虚拟力触觉再现技术是近年来虚拟现实研究的热点之一。它广泛应用于遥操作机器人控制、手术仿真、计算机辅助设计与制造、纳米操作等许多领域。虚拟力觉再现系统使操作者借助力觉再现装置控制虚拟物体的同时，能实时感受到虚拟环境中的接触力。其主要功能模块包括视觉显示、虚拟力模型、力觉再现装置三部分。其中视觉显示是操作者和虚拟环境的图形图像接口，力觉模型基于运动和动力学物理定律计算操作中产生的虚拟力，力觉再现装置是操作者与虚拟环境交互的通道。本文研究内容分为两部分，一是基于物理意义的接触力/变形的建模，以及力觉再现和视觉显示的协调问题，二是无源主动式力觉再现装置的设计和稳定性分析研究。整个论文工作结合国家重点基础研究973项目“虚拟环境的非视觉信息的合成理论和方法”以及国家自然科学基金项目“分布式和主动式力/触觉虚拟环境建模理论和方法研究”的需要，主要围绕提高力觉再现系统的真实性和稳定性展开。 论文介绍了力觉再现系统的结构和原理，提出了一种改进的弹簧一质点力/变形模型，在此基础上推导了各向同性、各向异性以及考虑粘弹性时的变形和接触力计算公式。该模型对物体表面的分割原则是各个质点的变形和弹性力的矢量和，对外等效于物体整体的变形和接触力；进行了基于图像边缘检测的实验，测定实际变形和对应的接触力，通过实数据对模型参数作了估计，实验表明，该弹簧质点模型具有计算量小、精度高的优点；建立了一个基于6自由度DELTA手控器的力觉再现半物理仿真系统，并利用本文提出的模型仿真了柔性物体接触时的变形和虚拟力；提出了基于时间序列的虚拟力预测方法，用于预测变形计算采样间隔内的虚拟力，以提高虚拟力计算的实时性，并将力觉再现系统分成两个同步闭环，分别完成视觉显示和力觉再现功能，从而提高了虚拟环境视觉和力觉再现的和谐性；设计了单自由度无源主动式力觉再现装置，操作者在主动接触装置的力感知帽时，与力感知帽相连的弹性梁发生变形从而产生连续的力作用。通过调节弹性梁的有效长度，可以准确实时地模拟虚拟环境下不同的接触刚度。该装置具有无源和稳定性好的优点。对力觉再现系统的稳定性问题进行了分析，改进了PO/PC稳定性控制方法，该方法在保证力控制稳定性的同时，提高力感觉的连续性，并通过仿真实验验证了方法的可行性；作为863项目的子项目，本文还介绍了基于变时延的遥操作机器人图像信息传输实验平台的构建方法，该实验平台为研究大时延和随机变时延下遥操作机器人的控制提供了必需的视觉和力觉辅助信息。