沉浸式虚拟现实技术是虚拟现实领域的一个新兴分支,在沉浸式虚拟现实系统中使用手直接控制物体,能够让人获得更加强烈的沉浸感。本文交叉运用虚拟现实、计算机图形学和机器人学等多个领域的知识,构建了沉浸式虚拟现实系统,并重点研究了虚拟环境当中手对物体的控制。根据真实环境中手对物体控制的特点,在虚拟环境中物体表示上本文提出了自己的模型。对于手,本文定义其与物体作用的部位集中在指尖之上,这种简洁高效的抽象方式,为研究手与物体之间的运动奠定了坚实的基础。对于虚拟物体,在Open Inventor模型文件的基础之上,本文定义了图元的概念并使用图元对物体进行了抽象,建立了分层的图元数据结构。这种新型数据结构的提出,使得系统能够了解指尖与物体之间细微的相对运动。为了能够动态精确跟踪物体和手指之间的位置关系,本文提出了邻域检查的方法,这种方法能够在物体几何结构比较复杂的情况下,快速高效的计算出手指和物体的接触点。为了进一步精确的反应手对物体的所用力以及物体和手之间的相对运动,本文提出了物体和手之间的新受力模型。整个受力模型分为法向力模型和切向力模型。通过切向力模型,系统能够模拟表面摩擦系数不同的物体。通过作用力模型和摩擦力模型的结合,系统能够了解手和物体之间发生相对运动的条件。通过本文所提出的受力模型,系统能够在各种扰动存在的情况下,使手对物体的控制更加稳定。作为整个交互过程的基础,本文重点对手的运动模型进行了研究。通过建立手的运动模型并结合特定测量工具,增强了数据手套的易用性,这种方法既可以方便的用来计算手指各个关节空间位置和弯曲角度,也能够用来检测所购买的数据手套类产品的精确程度。