易科泰田间智能巡检机器人表型分析平台

      易科泰田间智能巡检机器人表型分析平台，是北京易科泰生态技术有限公司基于巡检机器人技术（包括RTK导航定位技术）、机器视觉技术、多传感器融合分析技术自主研发设计的一款田间巡检式植物表型分析系统。一般的“巡检机器人”主要是基于RGB成像技术采集作物彩色成像信息，仅能得到形态和颜色信息。易科泰田间智能巡检机器人表型分析平台采用易科泰研发的FluorTronn®叶绿素荧光成像技术（作为新一代农业传感器技术，被评为十大“重大农业科技创新成果”）、多功能高光谱成像技术（荣获杨凌农高会“后稷奖”）、Thermo-RGB成像技术，可以全自动、非损伤、高通量、原位（in-situ）全面采集分析植物形态、颜色、生理生化、光合生理状态、健康状态、胁迫与抗性等信息。

 
主要应用领域

• 大田及温室作物原位（in-situ）表型成像分析
• 植物光合表型分析、光合生理研究分析
• 植物病虫害（生物胁迫）早期检测分析
• 植物非生物胁迫（干旱、高温、冻害、盐碱等）检测分析
• 作物健康早期诊断、种苗高通量健康检测
• 植物遗传育种、抗性筛选，变不可见为可见
• 智慧农业及智慧牧场自动巡检

 
主要特点如下：

• 田间智能机器人表型分析专利技术ZL 2020 2 1174397.3
• 可根据需求灵活选配不同表型成像传感器技术：
  • 高光谱或多功能高光谱成像
  • 叶绿素荧光成像，包括LEDIF叶绿素荧光监测或叶绿素荧光成像
  • Thermo-RGB成像，包括红外热成像、RGB成像及红外热成像与RGB成像融合分析技术
• SpectrAPP高光谱表型成像分析软件及 FluorVision高光谱荧光成像分析软件，可进行光谱融合、ROI选区分析、⾯积校准、频率直方图、自动动识别不同波段峰值并分析其⽐值等，近百种参数一键分析
• 红外热成像与RGB成像融合分析功能，采用多点精准融合技术，精确提取植物红外热成像（不受背景影响），并对不同ROI进行温度分析
• XYZ三轴全自动扫描成像，同时具备植物冠层成像及侧面成像分析，适应多类型作物表型研究
• 配备高精度RTK模块，双模GNSS，移动定位精度可达5cm
• 地面站远程控制，可遥控机器人移动，可扩展沿航线全自动巡航功能
• 履带式行走机构，可原地转向掉头，利于狭窄道路通行，越野能力强，不惧农田里的尖锐物体穿刺，自带减震机构有效过滤整车晃动，适应田间地形作业。可选配第三方机器人平台
• 配备超大容量电池，可全天候监测，作业效率事半功倍

二、主要技术指标

• 叶绿素荧光成像测量参数：Fo、Fm、Fp、Ft、Fs、Fm’、Fv/Fm（QYmax）、ΔF/Fm’（YPSII）、Fv/Fo、NPQ、Rfd、Y(NPQ)、Y(NO)等
• 多功能高光谱成像测量参数：

• 蓝绿荧光Fb（或F440）和Fg（或F520）及胁迫诱导次级代谢产物指数等
• 叶绿素荧光Fr（或F690）和Ffr（或F740）等
• 荧光比值植物，如Fb/Fg、Fb/Fr、Fb/Ffr、Fr/Ffr等，及F_730-740/F_680-690（反应叶绿素含量及植物长期胁迫等）、F₇₃₅/F₇₀₀（可精确反映叶绿素含量）等
• 植物冠层结构指数：NDVI、RDVI、MSR、SAVI、MSAVI、TVI、MCARI、MTVI、EVI等
• 植物或作物色素指数，包括叶绿素指数、胡萝卜素指数、花青素指数等
• 叶黄素循环色素指数
• 颜色指数：包括红度指数、绿度指数、蓝度指数、比值指数等，可区分100多种颜色波段
• 生理生态指数：包括健康指数HI、衰老指数PSRI、日光诱导叶绿素荧光指数等
• 光合物候指数：CCI、NIRv、ΔPRI等
• N素指数及水分指数等
• 可分析土壤有机碳及总氮状态

• Thermo-RGB成像融合分析测量参数：

• 温度分析：最低温度、最高温度、平均温度、频率直方图等，并据此分析植物如叶片气孔导度、温度的影响及响应，Tc-Ta（冠层与空气温度差）等
• 颜色分析：VIgreen、VEG、ExG、ExGR、GLI、CIVE、COM、WI、Lab、R/G/B、R/G、B/R等十多种颜色参数，可进行L*a*b*和HSV/HIS颜色空间分析，研究植物/根系表型及颜色信息
• 形态分析：包括冠层长、宽、长宽比、紧凑度、凸包面积、相对生物量（投影面积或像素总值）等
• 可对植物冠层光照生理响应进行全面分析，包括阳光照射叶片、阴影叶片、土壤等组分分布与温度分布

• 内置光照度、空气温湿度传感器，可根据需求扩展其他传感器
• 越野避障能力：可越过15厘米高的障碍物
• 移动速度：0-25km/h
• 遥控系统：采用开源框架，集成自主双机热备份遥控，通信距离5km
• 地面站：一站式智能软件系统，具备移动轨迹实时监控、参数设置、语音报读功能，内嵌地形地貌数据，全自动规划航线
• XYZ三轴行程：X轴有效行程1 m，左右均可延伸，Y轴行程0.8m，Z轴行程1m

 
应用案例1：番茄苗侧面表型成像分析


应用案例2：木耳菜植株土壤施加DCMU实验

    北京易科泰生态技术有限公司成立于2002年，为中关村高新技术企业，致力于生态-农业-健康研究监测技术推广、研发与服务，特别是在光谱成像技术（高光谱成像技术、叶绿素荧光成像技术、红外热成像技术、无人机遥感等）、植物表型分析技术、呼吸与能量代谢测量技术等方面，与国际领先企业PSI、Specim、Sable等合作，致力于植物科学、土壤与地球科学、动物能量代谢、水体与藻类及生态环境领域先进仪器技术的引进推广和技术研发集成，为植物/作物表型分析、生态修复及生态保护、能量代谢测量等提供规划设计、技术方案与系统集成、技术咨询与科技服务。公司技术团队80％以上具备硕士或硕士以上学位，并与中国科学院研究生院、中科院植物研究所、中科院动物所、中科院地理科学与资源研究所、中国农科院、中国林科院、中国环科院、中国水科院、清华大学、中国农业大学、北京林业大学、北京大学、中国海洋大学、陕西师范大学、内蒙古大学等建立了长期的技术合作交流关系。
 
    公司下设有叶绿素荧光技术与植物表型业务部、EcoTech^®实验室、光谱成像与无人机遥感事业部及无人机遥感研究中心（与陕西师范大学合作建立）、动物能量代谢实验室、内蒙古阿拉善蒙古牛生态牧业研究院及青岛分公司。实验室拥有叶绿素荧光成像、叶绿素荧光仪、水体藻类荧光仪、SPECIM高光谱仪、WORKSWELL红外热成像仪、EasyChem全自动化学分析仪、MicroMac1000水质在线监测系统、ACE土壤呼吸自动监测系统、SoilBox便携式土壤气体通量测量系统、动物呼吸测量系统、LCpro+光合作用测量仪、Hood土壤入渗仪、年轮分析仪等各种仪器设备，可以进行实验研究分析、实验培训等，欢迎与易科泰生态研究室开展合作研究。
 
    易科泰公司与欧洲PSI公司（叶绿素荧光技术与表型分析技术）、美国SABLE公司（动物能量代谢技术）、欧洲SPECIM公司（高光谱成像技术）、欧洲WORKSWELL公司（红外热成像技术）、欧洲Lightigo公司（LIBS元素分析技术）、欧洲BCN无人机遥感中心、欧洲ITRAX公司（样芯密度扫描与元素分析）、美国VERIS公司、英国ADC公司、德国UGT公司、欧洲SYSTEA公司等国际著名生态仪器技术领域的研发机构和厂商建立了密切的合作关系，在FluorCam叶绿素荧光成像与荧光测量技术、PlantScreen植物表型分析技术、高光谱成像技术、红外热成像技术、光合作用与植物生理生态研究监测、土壤呼吸与碳通量研究监测、动物呼吸代谢测量、水质分析与藻类研究监测、CoreScanner样芯密度CT与元素分析技术、LIBS元素分析技术、无人机生态遥感技术等生态仪器技术及其系统方案集成有着丰富的经验，成为我国农业、林业、地球科学、生态环境研究等领域科技进步的重要研究技术支持力量。由公司研制生产的EcoDrone^®无人机遥感平台、SoilTron®多功能小型蒸渗仪技术、SoilBox®土壤呼吸测量技术、PhenoPlot®轻便型作物表型分析系统、SCG-N土壤剖面CO2／O2梯度监测系统、植物生理生态监测技术、动物能量代谢测量技术等，在中科院修购项目、农业部学科群项目、CERN网络（生态系统监测网络）等项目中发挥重要作用。
 
    “工欲善其事，必先利其器”，易科泰公司将秉承“利其器，善其事”的经营理念，为国内生态-农业-健康研究与发展提供最优的技术方案和服务。