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针对运营铁路隧道治理天窗期时间短缺、人工凿毛效率低、定向专用设备缺乏等问题，本文基于施工工艺定向设计开发了运营隧道治理专用凿毛装置。首先，根据施工工艺设计要求确定凿毛装置结构为机械臂结合剪叉式提升架，并适配设计了固定与铰接两类凿毛机构。其次，通过改进D-H参数法建立凿毛装置运动学模型，开展了正、逆运动学分析，并采用蒙特卡洛法求解凿毛装置工作空间。最后，对凿毛装置作业运动过程进行运动规划分析，利用五次多项式插值进行关节空间点位运动轨迹规划，并利用基于S型加减速控制算法的平面圆弧插补方法进行笛卡尔空间指定路径规划。结果表明所设计凿毛装置整体结构及工作空间符合设计要求，凿毛装置运动性能良好，并通过运动规划分析有效减少凿毛作业运动过程中的机械系统运动冲击与振动，保证凿毛作业安全，为后续实物样机制造与凿毛作业试验提供了理论基础。
