力反馈装置是实现“操作者—虚拟现实”人机交互操作系统的输入输出设备，广泛应用于具有力觉临场感的操作系统。其在整个操作过程中的作用是把操作者手部的位置和姿态传递给虚拟环境中的虚拟机器人，让虚拟环境中的虚拟机器人实时的跟随操作者手部运动。同时如果虚拟环境中产生碰撞或接触，其作用力通过力反馈装置可以实时的反馈到操作者的手部，让虚拟环境外的操作者从视觉、触觉和力觉上实时的感受到虚拟环境内的工作状况，让操作者有种身临其境的感觉。　　力反馈装置性能的好坏直接影响着操作者对虚拟环境的力觉临场感，所以机构的研制和其性能的提高成了热点问题。本文首先根据机构的设计要求和其在操作系统中所需满足的要求提出了三项设计指标，然后根据三项设计指标设计出了一种新型6自由度解耦的通用型力反馈装置:三个正交分布的支链构成3个移动自由度，二自由度并联解耦转动机构和一个自转电机串联组成了三个转动自由度，三自由度移动解耦和三自由度转动解耦机构串联组成了解耦的混联机构。为了提高机构的操作特性，接着对机构的运动学、静力学、性能指标、静平衡、动平衡和动力学优化进行了深入的研究。最后，建立了整个操作系统和控制系统,并进行了实验研究。论文的主要工作如下：　　1.建立了力反馈装置的结构设计、性能要求和人体工程学三方面的设计指标，并具体分析了机构各项指标的性能分布规律。结构设计指标主要包括构型设计、杆件形状、运动副和自由数目。性能指标主要包括解耦特性、各向同性、稳定性和透明性。人体工程学指标主要包括手握的姿势、手所能达到的运动空间范围和运动速度范围、手所能承受的力/力矩范围和手对力/力矩的感知。三项评价指标不仅为力反馈装置的设计提供了相关依据，也可以作为力反馈装置的性能评价指标。　　2.根据力反馈装置的三项性能指标，提出了一种混联式六维力反馈构型，接着建立了力反馈装置的运动学和速度雅可比矩阵。为机构的性能研究和控制策略提供了理论基础。通过虚功原理方法对机构进行了静力学研究，得到了力雅可比矩阵。接着对机构其它方面的性能进行了详细分析，目的是验证机构是否满足设计指标。　　3.为了提高机构的力反馈性能，对机构的静平衡和动平衡分别进行了研究，并相应的分析了机构在两种情况下电机力矩的输出能力。首先利用三种典型方法：1)配重法；2)弹簧法；3)混合法；对机构的静平衡进行了求解，并对三种方法的优缺点进行了对比，最后用实例给出了三种方法在同样的条件下，静平衡的误差对比。接着从两个方面对机构的动平衡进行了研究，1)力平衡；2)力矩平衡。机构可以实现力平衡，但不能实现力矩平衡，所以采取了部分力矩平衡的方法让机构达到部分动平衡。且实例证明了动平衡的机构在满足力平衡的条件下，振动力矩明显减小。最后得到了同时满足静平衡和部分动平衡的机构。　　4．研究了机构动力学模型的特点，提出了一种动力学优化的方法。首先利用配重法消除了动力学等式中的重力项，最后在不忽略任何项的前提下，对机构的动力学进行了优化，最后得到的动力学等式简洁、对称，大大的提高了计算效率。　　5.建立了力反馈的整个控制系统，并对系统中的硬件组成和软件组成进行了详细的分析和设计，并给出了详细的流程图和工作原理。接着对电机的控制模式和系统的动力学模型进行了分析，最后对六维力传感器进行了静态标定、建立了一个简单的虚拟环境，并对虚拟操作力反馈系统进行了实验研究。