医用虚拟内窥镜技术可帮助临床医生非侵入诊察病变组织或人体正常结构。但在常规的虚拟内窥镜检查过程中,操作者仅能依靠视觉反馈进行判断,不能感知器官或病变组织与虚拟内窥探头的相互作用力,存在误判的可能。为在一定程度解决该问题,本文将触觉再现技术引入虚拟内窥系统,使其具有力触觉反馈功能。论文在触觉再现装置的机械结构,软件算法以及触觉再现装置与虚拟内窥环境整合等方面展开研究,并取得如下进展。首先,在深入分析力触觉再现技术实现原理的基础上,构建了由驱动结构、触觉手柄、基座等部件组成的单自由度与双自由度的人机物理接口,采用STM32F429芯片作为主控制器接收虚拟环境中虚拟内窥探头与组织的相互作用力,通过反馈力再现算法计算并控制直流电机输出不同的力矩,驱动人机物理接口实现力的传输与再现,并设计了摩擦力补偿算法对装置再现力进行优化。其次,设计了位置编码器与触觉手柄的定位算法,可在单自由度和双自由度方向上检测装置中触觉手柄的位移信息,并通过相关的软件算法转化为可控制虚拟环境中内窥镜探头的驱动数据。然后,采用CHAI3D开发了人体心脏组织的虚拟仿真环境,以模拟虚拟内窥检查过程,利用AABB检测算法对虚拟环境中的物体进行碰撞检测并计算碰撞力的大小,使操作者能够真实地感受到虚拟环境中的反馈力。最后,基于异步串行通信接口设计了触觉再现装置与虚拟内窥仿真环境之间的通信协议,并对二者进行整合,测试和验证了集成之后的系统性能。本文研究的具有触觉再现功能的虚拟内窥技术,可以为虚拟内窥镜的操作者提供更加真实的操作体验,提高诊断的正确率。此外,该研究在临床手术训练,远程医疗方面也具有重要的实用意义。