針對大田環(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、深入認知生命過程的前提，是培育突破性新品種、保障國家糧食安全的迫切需求。與固定式及無人機表型平臺相比，表型機器人具有移動靈活作業(yè)不受時空限制、可擴展掛載多類型傳感器、近地采集數(shù)據(jù)分辨率高等優(yōu)勢，是未來高通量表型檢測的重要方向之一。

針對大田環(huán)境作物全生育期、多模態(tài)表型無人化高效采集及解析需求，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物表型團隊研制了一款跨行行駛、自主作業(yè)的作物表型機器人系統(tǒng)（PhenoRob-F），該機器人主要由田間自主移動平臺和表型采集模塊組成。其中，自主移動平臺采用四輪獨立驅(qū)動獨立轉(zhuǎn)向設(shè)計方式，純電驅(qū)動，通過視覺信息和衛(wèi)星導(dǎo)航融合，實現(xiàn)田間環(huán)境作物生長過程自主導(dǎo)航行駛。表型采集模塊搭載高光譜相機、RGB-D相機在內(nèi)的多類傳感器，結(jié)合所開發(fā)的表型數(shù)據(jù)采集軟件，可進行作物全生育期圖、型、譜等多類型表型數(shù)據(jù)同步采集。
   
此外，團隊基于PhenoRob-F的設(shè)計思路和技術(shù)路線，針對作物不同角度、不同生育期株高差異和不同土壤條件下高通量表型檢測需求，設(shè)計了多類型表型機器人，包括：水田表型機器人、高度可調(diào)節(jié)的表型機器人，側(cè)視以及多視角成像機器人等，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)作物表型團隊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。本研究獲得國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等項目支持。