系统,解决了沉浸式环境下,交互方式单一、没有交互反馈信息等问题。3)优化了基于约束的反馈力计算模型,提出了凹面碰撞检测的解决方案。在保证沉浸式环境下力触觉交互稳定性的同时,大幅提升了力触觉交互体验的真实性和接触碰撞检测精度。4)分别从基本操作、复合操作、虚拟装配操作、堆叠操作4个方面对本文的方法与头盔标准套件手柄进行了对比实验,验证了本文方法的有效性。总之,本文的研究内容是一个相对于目前人机交互方法有明显优势的、基于力触觉渲染的沉浸式交互方法。本文所提出的交互方法支持多自由度的力触觉交互,改进了传统反馈力计算模型,并且针对于复杂的三维模型交互作出了优化,为力触觉渲染在虚拟现实中的应用提供了参考。