[发明专利]一种盆栽植物光合速率高通量测量机器人

权利要求书

1.一种盆栽植物光合速率高通量测量机器人，用于实现批量盆栽植物的光合速率高通量测量，其特征在于：

该机器人包括自主移动平台、光照自动调节装置、光合速率测量装置、栽培盆自主识别装置、供电装置；

自主移动平台为电驱式四轮移动平台，移动方式为前轮驱动，前轮差速转向；自主移动平台四个侧面及顶面密封，内侧采用黑色磨砂不反光材料，保证检测过程不受外界光照影响，提高检测精度和稳定性；自主移动平台采用视觉导航，提取盆栽植物的摆放方向及手动设置的导航线作为导航路径；

光照自动调节装置由LED光源、光照度传感器、光电传感器及光源控制器组成；LED光源便于拆卸，可根据不同检测需求选择安装包括红光、蓝光和白光在内的不同光源类型，提高适用性；光照度传感器和光电传感器设有多组，每组包含两种传感器各1个，分别安装于透明检测腔内部且分布于左右两侧；每组中的光照度传感器与光电传感器沿水平方向安装，检测端面朝向植物，二者相对位置固定且安装于同一水平位置；光照度传感器和光电传感器沿着植物生长方向同时往复移动；通过光照度传感器测量植物冠层高度处光照强度，通过光源控制器调节LED光源的光照强度，控制植物冠层的光照强度至设定值并保持稳定，用于提高光合速率检测准确性；光电传感器为反射式，采用跳变检测；具体为，在光电传感器上下移动过程中，将检测到的光电信号跳变位置处判定为植物的冠层位置，并在此位置检测植物光照强度；

光合速率测量装置由包括储气罐、气泵、水分传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器和透明检测腔在内的多个部件构成，通过水分传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器检测经过一定时间间隔后透明检测腔内的CO₂、O₂、H₂O含量差异，计算植物光合速率；

栽培盆自主识别装置用于识别待检测盆栽的栽培盆外侧的标识，并使检测结果与栽培盆标识关联，实现高通量连续检测；采用图像识别方法进行栽培盆标记识别，两个识别摄像头对称安装，分别布置于自主移动平台左右两侧中心处距离地面特定高度，该高度根据不同植物栽培高度来调节，满足盆栽植物光合速率高通量测量机器人往复过程的左右两侧识别需求，检测栽培盆侧面的标记符号，并将检测结果与栽培盆标号进行关联。

2.根据权利要求1所述的盆栽植物光合速率高通量测量机器人，其特征在于：透明检测腔为圆柱状检测单元，外径为30cm，高度为80cm，材料为透明亚克力板，厚度为5mm；透明检测腔由左右两部分组成，检测过程左右两部分通过电机控制实现向左右两侧张开和合并动作，左右两侧张开至便于移动待检测植物处，左右两侧合并用于包裹待检测植物进行测量；左右两部分连接接触面有密封胶圈，保证盆栽植株包裹的密封性，气泵将储气罐内的气体按照所需浓度注入到透明检测腔内。

3.根据权利要求1所述的盆栽植物光合速率高通量测量机器人，其特征在于：识别摄像头布置于距离地面高度30cm处；栽培盆侧面的标记符号采用字符或二维码。

4.根据权利要求1所述的盆栽植物光合速率高通量测量机器人，其特征在于：使用前需将待检测盆栽植物样本按照特定规则设置，所述规则为，栽培盆截面为圆形，对每个栽培盆进行标识并将标识张贴于栽培盆侧面，待检测植物按规则排列，且需保证相邻栽培盆之间间距不小于10cm，相邻列栽培盆中心距离不小于40cm，便于测量机器人通行检测；摆放样本时，保证每个栽培盆上的标识处于对外，且处于同一侧，便于栽培盆自主识别装置对每个栽培盆植物的精确定位；在相邻两列之间布设深色导航线，以便于测量机器人检测完其中某列盆栽植物后，采用视觉导航方式，自动顺着导航线行驶到下一列继续进行检测。

5.根据权利要求1所述的盆栽植物光合速率高通量测量机器人，其特征在于：测量机器人的外观尺寸为800*800*1500mm。

6.根据权利要求1所述的盆栽植物光合速率高通量测量机器人，其特征在于：供电装置采用48V输出，30ah的锂电池供电，同时搭配太阳能充电板，为锂电池供电，保障本装置室外采集过程顺利进行。