本发明提供一种隧道环境机械臂实时碰撞预警系统及方法，首先通过定位系统和数字化隧道设计模块获取隧道三维空间定位信息以及隧道周向轮廓面信息，然后通过逆运动学模块计算得到当机械臂达到期望位姿时的关节变量，接着通过正运动学模块计算得到机械臂各关节相对于参考坐标系的实时位姿，然后在碰撞检测与预警模块中，建立模型并设置各参数，采用层次包围盒检测算法和分离轴定理实现对机械臂与机械臂、机械臂与液压管路、机械臂与隧道环境的碰撞检测与多级别预警，最后通过报警模块接收预警指令并向外界发出预警信号。本发明适用于对工程装备的实时碰撞预警，检测精准度高、考虑情况全面，可实现隧道施工过程中的安全高效作业。