传统育种学依赖于育种学家在野外长期观测大田作物，通过经验积累和专业知识筛选出高产、抗逆、抗病虫害的优良种子。然而，这一过程耗时长、效率低，难以满足现代农业快速发展的需求。随着机器人技术和人工智能的进步，具身智能育种机器人应运而生，通过智能化手段加速育种过程，提高育种效率。中国农业大学工学院、生物学院、农学院、理学院协同开展了具身智能育种机器人的研发工作。
二、具身智能育种机器人的技术原理
1. 具身智能的定义与特点
具身智能，顾名思义就是机器人身体内嵌有人工智能。具备可交互感知、会学习决策、自成长控制的能力。与传统的机械化和自动化装备不同，具身智能机器人能够通过传感器感知、认知环境，利用大模型等具有推理、演绎、学习能力的模型进行决策，并在执行过程中不断优化自身行为。
具身智能还有一个特点，就是协同作业。未来的农机装备、农业机器人，一定是成百上千地在一起作业，天上飞着百余架无人机，地上跑着百余辆无人驾驶的拖拉机，以及搭载各种作业机具的无人农机装备，它们能够团结地一起干活，协同作业。
2. 核心技术
具身感知——仿生学传感器：采用仿生学原理设计的传感器，能够模拟老鹰等动物的卓越视力，实现高质量成像。这种传感器不仅具有大视场，还能在昏暗或过曝环境下自动校正和补偿图像，确保拍摄到的作物表型清晰准确。
具身决策——云边协同的视觉大模型：为了解决在线实时决策的问题，研发了基于云边协同的视觉大模型。该模型将算力分配部署在机器人边缘端与云端，通过更新机制实现快速准确的优势植株判断。
具身决策——“类生”行为决策与控制一体化技术：模仿蝗虫避障行为决策机制，提出“类生”行为决策与控制一体化技术，解决育种机器人在密植高秆作物、林木执行表型检测任务的避障安全问题。
具身控制——表型图像防抖抗扰容错控制：针对机器人行进过程中产生的抖动问题，提出了表型图像防抖抗扰容错控制的一体化方法。通过强化学习技术，机器人能够选择最优路径，抑制抖动，确保拍摄到的表型图像质量。
三、具身智能育种机器人的应用现状
1. 装备研发
已研发出多款具身智能育种机器人，包括空中育种无人机和地面育种机器人。这些机器人采用仿生学传感器和云边协同的视觉大模型、“类生”行为决策与控制一体化技术、表型图像防抖抗扰容错控制技术，能够在密植作物中灵活避障，实时采集和分析作物表型。
空中育种无人机：团队研发的空中育种无人机能够离作物很近而不会将叶片吹倒伏，进而不会造成表型图像畸变。通过编队作业，多架无人机集群能够高效覆盖大面积农田，实现作物表型的高通量快速巡检。
地面育种机器人：团队研发的地面育种机器人采用跨垄式设计，通过旋转内框实现作物的三维扫描。同时，团队还开发了多款小型地面育种机器人，形成编队作业，捕捉更精细的作物特征。
2. 实际应用
具身智能育种机器人已在全国多个地区进行应用，取得了显著成效。例如，在河北鸡泽的实验站，团队利用空中育种无人机和地面育种机器人对玉米和小麦进行表型检测，有效采集率达到92.4%，显著高于国内外同类竞品。通过选育优势品种，作物单产提升10%，每公顷增产0.6吨。
四、未来展望
1. 技术迭代与升级
随着技术的不断进步，具身智能育种机器人将迎来更多的迭代与升级。团队将继续优化传感器性能，提升具身智能机器人的决策与控制能力，并正在探索更多应用场景，如设施农业、绿色农业等。
2. 产业融合与共赢
具身智能育种机器人的发展离不开产业的支持与合作。团队将继续加强与农业企业的合作，共同推动具身智能技术在农业领域的应用与发展。通过技术转化与推广，让更多农户受益，实现农业现代化与可持续发展的目标。
作者：中国农业大学 陈建教授
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