随着虚拟现实的发展,自然和谐的人机交互日益成为一个重要的研究领域。在基于虚拟现实的训练、教育、娱乐、建筑设计等领域,人机交互有着非常重要的作用。但是,由于计算机生成的虚拟环境无法精确地模拟真实物理世界中的许多规则和约束,因此实现自然、和谐的人机交互非常困难。虚拟手交互技术是人机交互研究领域的研究热点。虚拟抓取是用户与虚拟环境中的物体进行交互的一种自然直观的方式。本文围绕如何在虚拟抓取过程中增强用户体验和减少用户负担展开研究。本文通过对人手解剖结构以及运动学特征的分析,首先提出了一个包含皮肤层、运动层、碰撞检测层、力觉层的4层灵巧虚拟手模型。该模型在保证交互实时性的前提下,提高了虚拟交互的真实感。其次,在对现实世界中的物体进行形状抽象的基础上,提出了基于几何条件的抓取准则,既提高了抓取判别的速度,又减少了误抓现象的发生。此外,在抓取过程中利用虚拟抓取有限状态机进行控制,避免了虚拟手手指嵌入物体。最后,通过对人手抓取轨迹规律的分析,提出了一种自动抓取方法,可以有效地减少用户交互的负担。实验结果表明了本文算法的有效性。