針對(duì)大田環(huán)境作物全生育期多模態(tài)表型采集的自走式作物表型機(jī)器人研究

 


作物表型高通量精準(zhǔn)鑒定是全面解析表型與基因關(guān)系、深入認(rèn)知生命過(guò)程的前提，是培育突破性新品種、保障國(guó)家糧食安全的迫切需求。與固定式及無(wú)人機(jī)表型平臺(tái)相比，表型機(jī)器人具有移動(dòng)靈活作業(yè)不受時(shí)空限制、可擴(kuò)展掛載多類(lèi)型傳感器、近地采集數(shù)據(jù)分辨率高等優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)高通量表型檢測(cè)的重要方向之一。

針對(duì)大田環(huán)境作物全生育期、多模態(tài)表型無(wú)人化高效采集及解析需求，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物表型團(tuán)隊(duì)研制了一款跨行行駛、自主作業(yè)的作物表型機(jī)器人系統(tǒng)（PhenoRob-F），該機(jī)器人主要由田間自主移動(dòng)平臺(tái)和表型采集模塊組成。其中，自主移動(dòng)平臺(tái)采用四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)獨(dú)立轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)方式，純電驅(qū)動(dòng)，通過(guò)視覺(jué)信息和衛(wèi)星導(dǎo)航融合，實(shí)現(xiàn)田間環(huán)境作物生長(zhǎng)過(guò)程自主導(dǎo)航行駛。表型采集模塊搭載高光譜相機(jī)、RGB-D相機(jī)在內(nèi)的多類(lèi)傳感器，結(jié)合所開(kāi)發(fā)的表型數(shù)據(jù)采集軟件，可進(jìn)行作物全生育期圖、型、譜等多類(lèi)型表型數(shù)據(jù)同步采集。
   
此外，團(tuán)隊(duì)基于PhenoRob-F的設(shè)計(jì)思路和技術(shù)路線，針對(duì)作物不同角度、不同生育期株高差異和不同土壤條件下高通量表型檢測(cè)需求，設(shè)計(jì)了多類(lèi)型表型機(jī)器人，包括：水田表型機(jī)器人、高度可調(diào)節(jié)的表型機(jī)器人，側(cè)視以及多視角成像機(jī)器人等，為作物育種相關(guān)科研提供新解決方案。
 
華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物表型團(tuán)隊(duì)聚焦作物全生命周期地上-地下、物理-生理、設(shè)施-大田、宏觀-微觀表型性狀獲取及解析關(guān)鍵技術(shù)突破、高通量表型系統(tǒng)研制及育種研究應(yīng)用。本研究獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目支持。