虚拟现实技术是以计算机图形学为基础并且涉及众多学科的一门前沿科学,是二十一世纪最受瞩目的技术之一,这项技术发展前景广阔,目前已经广泛应用于工业制造、军事、数字媒体等各个方面。本文将虚拟现实技术引入机器人遥操作系统,通过对空间机器人远距离遥操作系统以及对应的虚拟现实系统进行研究与开发。利用3D建模与Virtools等关键技术创建遥操作虚拟环境,通过操作控制面板对真实机器人与虚拟环境中的数字样机同时进行控制驱动。操作人员可以改变虚拟环境中的视点和视角,依靠更加生动的视觉临场感信息,实现单一的视频反馈所不能达到的监控效果,从而实现了操作者和环境之间直接而自然的交互,增强了远端执行机构的作业能力,也拓展了机械设备的应用领域,使操作者能安全舒适、准确地操纵机器人完成任务。为此,本文的主要研究内容有：(1)介绍了虚拟现实技术的基本特点和应用领域,对国内外遥操作方面的研究现状作了综述,说明了在遥操作系统中应用数字样机技术的必要性和重要意义。(2)在对机器人各构件进行了机械结构分析和上下位机之间通信方式分析的基础之上,利用SolidWorks软件和Virtools软件分别建立机器人三维实体模型和虚拟环境,给出了为实现数字样机与物理机同步运动的总体设计方案。(3)对机器人各构件运动规律进行了分析,一方面重点分析了底盘的运动和定位的方法；另一方面,研究了利用舵机驱动和控制机械臂运动定位的方法,并利用Arduino Mega控制器、电位计设计了机器人控制面板。(4)通过利用Visual C++、Arduino Mega提供的IDE环境和Virtools软件提供的SDK库编写程序代码来实现上下位机之间的数据串口通信,初步实现了同步运动控制。通过多次实验所采集的数据提出了多种具有可行性的设计改进方案。(5)添加碰撞检测、虚拟环境渲染以及多视角摄像机,通过“行走”实验和“写字”实验来进一步验证了虚拟样机和物理机同步运动控制的可行性和准确性,给出了系统流程图、核心实现代码实例以及最终实验效果图。