遥操作机器人技术是当前机器人技术的研究热点之一,也是机器人领域一个非常有前途的发展方向。在遥操作机器人系统中采用虚拟现实技术为操作者提供视觉、力觉反馈,有助于操作者更好地掌握工作现场的信息,提高遥操作作业的工作效率。本文结合国家自然科学基金项目(编号:50475011)和教育部优秀青年教师资助计划项目“遥操纵工程机器人的新型力觉双向伺服控制”,依托于吉林大学机械电子工程实验室的遥操作工程机器人实验平台,在虚拟现实及力反馈技术方面进行了如下内容的创新性研究:1.为解决遥操作系统的视频设备在信号传输能力方面的不足,采用虚拟场景技术构建虚拟工作现场,根据工作现场机器人的液压缸位移信号采用运动学正解的方式实现虚拟机器人的运动,避免了视频设备信息量大而视野狭小的缺点,提高了系统的实时操作性。2.通过三目摄像机在虚拟场景中对工作现场进行重构,在保证虚拟场景与工作现场具有高度一致性的前提下,降低了网络传输的信息量,提高了遥操作系统的实时性与视觉效果。3.在常用的大型局域网中,建立了能够实现实时操作、遥编程等多种操作方式的遥操作通信系统。针对遥操作系统对实时性要求较高的特点,采用TCP协议和UDP协议混合通信的方法解决主端与从端多种数据的实时通信问题,采用异步套接字的方式进行数据接收,采用时间同步的方法保证主从两端工作时间的一致。4.探讨了采用系统辨识进行工程机器人的机械臂重力补偿的控制策略,以消除在力反馈控制过程中重力附加力的干扰。另根据动力学解算提出了一种实用的变增益力反射策略,由该策略构建的力反馈系统有助于操作者更好地感知从手与环境之间的作用力。并通过实验验证了上述控制策略的可行性。实验证明,依据前述创新点构建的遥操作系统操作性能良好,并能提供良好的视觉及力觉反馈,满足遥操作任务的需求,是一项具有良好应用前景的新技术。