[发明专利]一种基于智能机器人的水稻根系性状无损测量装置

权利要求书

1.一种基于智能机器人的水稻根系性状无损测量装置，其特征在于：针对根盒水稻不同器官表型的信息，实现植株全生育期高通量、全自动、数字化的地上地下全部表型获取和解析；该根系性状无损测量装置包括根盒阵列、智能机器人、光学传感器、环境监控系统以及中央处理系统等部分；根盒阵列由主框架、根盒和滴灌系统三个模块组成，用于装载土壤供给植株生长并展露器官组织用于表型数据获取；根盒玻璃的一面安装了基于滑槽的可开关不透光窗帘，关闭时保证根系处于黑暗环境生长，开启时用于测量根系表型参数；根盒立柱上安装了LED光源用于根系测量的光照补充，并且采用合理的位置布置设计，用于最大程度削减玻璃镜面反光对测量结果造成的干扰，从而获得高精度测量结果；智能机器人同时搭载探测器，实现智能导航、自动定位和精确测量；光学传感器包括红外相机、高光谱相机、RGB可见光相机和扫描仪，用于提取植株器官表型参数；环境监测系统用于获取环境信息；中央处理系统用于完成系统的控制和图像处理的工作。

2.根据权利要求1所述的基于智能机器人的水稻根系无损测量装置，其特征在于：所述主框架用于放置根盒，可根据需要确认根盒以及主框架的装配关系，包括根盒的排列间距和摆放位置。

3.根据权利要求1所述的基于智能机器人的水稻根系性状无损测量装置，其特征在于：所述根盒的侧面由3面不透明的不锈钢板和一面透明钢化玻璃面组成，钢化玻璃面向地面倾斜30度角，使植物根系能够更好的贴合钢化玻璃面生长。

4.根据权利要求1所述的基于智能机器人的水稻根系性状无损测量装置，其特征在于：根盒的透明钢化玻璃面外层还具有一层可开关不透光遮阳帘，不透光遮阳帘安装于玻璃面外侧，不透光遮阳帘采取不透光可折叠帆布材质，外框采用钣金结构拼接而成，且尺寸与透明玻璃面保持一致，与玻璃面齐平的边缘带有折弯边，从而使得遮阳帘在不打开状态下，完全避免了阳光照射进入水稻根系部分，水稻正常生长时遮阳帘关闭，避免水稻根系在光照下进行有氧呼吸产生青苔，使青苔依附于玻璃面上，从而影响水稻根系的成像质量；检测时则可直接通过遮阳帘活扣把手进行打开，对水稻根系进行检测。

5.根据权利要求1所述的基于智能机器人的水稻根系性状无损测量装置，其特征在于：根盒玻璃面左右立柱两侧安装了两条LED光源，光源长度与根盒侧面长度保持一致，确保玻璃面上下光照亮度均一，同时LED光源灯珠面与玻璃面保持垂直，LED光源侧面与玻璃面平行，左右两个LED灯珠平行对立，保证了光源的光不被玻璃面反射，影响成像；LED光源远离玻璃面的侧面有一个遮光挡板，可有效的保证LED光源的光不往成像传感器侧发散，不影响相机镜头采光。

6.根据权利要求1所述的基于智能机器人的水稻根系性状无损测量装置，其特征在于：所述自动滴灌系统由滴管、滴头和电动阀组成，既可根据用户对每一根盒进行定量精确灌溉，也可快速完成大批量实验灌溉任务。

7.根据权利要求1所述的基于智能机器人的水稻根系性状无损测量装置，其特征在于：所述智能机器人由地面磁导条引导前进，在每排根盒前放置路径导向标签，每个根盒前放置RFID标签实现精确定位；机器人上还搭载移动模组，控制相机上下移动和调节相机拍照距离。

8.根据权利要求1所述的基于智能机器人的水稻根系性状无损测量装置，其特征在于：RGB成像、红外热成像、高光谱成像和非接触式扫描仪用于获得不同器官总共20个表型相关参数；4个光学成像单元即可协调统一工作，也可独立完成检测任务。

9.根据权利要求1所述的基于智能机器人的水稻根系性状无损测量装置，其特征在于：所述环境监测系统包括气候监测系统和土壤监测系统，气候监测系统监测可自动监测包括温度、湿度、光照、气压、风速和风向在内的环境参数，土壤监测系统可监测每一根盒土壤水分的变化并上传到中央处理系统。

10.根据权利要求1所述的基于智能机器人的水稻根系性状无损测量装置，其特征在于：中央处理系统一方面实现对滴灌、光照、机器人运动和图像获取的控制，另一方面完成图像处理和参数提取的工作，实现数字一体化管理，将采集的图片保存于云端。