由于网络通讯时延的影响,遥操作系统中相距较远的两端信息交互无法达到同步一致性,尤其对于空间机器人操作等,严重时会带来系统不稳定及操作性能下降等问题。相对于传统的时延控制方法,虚拟环境技术是目前认为可彻底解决网络时延问题最有效的方法,它利用计算机图形图像技术等手段在主端建立一个虚拟仿真环境,在本地与主手进行实时的操作交互,避开了网络的通讯时延。针对虚拟环境中的关键问题,本文首先介绍主手的机械结构及其运动学模型,就主手的触觉反馈功能,建立一个准确的动力学计算公式,并对其中难以确定的摩擦力及质量参数分别进行了Lu Gre模型估计和模型参数分离,并通过实际的实验数据对相应的参数进行最优化确定。然后利用Open Inventor图形库在主端计算机建立一个虚拟仿真模型,与本地的主手进行实时信息交互,通过图像采集处理技术不断获取从端图像及其特征点,并利用虚实融合技术将虚拟模型与从端图像重叠在一起,矫正主端的虚拟模型。提出一种可连续变换的接触模型(CSCM)以表达复杂的从端环境,其中的模型参数采用遗忘因子与自干扰函数相结合的RLS递推算法进行在线辨识估计,而从端接触力则由主端的本地CSCM模型进行模拟,其大小可根据主手的运动状态实时计算得到。最后建立一套完整的遥操作控制系统,分别针对主手及从机器人系统设计相应的软硬件控制方案,实现主手的位置采集及力反馈再现、从机器人的位置伺服、图像及接触力采集处理等功能。为了验证仿真模型及本地接触模型的有效性,本文搭建了一个具体的任务操作环境,操作主手分别控制从机器人末端与不同材料物体接触。试验结果表明主端仿真模型实时跟随主手运动,弥补了主从间位置传输的网络时延;接触模型参数辨识结果与实际接触材料属性相符合,验证了CSCM模型的环境适应性,且主端的预测力误差较小,明显可以替代网络传输的从端接触力,保证主端的实时触觉反馈。如此,虚拟环境巧妙地避开了主从端间位置及反馈力通讯时延,同时提高了遥操作系统的稳定性及透明度,改善了系统的任务操作性能。