虚拟柔性制造系统是将柔性制造与虚拟实验技术相结合的虚拟实验系统,虚拟实验技术具有无危险、可重复、试验费用低的优势,特别适用于复杂机械系统的研究与开发,是工程界与学术界研究的热点。然而,要满足虚拟实验系统在沉浸感、交互性和实时性方面的要求,还有诸如人机交互接口、实时通信、碰撞检测、图形建模、过程控制、立体显示等许多技术难点需要克服,该领域的研究工作处于起步阶段。本文对虚拟柔性制造系统的关键技术进行研究,在理论和实用方面均有一定的价值。本论文以柔性制造系统为研究对象,首先利用Unity3D^[1]实现了大屏幕投影（Projection VR）沉浸式虚拟实验场景,然后对在虚拟实验中的手势识别技术、着色器技术以及碰撞检测技术等关键技术进行应用研究。选用光学传感器“厉动”为硬件,采用动态关键帧捕捉手势画面进行分割与确定,通过对指定三维手势的精准识别,再利用设计的虚拟实验系统接口,完成对手势动作识别与系统的控制与操作;为了提高系统图像的画质质量,利用着色器（Shader）技术分别对顶点的几何关系和片源颜色进行优化运算,取得了满意的效果;基于离散点集最优包围空间的算法,将体积稍大且特性简单的几何体（包围盒）来近似地代替复杂的模型,从而避免模型之间相互穿透,减少相交测试时系统资源的消耗,进行了在虚拟实验场景中的碰撞检测。最后,形成了虚拟柔性制造系统关键技术的集成。在所构建柔性制造虚拟实验系统中,操作者使用双手就可以自然的操作控制虚拟柔性制造过程中码垛机的工作过程,实现了虚拟柔性制造系统的设计功能,满足了系统对沉浸感、交互性和实时性的要求。本论文构建的柔性制造虚拟实验系统能够在虚拟试验场景中操控系统完成工作过程并进行虚拟设计,实时收集实验数据和验证实验结果,具有一定的实用性与先进性;利用手势识别技术使操作者在复杂虚拟实验系统中能够自然方便的对实验过程进行操作,符合人类自然操作的习惯,可以广泛地应用于控制过程复杂、多操作者参与、分布式的虚拟实验系统。