湿喷机械臂作为典型的隧道工程机械,其在铁路、公路等基础设施建设中发挥着不可替代的作用。为解决人工湿喷作业的作业环境恶劣、人身安全受到威胁以及作业质量难以保障等问题,本课题通过研究湿喷机械臂自动化作业策略及规划方法以实现湿喷机械臂自动化作业。本课题针对如何从隧道点云数据中获取自动化湿喷作业所需信息进行了深入的研究。通过对比三种常用的点云体积计算方法,结合本课题研究对象的特点确定了以2.5D生长法作为隧道点云体积计算的方法。然后以2.5D生长法为核心设计隧道待喷体积计算流程,并分析流程中各步骤的具体实现方法。最后通过具体的测试实验验证本课题提出的隧道点云体积计算方法的有效性。在自动化湿喷作业系统的基础上,通过对湿喷作业任务分析,结合隧道点云体积计算方法,针对隧道待喷面的分层结构提出补坑作业、填充作业及扫面作业三种自动化湿喷作业类型。针对每种类型的湿喷作业提出相应的作业策略,并设计作业流程。最后以提高作业质量为目的设计自动化湿喷作业的喷射参数。针对HPSZ5016S型湿喷机械臂进行运动学建模,使用标准D-H方法建立湿喷机械臂的D-H坐标系,并列出D-H参数表,进而对机械臂进行正运动学分析,在正运动学分析的基础上利用解析法分析湿喷机械臂的逆运动学,最后在仿真软件的Robotics Toolbox平台上建立湿喷机械臂模型,验证正逆运动学分析的结果,并绘制湿喷机械臂的工作空间。结合自动湿喷作业方法绘制湿喷作业三维规迹,并将湿喷作业轨迹分为连续型作业轨迹和点到点型作业轨迹。针对连续型作业轨迹,使用六次多项式过渡线性插值轨迹规划方法进行规划并绘制规划结果,通过分析关节轨迹曲线验证了所提方法的正确性。针对点到点型作业轨迹,使用时间和冲击最优的五次多项式轨迹规划方法进行规划,通过分析关节轨迹曲线验证了该方法的有效性。通过仿真、模拟样机及现场试验对本文研究内容进行验证。基于ROS系统搭建湿喷机械臂三维可视化仿真系统,并完成了补坑、填充和扫面三种类型作业的可视化仿真。设计并搭建湿喷机械臂模拟样机,并进行了模拟湿喷作业实验,验证了轨迹规划方法的正确性。对HPSZ5016S型湿喷台车进行硬件升级改造并完成厂内测试,最后通过实际工况下的自动化湿喷作业实验验证本文提出的湿喷机械臂自动化作业策略及轨迹规划方法的实用性。