液压凿岩机器人是开展现代交通运输、地下工程等大规模基础建设施工作业中的主要设备之一，全自动化、智能化的凿岩机器人的研究开发具有重大战略意义和广泛的应用前景。但目前我国液压凿岩机器人的智能化研究起步较晚，与国外先进的凿岩机器人相比仍有一定差距，因此进行液压凿岩机器人的开发和智能化关键技术的研究至关重要。其中，路径轨迹规划及控制算法的研究是智能化关键技术的重要组成部分。对此，本文结合实际需要，对自主研究设计的一款含多铰点闭链结构的曲臂液压凿岩机械臂的运动学、动力学、轨迹规划及轨迹跟踪控制等方面展开研究，主要研究内容包括： （1）基于旋量理论对曲臂液压凿岩机械臂进行运动学及动力学研究，建立了该液压凿岩机械臂的正运动学模型;基于Paden-Kahan子问题，得到该冗余机械臂的逆解空间，并通过建立多目标优化泛函，得到解空间的优化解流形;对该闭链级混联机械臂进行了微分运动学分析，建立了完备微分运动学模型;结合凯恩方程对凿岩机械臂进行动力学分析和建模，并对机械臂阀控液压执行器进行了流体动力学分析和建模，建立了每个关节驱动力和其液压执行器控制信号的关系。 （2）针对凿岩机械臂轨迹规划问题，提出了基于笛卡尔空间的S形加减速空间直线插补算法和基于关节空间的五次多项式和五次非均匀 B 样条关节轨迹规划方法;详细分析了凿岩机械臂在实施施工过程中可能发生自干涉、互干涉和与隧道环境干涉的情况，提出了相应的碰撞检测算法和避障策略;通过仿真验证了采用S形曲线加减速空间直线插补算法结合五次非均匀 B 样条函数拟合进行凿岩机械臂路径及关节轨迹规划的方法的有效性，并利用此方法证明了在进行周边孔钻孔作业时凿岩机械臂能够有效避免自干涉以及与隧道发生碰撞干涉的风险。 （3）使用MATLAB/Simulink的多物理域系统建模工具箱Simscape建立了凿岩机械臂的机液仿真模型，针对系统中存在未建模误差以及液压动力学泄漏等不确定情况，为了提高机械臂控制系统的鲁棒性和参数自适应性，提出了一种基于RBF 神经网络的自适应反演滑模控制方法来跟踪液压机械臂的位置。仿真实验结果表明，相比于其他传统的机械臂控制方法，本文所提出的运动控制策略鲁棒性更强，对于含有复杂闭链结构的液压机械臂，能够有效提高控制精度。
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