随着软硬件技术的快速发展,虚拟现实技术进入高速发展期,在各领域应用广泛,包括军事、医疗、教育、娱乐、制造等。虚拟现实环境下的交互对于人机互动极为重要,成为研究热点。在虚拟现实交互渠道中,力觉是既可接受虚拟环境输入又可以对虚拟环境输出的感知通道。近年来,虚拟现实力觉交互感知技术逐渐被研究人员重视,虚拟力觉交互系统也逐渐形成。得益于灵活轻便、刺激通道众多、便于与计算机即时通信的新型电刺激仪器的出现,基于微电流刺激的虚拟现实力反馈解决方案出现在学术和产业界中,是虚拟现实力反馈领域的新研究方向。目前基于电刺激的虚拟现实力觉反馈研究存在以下问题亟待解决:(1)基于微电流刺激的虚拟现实力反馈研究缺乏系统理论模型集成及仿真研究,缺乏对于个体差异的研究;(2)缺乏对虚拟现实场景力反馈交互模式和量化模型分析;(3)基于现有的微电流刺激方法,缺乏与虚拟现实场景结合的实际可用的实验验证案例。本文将针对上述关键问题进行研究:(1)进行了电刺激脉冲驱动的肌肉力产生特性研究,建立输入为电刺激脉冲参数,输出为肌肉力的系统理论模型。同时搭建Opensim与Maltab的联合仿真平台,进行肌肉力产生特性的电刺激仿真,并研究个性化参数如身高、臂围等对于肌肉电刺激性能的影响。(2)提出基于电刺激的虚拟现实场景力反馈评估及调整方法,包括虚拟场景交互模式评估模块和力反馈程度的参数调整算法、力矩-电刺激参数转化和安全性映射算法,并将其应用在电刺激下的虚拟力觉交互中。(3)建立了基于电刺激的虚拟现实力反馈系统,在中间环节加入了上一研究的算法内容,并对该系统进行了工程实现。通过电刺激实验验证仿真实验的有效性,并通过主观评分来评估电刺激下虚拟现实力反馈的真实感与沉浸感。本文通过结合肌肉电生理和运动学的原理开展了微电流刺激下的虚拟现实力反馈的研究工作,在神经纤维动作电位传导分析的基础上,建立人体肌肉骨骼电刺激模型并设计相应的虚拟现实力反馈系统实验,为基于微电流刺激的虚拟现实力反馈研究提供了一种新的思路。