针对大田环境作物全生育期多模态表型采集的自走式作物表型机器人研究

 


作物表型高通量精准鉴定是全面解析表型与基因关系、深入认知生命过程的前提，是培育突破性新品种、保障国家粮食安全的迫切需求。与固定式及无人机表型平台相比，表型机器人具有移动灵活作业不受时空限制、可扩展挂载多类型传感器、近地采集数据分辨率高等优势，是未来高通量表型检测的重要方向之一。

针对大田环境作物全生育期、多模态表型无人化高效采集及解析需求，华中农业大学作物表型团队研制了一款跨行行驶、自主作业的作物表型机器人系统（PhenoRob-F），该机器人主要由田间自主移动平台和表型采集模块组成。其中，自主移动平台采用四轮独立驱动独立转向设计方式，纯电驱动，通过视觉信息和卫星导航融合，实现田间环境作物生长过程自主导航行驶。表型采集模块搭载高光谱相机、RGB-D相机在内的多类传感器，结合所开发的表型数据采集软件，可进行作物全生育期图、型、谱等多类型表型数据同步采集。
   
此外，团队基于PhenoRob-F的设计思路和技术路线，针对作物不同角度、不同生育期株高差异和不同土壤条件下高通量表型检测需求，设计了多类型表型机器人，包括：水田表型机器人、高度可调节的表型机器人，侧视以及多视角成像机器人等，为作物育种相关科研提供新解决方案。
 
华中农业大学作物表型团队聚焦作物全生命周期地上-地下、物理-生理、设施-大田、宏观-微观表型性状获取及解析关键技术突破、高通量表型系统研制及育种研究应用。本研究获得国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目支持。