由于应用环境复杂多变目前机器人智能化程度还不能完全实现自主完成复杂的作用任务。本文围绕遥操作主从机器人在未知非结构环境中从端机械臂精确跟随、主端操作者对从端环境感知等问题提出了基于图像虚拟力觉的多自由度主从机械臂力觉临场感遥操作技术的研究。在遥操作主从机器人控制过程中,主端操作者主要依靠从端传输的图像、力、位置等信息操作从端机械臂完成作业任务。由于从端机械臂处在远端,操作者距离从端机械臂距离较远,无法实际感受从端机械臂相对于环境的真实位姿,无法精确得知从端机器人与作业对象之间的位置关系,从端机器人任务完成的程度高度依赖操作者的熟练程度,导致主从控制系统实际操作效率低下。同时在遥操作主从控制中广泛使用的虚拟夹具、虚拟管道主要针对具体环境使用软件建模,通常需要对任务空间进行预先扫描与采样,建立环境模型后再构建相应的虚拟夹具、虚拟管道。预建模无法精确应对复杂、非结构、易变化的环境。针对上述问题,本文通过对从端环境点云信息进行聚类分析,建立点云模型,采用人工势场法建立人工势场,形成基于目标及障碍物的虚拟引力和虚拟斥力。通过构建稳定的主端力觉临场感系统,在从端机械臂运动过程中主端操作者借助力反馈设备能够充分的感受从端环境虚拟引力/斥力,实现了对操作者的力觉辅助,在力觉引导过程中操作人员能够快速接近作业对象、避开障碍物。系统在设计过程中将主端操作者的思维决策的准确性、高效性同机械臂的控制策略相结合,提高机器人的作业效率,减小操作的操作压力,降低了对操作者熟练程度的要求,实现了人-机交互的高度融合。综上,论文基于C++语言结合Open CV2.4.9和PCL1.6.0在VS2010平台及Matlab 2010b下对系统进行了设计与实现。