基于虚拟手的虚拟抓取交互技术在人机交互接口和工业产品设计的人机工程学测试等应用中发挥着重要的作用。在工业设计中,利用虚拟现实技术的人机工程学测试能够在产品设计的初级阶段检测产品,使产品的设计更加合理,更加满足人的舒适度方面的使用需求,可以缩短产品的生产周期,降低成本。本文以工业设计中的人机工程学测试为目标,分析了真实人手的生理解剖学结构和运动特点,总结出了人手是一个多关节多指节的运动系统,并对这种复杂的结构提出了简化的方法。根据合理的简化条件建立了符合人手运动规律的虚拟手运动学模型,并讨论了虚拟手的几何真实感建模。对数据手套采集的数据进行了分析,校准和滤波,提出了曲线拟合的动态校准新方法。该动态校准方法可以让文中所使用的手套能够适合不同大小的手,增强了手套的准确性和通用性。为了实现直观自然、实时准确、接近真实世界中的虚拟手与虚拟物体的交互,并计算出反馈作用力,本文提出了一种新的基于物理的交互方法。该方法避免了启发式方法的局限性,使交互具有通用性。启发式方法需要对虚拟手所交互的虚拟物体分类,根据特定分类制定相应的交互策略,交互是针对性的。而基于物理的方法不需要分类,使用通用的交互策略。本文对简单弹簧模型进行改进,提出用非线性弹簧模型计算抓取作用力,计算结果巧妙的以视觉渲染的形式反馈给用户。并对仿真的速率做了定量分析,仿真速率可以达到屏幕刷新频率和力反馈刷新频率的要求。实验结果表明,虚拟手可以直观自然的抓取三维虚拟物体,和三维物体之间能够进行实时交互,同时计算出了反馈作用力。