針對土壤檢測的實(shí)際需求，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院智能所研究員王儒敬團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了高通量土壤成分智能檢測機(jī)器人裝備。該裝備是國內(nèi)首臺套實(shí)現(xiàn)機(jī)器人代替人工土壤測試復(fù)雜勞動的整裝智能化裝備，能夠?qū)崿F(xiàn)土壤養(yǎng)分、重金屬等35項(xiàng)全國三普指標(biāo)的全自動無人化檢測。

　　耕地是糧食生產(chǎn)最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，為全面掌握我國耕地的質(zhì)量，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，我國近幾年來持續(xù)開展大規(guī)模土壤檢測任務(wù)，然而我國大規(guī)模人工土壤檢測存在周期長、程序復(fù)雜、成本高的問題。針對這些問題，高通量土壤成分智能檢測機(jī)器人裝備嚴(yán)格按照國家規(guī)范要求，在實(shí)現(xiàn)土壤養(yǎng)分（有機(jī)質(zhì)、速效鉀、有效磷等）、重金屬（鉛、鎘、汞、砷、鉻等）等35項(xiàng)全國三普指標(biāo)的全自動無人化檢測的同時，有效解決了傳統(tǒng)土壤檢測全程周期長、人員投入密集、檢測成本高、易受人工操作誤差影響等難題，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室土壤檢測的高通量、低成本與智能化。

　　高通量土壤成分智能檢測機(jī)器人裝備有三個突出技術(shù)亮點(diǎn)——機(jī)器視覺、多臂協(xié)同與優(yōu)化調(diào)度算法。機(jī)器視覺是指針對化學(xué)滴定反應(yīng)中的顏色識別，研究團(tuán)隊(duì)通過攝像頭獲取彩色圖像后，將模擬圖像信號數(shù)字化，系統(tǒng)進(jìn)行RGB顏色分量匹配，從而闡明化學(xué)滴定反應(yīng)中的顏色變化的閾值向量。多臂協(xié)同是通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和分布式控制方法，將實(shí)驗(yàn)過程中復(fù)雜動作分解為一系列機(jī)械臂精準(zhǔn)的姿態(tài)動作優(yōu)化組合序列，進(jìn)行多機(jī)械臂的運(yùn)動規(guī)劃、決策、協(xié)同控制，精準(zhǔn)、高效地完成前處理復(fù)雜動作。而優(yōu)化調(diào)度算法則是基于云服務(wù)的實(shí)驗(yàn)室信息管理調(diào)度平臺體系，以通量指標(biāo)為目標(biāo)，對制樣、稱量過程以及pH值、速效鉀等不同指標(biāo)的前處理及檢測流程步驟進(jìn)行統(tǒng)籌調(diào)度，按照保證精度、效率優(yōu)先的原則，進(jìn)行調(diào)度的規(guī)劃實(shí)施，實(shí)現(xiàn)土壤樣品前處理過程的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　據(jù)悉，高通量土壤成分智能檢測機(jī)器人于2023年2月7日通過了由包括4位院士在內(nèi)的10位專家的成果鑒定，鑒定結(jié)論為“該成果總體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)、國內(nèi)領(lǐng)先水平。建議在我國土壤檢測實(shí)驗(yàn)室推廣應(yīng)用”。

高通量土壤成分智能檢測機(jī)器人裝備

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