遥操作机器人系统是一种本地人的智能与远处的机器人的适应性相结合的技术，它可以使从机器人跟随由人操控的主机器人的运动，并将从机器人与环境的接触力反馈给主边的操作者，该技术的核心被称为双边控制。具有良好双边控制能力的遥操作机器人可以广泛用于核放射环境、空间探索、微创手术和纳米操作等尖端领域，具有非常重要应用价值和社会意义，是当前机器人研究领域的热点之一。本文针对遥操作机器人双边控制中的参数整定、变负载控制和变时延控制等问题进行了深入的理论研究与分析，并以实验室的遥操作机器人实验系统为平台进行了实验验证。　　 本文首先给出了遥操作机器人系统的动力学模型和运动学模型，这是进行双边控制算法研究的基础。对遥操作控制性能中的稳定性和透明性进行了阐述，并且对时延造成遥操作系统不稳定的原因进行了理论分析。给出了遥操作机器人系统的通用控制目标，为控制器的设计提供了依据。　　 针对基本的比例双边控制算法进行了研究，该算法是以阻尼介入的方法来确保控制系统的稳定，因此其控制参数必须满足一定的条件才可以实现系统的稳定，这就为参数的整定问题带来了挑战。摒弃了传统的工程试凑法，我们利用遗传算法来进行参数的整定，并给出了方法步骤以及代价函数的公式。该方法利用遗传算法良好的优化能力，对控制器中各个参数进行确定。根据所提的方法，我们对不同的时延情况进行仿真，取得了理想的效果。　　 针对比例双边控制算法中无法进行变负载控制的问题，本文对自适应控制以及自适应控制在机器人学中的应用进行了研究，提出了利用基于Lyapunov稳定性理论的参考模型自适应控制的思想来解决遥操作双边控制中的变负载问题。为了确保控制器的稳定性，本文对控制器的自适应机构进行了无源分析和线性化，设计了合适的控制器和自适应律。最后，对所提算法进行了仿真，结果表明了该方法的有效性。　　 针对变时延对于遥操作系统的影响问题，我们对波变量在遥操作双边控制中的作用进行了研究。本文对波变量理论进行了阐述，并对基于波变量在遥操作机器人系统稳定性进行了分析。在此基础上，本文波变量和自适应控制相结合，提出了基于波变量的单边自适应变时延双边控制算法。该算法通过调整波阻抗来克服变时延的影响，并且自适应机构使得从机器人拥有变负载的能力。仿真结果表明该方法正确、有效。　　 为了对三种算法进行实验验证，本文设计并构建了一套遥操作机器人实验系统。该遥操作机器人实验系统使用Force Dimension公司的Omega.7手控器作为主机器人，使用Barrett公司的WAM7自由度机器人作为从机器人，并在WAM机器人的末端配备了六维力传感器测量从机器人与环境的相互作用力。另外，该系统使用Linux+Xenomai实时操作系统作为软件平台，确保了控制的实时性。主从边之间的通信链路由无线以太网构建。该遥操作机器人系统将作为进行遥操作双边控制实验的平台。根据遥操作机器人系统控制的需要，我们对作为主机器人的手控器和作为从机器人的机械臂分别进行的运动学和动力学的分析。对于从机器人的冗余自由度的问题，我们使用“结构控制”的方法加以解决。接着，本文对异构遥操作机器人系统的运动学和动力学控制问题进行了研究，介绍了虚拟同构化的方法，该方法可以使我们在异构遥操作的基于笛卡尔空间控制之外又多了一种选择。　　 以该遥操作机器人实验系统为平台，本文对三种算法分别在自由运动和碰撞运动两种情况下，以及各算法各自特有的控制目标进行了实验，证明了三种算法的正确性和有效性。另外，本文设计了两种实验形式对所提三种控制算法的控制效果进行了比较实验。在路径跟踪实验和抓取插孔实验两种实验中，由十五名志愿者分别对这三种算法进行实验，并对三种控制算法性能的优劣进行了比较和分析。　　 论文最后进行了总结，并进一步提出今后的研究任务和方向。