自21世纪以来,建筑装饰行业得到了飞速发展,该领域开始大量使用建筑幕墙,建筑幕墙已经成为受人们认可的一种新的建筑语言。与此同时,由于城市人口不断快速增长,使得高层建筑取代多层建筑逐渐成为城市的主要建筑类型,高空幕墙安装作业在建筑装饰领域的需求不断增长。在人工进行的高空幕墙安装过程中,高空作业劳动强度高、工作环境差、风险系数高的弊端日益显现,逐渐成为建筑装饰业的发展过程中必须克服的一大难题。本文分析了建筑装饰业、建筑机器人以及虚拟现实技术的发展现状,并深入工地进行调研,明确了建筑行业对于高空幕墙安装的实际需求,提出了建立基于力反馈手柄的高空幕墙安装机器人虚拟操作系统的的课题思路。首先,根据高空幕墙安装的实际需求,设计了基于力反馈手柄的高空幕墙安装机器人虚拟操作系统的整体架构。其次,采用D-H参数法建立了机器人的连杆坐标系,对高空幕墙安装机器人进行了运动学分析,根据力反馈手柄和高空幕墙安装机器人的不对称结构,提出了以矩阵转换的方式建立两者工作空间映射关系的方法。然后,结合SolidWorks和3d Max对高空幕墙安装机器人进行三维建模,并导入到OpenGL中装配成虚拟机器人,完成虚拟工作环境的建立;提出了根据几何图形的三角函数关系设置机器人各连杆在虚拟环境中的的姿态变化,实现力反馈手柄控制虚拟机器人运动。本文提出了高空幕墙安装机器人力觉临场感仿真方法,采用基于AABB包围盒的碰撞检测算法进行碰撞检测,根据高空幕墙安装作业的实际情况计算虚拟机器人和虚拟环境交互时所产生的各种力,并通过力反馈手柄反馈给操作者。最后,实现了具有视觉反馈和力反馈的高空幕墙安装机器人虚拟操作系统,对虚拟操作系统的各个功能进行了验证,实验证明本文所设计的虚拟操作系统具有完善的功能,能够通过力反馈手柄完成高空幕墙的安装工作,并给予操作者视觉和力觉的反馈。