一、引言

市政道路作为城市的脉络，承载着繁重的交通流量，长期受到车辆荷载，特别是超负荷荷载、自然环境侵蚀以及极端天气增多等因素的影响，不可避免地会出现各种病害和设施损坏。传统的市政道路养护工程施工方法往往依赖人工操作配以大型机械设备，存在劳动强度大、安全性低、施工效率低、作业精度有限以及对交通干扰严重等问题。微型机器人技术的出现为解决这些问题带来了新的契机，其小巧灵活、精准高效的特点使其能够在市政道路养护工程的各个环节发挥重要作用，成为提升道路养护质量和效率的有力工具。

二、微型机器人的类型及特点

（一）小型路面巡检机器人

这类机器人通常采用轮式或履带式移动底盘，配备高清摄像头、激光雷达、超声波传感器等多种先进的检测设备。其体积小巧，能够在狭窄的道路空间内灵活穿梭，快速采集路面的图像、平整度、车辙深度等信息，并通过内置的数据分析算法对路面状况进行实时评估，精准定位病害位置和程度。

（二）裂缝修复微型机器人

专门设计用于道路裂缝修复作业，具有高精度的运动控制系统和材料喷射装置。它可以根据路面裂缝的宽度和深度，精确调整修复材料的用量和喷射角度，将裂缝填充材料均匀地注入裂缝内部，实现对裂缝的快速、有效修复，保证修复后的路面平整度和结构完整性。

（三）标线涂刷微型机器人

配备自动涂刷系统和定位导航模块，能够沿着预设的标线轨迹进行精确的涂料涂刷作业。其涂刷精度高、速度快，且可以根据不同的标线类型和要求调整涂刷厚度和宽度，确保道路标线清晰、规范，提高道路交通安全性能。

（四）管道检测与清理微型机器人

针对市政道路排水管道和地下管线的维护需求，此类机器人具备防水、耐腐蚀的特性，搭载摄像头、机械臂和清理工具。它可以在管道内部爬行，对管道的破损、堵塞等情况进行检测，并利用机械臂和清理工具对管道内的杂物、沉积物进行清理，恢复管道的正常排水功能。

三、微型机器人在市政道路养护工程中的应用领域

（一）路面病害检测与评估

微型机器人在路面病害检测方面具有显著优势。通过其携带的高精度传感器，可以对路面的裂缝、坑槽、沉陷等病害进行全面、细致的检测，获取病害的详细参数，如裂缝的长度、宽度、深度，坑槽的面积、体积等。与传统的人工检测和车载检测设备相比，微型机器人能够更接近路面病害部位，提供更准确的检测数据，为后续的养护决策提供科学依据。例如，在某城市的老旧道路检测项目中，使用小型路面巡检机器人对一段长5公里的道路进行检测，成功发现了多处人工巡检容易遗漏的细微裂缝和浅层坑洼，经过数据分析评估，为该路段制定了针对性的养护方案，有效避免了病害的进一步发展。

（二）路面裂缝修复

对于检测到的路面裂缝，裂缝修复微型机器人可以迅速展开修复工作。它能够精确地将修复材料注入裂缝中，确保修复材料与裂缝壁紧密结合，提高修复质量。而且，由于其操作灵活，可以在不影响交通的情况下，对局部裂缝进行快速修复，减少了道路封闭时间和对交通的干扰，增强了安全生产的水平。

（三）道路标线维护

道路标线的清晰程度直接关系到交通安全。标线涂刷微型机器人能够根据预设程序和道路实际情况，对磨损、褪色的标线进行重新涂刷。其涂刷的精度和一致性优于人工涂刷，且可以在较短时间内完成大面积的标线维护工作。

（四）排水管道清理与检测

市政道路排水管道的畅通对于防止路面积水至关重要。管道检测与清理微型机器人可以进入管道内部，对管道的状况进行全面检测，包括管道的破损、变形、堵塞位置和程度等。一旦发现堵塞物，机器人可以利用机械臂和清理工具进行清理，如切割缠绕在管道内的树根、破碎并清除沉积物等。

四、微型机器人应用的技术优势

（一）提高施工精度和质量

微型机器人凭借其精确的运动控制和先进的传感器技术，能够在市政道路养护工程中实现高精度的作业。例如，在裂缝修复过程中，其可以精确控制修复材料的注入量和分布位置，保证修复后的路面结构强度和密封性；在标线涂刷时，能够确保标线的宽度、厚度和直线度符合标准要求，提高了道路标线的清晰度和耐久性，从而显著提升了养护施工的质量。

（二）降低劳动强度和人力成本

传统的道路养护施工需要大量的人力投入，且工作环境较为恶劣，劳动强度大。微型机器人的应用可以替代部分人工操作，减少了养护人员在危险和高强度劳动环境下的工作时间，降低了劳动强度。同时，也相应地减少了人力成本的支出，提高了养护工程的经济效益。

（三）减少对交通的影响

市政道路养护施工往往会对交通造成一定程度的干扰。微型机器人由于其体积小、操作灵活，可以在不封闭或短时间封闭局部车道的情况下进行作业，最大限度地减少了对交通流量的影响，降低了交通拥堵的风险，提高了城市道路的通行效率。

（四）实现数据化管理和智能化决策

微型机器人在作业过程中可以实时采集大量的道路养护数据，如路面状况数据、管道检测数据等。这些数据通过传输和分析处理，可以为道路养护管理部门提供详细的道路设施信息，实现道路养护的数字化管理。同时，基于这些数据的分析结果，能够为养护决策提供科学依据，实现养护措施的智能化选择和优化，提高养护资源的利用效率。

（五）降低劳动强度，提高本质安全

降低工人劳动强度以及地下有限空间作业的安全性，从而解放了市政工人的本质安全。

五、微型机器人应用面临的挑战

（一）技术可靠性和稳定性问题

市政道路养护工程现场环境复杂多变，存在灰尘、振动、高低温、潮湿等不利因素，对微型机器人的技术可靠性和稳定性提出了很高的要求。例如，传感器可能会因灰尘覆盖而失灵，电子元件在高温或低温环境下可能出现性能下降甚至故障，机器人的运动机构也可能因长期振动而松动或损坏。因此，需要进一步提高微型机器人的防护性能和环境适应能力，确保其在恶劣条件下能够稳定、可靠地运行。

（二）能源供应与续航能力限制

微型机器人通常依靠电池作为能源供应，但由于其体积有限，所能携带的电池容量也相对较小，导致其续航能力不足。在一些大型道路养护工程中，频繁地为机器人充电或更换电池会影响施工效率。此外，电池的性能也会受到环境温度等因素的影响，进一步降低了机器人的实际工作时间。因此，开发高效的能源供应系统和提高电池的能量密度与续航能力是亟待解决的技术难题。

（三）成本较高

目前，微型机器人的研发、制造和维护成本相对较高，这在一定程度上限制了其在市政道路养护领域的广泛应用。一方面，其采用的先进技术和高精度零部件价格昂贵；另一方面，由于市场需求相对较小，尚未形成规模化生产效应，导致单位成本居高不下。降低成本需要通过技术创新、优化生产工艺以及扩大市场应用规模等多种途径来实现。

（四）法律法规与安全标准不完善

微型机器人在市政道路上进行作业涉及到交通安全、公共安全等诸多方面的问题，但目前相关的法律法规和安全标准还不够完善。例如，对于机器人在道路上的行驶权限、作业规范、安全防护措施以及与其他交通参与者的交互规则等缺乏明确的规定，这给微型机器人的实际应用带来了一定的法律风险和安全隐患。因此，需要加快制定和完善相关的法律法规和安全标准，为微型机器人的安全、有序应用提供保障。

（五）作业环境的限制

地下管网的不确定性，地下水位随时发生变化对微型机器人的使用存在较大影响。

六、未来发展趋势与展望

（一）智能化与自主化程度不断提高

随着人工智能、机器学习、计算机视觉等技术的不断发展，微型机器人将具备更强的自主决策能力和智能化水平。它们能够根据实时采集的道路信息，自动识别病害类型和程度，自主规划最优的养护作业路径和方案，并能够在复杂的环境中灵活应对各种突发情况，实现真正意义上的自主作业，进一步提高市政道路养护工程的施工效率和质量。

（二）多功能一体化与模块化设计

未来的微型机器人将朝着多功能一体化方向发展，通过模块化设计，实现不同功能模块的快速更换和组合，使其能够在一台机器人上集成路面检测、病害修复、标线维护、管道清理等多种养护功能。这样不仅可以减少设备的投入数量和占地面积，还能够提高机器人的综合利用率和作业效率，满足市政道路养护多样化的需求。

（三）与物联网和大数据技术深度融合

微型机器人将与物联网、大数据技术深度融合，构建智能化的市政道路养护管理系统。机器人在作业过程中采集的大量数据将实时上传至云端，通过大数据分析平台进行存储、处理和挖掘，为道路养护管理部门提供全面、准确的道路设施状态信息和养护决策支持。同时，利用物联网技术，实现机器人与其他道路设施、养护设备以及管理系统之间的互联互通，形成一个智能化、协同化的道路养护网络，实现市政道路养护的全生命周期管理和预防性养护。

（四）应用领域的拓展与创新

除了现有的市政道路养护工程应用领域外，微型机器人还将在城市轨道交通、桥梁隧道、停车场等基础设施的维护领域得到更广泛的应用和创新发展。例如，在桥梁检测中，微型机器人可以进入桥梁结构的狭小空间和难以到达的部位，对桥梁的裂缝、锈蚀等病害进行检测和评估；在停车场设施维护方面，机器人可以对停车标识、地面状况等进行巡检和修复，提高停车场的安全性和使用效率。

结论

微型机器人在市政道路养护工程施工中具有广阔的应用前景和巨大的发展潜力。尽管目前其应用还面临一些技术、成本、法规等方面的挑战，但随着相关技术的不断突破和完善，以及社会对城市道路养护质量和效率要求的不断提高，微型机器人必将逐步成为市政道路养护工程的重要施工手段和工具。

参考文献

[1]吴佳炽. 基于RTK/INS组合导航的道路划线机器人轨迹跟踪控制研究[D]. 上海大学, 2023.

[2]张志友. 测量机器人在道路施工动态控制中的应用研究[J]. 公路交通技术, 2008, (01): 54-57.