基于虚拟现实技术的虚拟装配过程仿真方法是一项极具应用潜力的技术,但目前其仍然缺乏足够成熟的人机交互手段以及约束信息反馈方法。本文针对虚拟装配中的虚拟手交互与装配定位两项关键仿真技术进行了研究,并进行了实现与验证,相关研究成果对于现阶段虚拟装配技术实用性的提升有很好的理论意义和应用价值。本文的主要研究成果及工作内容如下:(1)开发了虚拟手交互系统。基于人手生理特点和各手指关节运动原理建立了虚拟手的几何模型,研究了基于数据手套的动捕数据整理方法并实现了人手向虚拟手的动作映射。研究了基于虚拟弹簧和指段碰撞器来防止手指与物体相互穿透的方法,并通过Unity建立了虚拟手的物理模型。基于物理模型的碰撞检测信息制定了单、双手的启发式抓取规则以及对被抓物体变换的控制方法。(2)建立了基于零件变换信息的虚拟装配定位方法。定义了基于PI和OI的零件变换描述方法,并基于此将零件划分为常规类型、轴对称类型和螺纹类型。基于对常规装配操作过程的观察,提出了由PI约束、OI约束、位置重合三阶段导航运动构成的虚拟装配定位方法,并针对每种零件类型制定了相应的导航触发规则和导航运动计算方法。研究了虚拟手系统与待装配零件的运动关联,对正常干涉与不正常干涉的区分方法,以及对可互换零件的处理方法。(3)开发了可重用的虚拟装配插件。通过Unity开发了由虚拟手预设物体和装配信息中心、装配定位执行器、零件装配信息、互换信息交换器等基本组件所构成的虚拟装配插件,并以某型微型电动汽车的轮毂总成为对象,说明了在Unity引擎平台中结合本文开发的虚拟装配插件搭建沉浸式虚拟装配过程仿真环境的具体流程及使用实效。