在核环境、深海和外太空等操作者无法进入的极限环境中进行焊接操作时,都要用到遥控焊接技术。在遥控焊接中,如何监控远端操作环境成为限制其发展和应用的重要方面。此外,可视化的虚拟环境与真实环境的相匹配程度,将直接影响遥控焊接的操作精度。本文基于Java&Java3D技术对遥控焊接远端真实环境进行了建模,并利用力觉表面跟踪技术完成了虚拟环境的标定。本文首先完成了虚拟环境的建模,包括虚拟环境系统框架的搭建和具体任务工作场景的构建。采用面向对象的Java编程语言和Java3D技术,搭建虚拟环境系统平台,完成了系统框架和网络通讯的设计;利用封装和继承的建模机制建立的系统类框架使虚拟环境系统具有可重用性和可扩展性。最后针对核环境下的管道维修任务,建立了的虚拟环境工作场景,其中包括任务空间几何模型和机器人运动学模型的建立,基于虚拟环境实现了对焊接机器人的远程操控。在虚拟环境标定后,利用力觉传感装置完成管道工件的标定。标定过程分为接触点空间位置的跟踪测量、椭圆跟踪轨迹直接最小二乘拟合,最后得到管道工件坐标系到机器人基坐标系的变换矩阵,完成了管道工件的标定。其中,表面跟踪过程采用基于约束运动平面的位置伺服力控制策略,跟踪轨迹为约束运动平面与圆柱曲面的椭圆形相交轮廓线。实验过程针对核环境下的管道维修任务,建立了包含管道焊接机器人、传感系统、管道工件和工作台的虚拟环境,实现了虚拟环境与远端机器人的通讯与控制。利用力觉传感装置和表面跟踪算法,通过对工作现场数据信息的采集,完成了虚拟环境和管道工件的标定。实验结果表明,本文建立的虚拟环境可以满足遥控焊接的操作要求。