近几年来人工智能相关技术飞速发展,但是能够自主感知、自主决策、自主规划、并自主执行任务的全自主智能机器人仍然是人类科技发展需要努力的方向。面对很多人不易到达的危险环境,比如太空、深水环境、核辐射环境等,利用机器人代替人进行任务作业是很好的选择,在避免人受到危险环境的威胁的同时,还能提高作业效率。目前遥操作机器人技术是解决此类危险环境的作业任务的主要手段。人不易到达的危险环境很多时候都是未知环境,空间未知环境下遥操作技术的关键一般在于大时延问题和环境未知性问题。基于预测模型的遥操作技术对大时延具有很好的鲁棒性和透明性,一直备受关注。本文针对空间遥操作中基于实时重建模型的预测显示遥操作技术进行研究,同时解决大时延问题和环境未知性问题。主要的工作内容如下:首先,研究了从端环境实时三维重构中的关键技术。使用KinectFusion三维重构算法完成对未知环境的重构。通过三维重构将从端环境结构化,获得了机械臂基座的空间位置信息。在主端将虚拟机械臂注册叠加到视频画面中与三维重构模型一起形成了增强现实视觉预测显示。实时三维重构结果也为后续的力觉预测显示奠定了基础。其次,针对目前未知环境下基于增强现实的遥操作技术中力觉预测显示困难的问题,提出了KF-VPS力觉渲染算法,结合实时三维重构技术和虚拟场景下的力觉渲染技术,解决主端预测环境下虚拟机械臂与真实从端环境之间的力觉预测显示问题。算法的关键在于采用了一种三维场景的数据表示方式,既能够方便的表达三维重构的结果,又能方便进行碰撞检测与接触力计算。再次,对主端人机交互技术进行了研究,提出了一种基于3D交互式路径规划的图形交互方式。针对目前使用手控器、同构机械臂、外骨骼等主端设备直接进行任务操作,在一些多障碍物或狭小空间下操作难度大,操作效率低的问题,该图形交互方式允许操作员在3D的交互界面中通过绘制机械臂期望轨迹的方式完成机械臂的路径规划,指导机械臂完成遥操作任务。任务规划阶段,充分发挥了人的决策判断能力且不需要机械臂的参与,安全高效。任务执行阶段,机械臂自主完成不需要操作员参与,减轻了操作员的压力。最后,搭建了基于重构模型的遥操作系统实验平台,对本文的研究内容进行了验证实验和分析。实验结果表明力觉预测算法和基于3D交互式路径规划的图形交互方式是有效的。