近年来,我国对公路建设的投资与重视程度逐步增加,面对我国公路建设的刚性需求,推进公路施工技术的自动化发展对于节约公路建设人力成本、提高建设效率与统一工程质量等效能指标的管控具有重要意义。本文基于公路建设中的路面施工工艺需求,面向实际的路面工程应用场景设计了自主路面施工机器人。通过接管路面机械车辆的电气控制系统,并运用卫星定位、无线通信等技术手段,实现了自主式路面施工所必需的基本功能,有效地促进了公路施工技术的发展。论文的主要研究内容如下:1、分析自主路面施工机器人的设计需求,并提出整体方案。本文根据振动压路机的结构特征、工作原理与应用场景,对施工机器人的技术特点与适宜的技术路线进行研究,并设计包含远程遥控、自主施工、施工分析与安全控制的自主路面施工功能。从而依此完成以自主施工控制器作为核心的系统整体架构设计,以及具备原始控制链路和远程控制链路两类控制模式的系统控制策略设计,提供了可泛化的施工机器人系统设计方案。2、设计并实现自主路面施工机器人系统中各个模块的软硬件组成。系统整体划分为整车控制模块、远程遥控模块和环境检测模块三个主体部分:在整车控制模块中,实现下位机嵌入式控制器对压路机原车驾驶与施工操作的控制过程;在远程遥控模块中,实现上下位机的远程无线通信过程,以及上位机人机交互界面的交互软件,并依据自主施工需求设计其通信协议;在环境监测模块中,实现了基于实时动态差分技术的全球卫星导航系统的高精度定位。3、设计自主路面施工机器人系统的施工方法与安全控制过程。根据系统的模块化设计,实现施工机器人的整体功能结构与实施流程,基于分层控制结构的系统控制程序框架,以及基于有限状态机模型的工作任务管理与控制流程。在差分卫星定位的基础上,对基于高斯-克吕格投影法的定位相对位姿解算方法进行研究,并结合路面施工工艺需求对自主式的路径规划算法进行研究。在自主控制方面,通过研究压路机的运动学模型,设计与实现基于视线导向法和PID控制器的自主式路径跟踪算法,以及施工工艺的控制方法。最后对系统的安全控制方法进行研究,分析施工机器人可能存在的外部与内部安全威胁,并提出在紧急事件下自动紧急制动的触发与恢复方案。4、完成自主路面施工机器人系统在模拟施工场景下的实车联调与测试。解决系统联调部署过程中存在的共地干扰、定位精度等问题,并分别从远程遥控、施工规划、自主施工功能,以及施工质量、施工安全性能五个主要方面对系统进行测试。测试结果表明系统能够在既定的功能测试下达到预期设计效果,并能较好地通过性能测试,表明本文所设计的系统具有工程可行性、有效性和可靠性,有良好的应用前景。