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Plant Phenomics | PhenoRob-F:华中农业大学研制一种自走式田间作物表型高通量检测机器人

2025/9/22

分享华中农业大学作物表型团队在Plant Phenomics发表的一篇题为《PhenoRob-F: An autonomous ground-based robot for high-throughput phenotyping of field crops》的研究论文。团队宋鹏副教授、杨万能教授为该论文通讯作者,博士研究生杨蒙和李正达为共同第一作者。

论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.plaphe.2025.100085



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。


图1 PhenoRob-F结构设计


图2 基于机器人的田间稻穗及麦穗检测


图3 基于机器人的盆栽玉米及油菜三维表型获取及解析


图4 基于机器人的水稻高光谱数据获取及分析


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。


图5 不同应用场景下作物表型机器人


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。


文章来源:植物表型组学公众号

原文链接:Plant Phenomics | PhenoRob-F:华中农业大学研制一种自走式田间作物表型高通量检测机器人