8、实验室中用于监测植物生长的低成本颜色传感器自主拟人机器人系统

实验室中用于监测植物生长的低成本颜色传感器自主拟人机器人系统

1. 引言

为了自动监测植物组织生长，一款自主拟人机械臂应运而生。它专为新西兰植物与食品研究所开发的改良克隆微繁殖系统量身定制。该机械臂采用垂直线性滚珠轴和高速步进电机，实现各关节的灵活运动，可水平旋转 180 度。其末端的传感器能监测植物生长和周围生长环境，包括安装在云台和倾斜机构上的紧凑型彩色变焦相机，用于捕捉高分辨率图像；RGB 颜色传感器，用于监测叶片颜色；以及测量环境大气温度、相对湿度和二氧化碳的传感器。机械臂能够触及多个 600mm x 600mm 育苗盘上的任何位置。捕捉到的植物组织图像会通过创新算法进行处理，以确定特定时间段内组织或整株植物的生长速率。叶片颜色传感器通过将输出与预定的最佳值进行比较，提供组织健康状况的信息。定制软件可实现机械臂操作和数据采集的完全自动化，使机械臂能按设定时间间隔返回指定位置（即单个幼苗），识别生长速率和叶片颜色的细微变化。这将使植物营养水平和直接环境能根据持续监测进行常规调整，从而在最少人工干预的情况下实现植物的优化快速生长。

这些低成本颜色传感器可集成到连续自动化系统中，用于监测生长中植物的叶片颜色。细微的颜色变化可能是营养浓度不理想导致压力的早期迹象。此外，还详细介绍了 RGB 传感器的校准技术，并将其与高端分光光度计进行了比较。

2. 农业中的机器人系统

机器人和自动化系统在各个经济领域越来越普遍。在过去十年中，园艺行业一直在推动更多的自动化。随着机器人变得更加复杂和可靠，它们开始被用于执行日常、通常是重复性的任务，而这些任务使用高薪劳动力来完成成本很高。随着技术的飞速发展，越来越多的应用成为可能。

2.1 农业机器人的