硬件在环仿真作为仿真技术的一个重要分支，具有建模简单和仿真可信度高等优势。传感器是机器人智能化不可缺少的部分，它在机器人领域的应用前景十分广阔。本文在总结和归纳基于虚拟现实技术的虚拟传感器在机器人领域的研究和应用现状后，给出了基于虚拟传感器的机械臂控制器在环仿真系统方案。在研究三维建模关键技术基础上建立了机械臂作业的三维虚拟场景;在Pro/E中完成安装在机械臂手臂上的虚拟力传感器模型设计，并在有限元分析软件ANSYS中对该模型进行网格化、载荷加载、模型变形分析，得出传感器特征系数;采用计算机图形学方法研究了虚拟图像传感器自动抓取场景图像和椒盐噪声与高斯噪声生成的方法，并在VC++平台编程实现;在探讨机械臂运动学和动力学特性基础上，创建了基于D-H参数法的四自由度机械臂模型。　　基于上述各功能模块，在VC++平台利用MFC库结合OpenGL的API技术，开发了一个简单的机械臂在环仿真系统。上位机中的虚拟机械臂模型通过RS-232串口与C51单片机连接，达到驱动控制目的;采用TCP/IP网络通信技术把机械臂在虚拟环境中的作业状况以标准JPEG图像格式传输到远端显示屏，从而构成了硬件在环仿真系统。该仿真系统不仅能验证机械臂控制算法，还可以通过虚拟力传感器和虚拟图像传感器反馈机械臂末端接触力和视觉信息。