本發(fā)明涉及育種設(shè)備，尤其涉及一種用于抗霜霉病的黃瓜育種裝置。

背景技術(shù)：

1、霜霉病是黃瓜種植過程中的一種常見病害，嚴(yán)重影響黃瓜的產(chǎn)量和品質(zhì)。目前，在篩選抗霜霉病黃瓜植株的過程中，會(huì)在專門的無菌培養(yǎng)室中培養(yǎng)霜霉病菌株，采用精準(zhǔn)噴霧接種系統(tǒng)，將調(diào)配好的霜霉病菌接種液均勻地噴灑在黃瓜植株的葉片表面。在接種前，可先對(duì)黃瓜植株進(jìn)行輕微的機(jī)械損傷處理(如用軟毛刷輕輕刷拭葉片表面)，模擬自然環(huán)境中昆蟲叮咬或風(fēng)害造成的傷口，有利于病菌的侵入，從而更有效地篩選出具有抗霜霉病能力的黃瓜植株。

2、但是現(xiàn)有的接種病菌和機(jī)械損傷處理一般都是人工進(jìn)行，人工操作難以保證傷口數(shù)量和損傷程度的一致性，從而影響篩選結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。因此，有必要開發(fā)一種能夠?qū)崿F(xiàn)黃瓜植株上傷口數(shù)量接近的智能設(shè)備，以提高篩選抗霜霉病黃瓜植株的效率和準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種用于抗霜霉病的黃瓜育種裝置。

2、本發(fā)明提出的一種用于抗霜霉病的黃瓜育種裝置，包括育苗箱，育苗箱的前端面開設(shè)有開口，所述育苗箱內(nèi)設(shè)置有感知模塊、控制模塊、通信模塊和執(zhí)行模塊，育苗箱內(nèi)固定有培育黃瓜植株的育苗臺(tái)；感知模塊，用于獲取黃瓜植株葉片的圖像信息和圓筒刷與葉片表面接觸時(shí)的力信息；控制模塊，與所述感知模塊連接，根據(jù)感知模塊獲取的信息進(jìn)行分析和決策，并向執(zhí)行模塊發(fā)送控制指令；執(zhí)行模塊，包括損傷機(jī)構(gòu)和接種液噴灑機(jī)構(gòu)，分別用于對(duì)黃瓜植株葉片進(jìn)行機(jī)械損傷處理和病菌接種；通信模塊，用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部各模塊之間以及設(shè)備與外部設(shè)備之間的信息交互；通過感知模塊獲取黃瓜植株葉片的圖像信息，確定葉片的位置、姿態(tài)和損傷情況等；根據(jù)葉片的信息，控制損傷機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡、速度和方向，使圓筒刷能夠均勻地刷拭葉片表面；在圓筒刷刷拭葉片表面的過程中，感知模塊實(shí)時(shí)測量圓筒刷與葉片表面接觸時(shí)的壓力大小，并將壓力信息反饋給控制模塊，控制模塊根據(jù)壓力信息調(diào)整圓筒刷的刷拭力度，確保施加的力在輕微損傷的范圍內(nèi)；在完成機(jī)械損傷處理后，接種液噴灑機(jī)構(gòu)將調(diào)配好的霜霉病菌接種液均勻地噴灑在黃瓜植株的葉片表面。

3、優(yōu)選地，所述感知模塊包括：

4、視覺傳感器，用于獲取黃瓜植株葉片的圖像信息，包括葉片的形狀、大小、顏色、紋理以及位置和姿態(tài)信息；

5、力傳感器，安裝在圓筒刷的刷柄或驅(qū)動(dòng)裝置上，用于測量圓筒刷與葉片表面接觸時(shí)的壓力大小。

6、優(yōu)選地，所述控制模塊包括：

7、中央處理器，負(fù)責(zé)整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行控制和數(shù)據(jù)處理，接收來自感知模塊的信息，根據(jù)預(yù)設(shè)的算法和程序進(jìn)行分析和決策；

8、運(yùn)動(dòng)控制器，根據(jù)中央處理器的指令，精確控制圓筒刷的運(yùn)動(dòng)軌跡、速度和方向。

9、優(yōu)選地，所述損傷機(jī)構(gòu)包括運(yùn)動(dòng)控制組件以及由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的圓筒刷，運(yùn)動(dòng)控制組件能夠帶動(dòng)圓筒刷進(jìn)行橫向任意位置的移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)裝置能夠驅(qū)使圓筒刷轉(zhuǎn)動(dòng)，從而對(duì)黃瓜植株葉片進(jìn)行機(jī)械損傷處理。

10、優(yōu)選地，所述運(yùn)動(dòng)控制組件包括一對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)連接在育苗箱內(nèi)部的傳動(dòng)螺桿，兩個(gè)傳動(dòng)螺桿之間共同螺紋連接有安裝架，安裝架底部設(shè)有一對(duì)豎板,圓筒刷轉(zhuǎn)動(dòng)連接在兩個(gè)豎板之間，驅(qū)動(dòng)裝置固定在其中一個(gè)豎板的側(cè)方，并與圓筒刷端部連接，育苗箱一側(cè)內(nèi)壁固定有第一電機(jī),第一電機(jī)輸出軸與對(duì)應(yīng)的一個(gè)傳動(dòng)螺桿的端部連接，兩個(gè)傳動(dòng)螺桿上分別固定套設(shè)有同步輪，兩個(gè)同步輪之間通過同步帶連接；第一電機(jī)輸出軸帶動(dòng)其中一個(gè)傳動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，然后傳動(dòng)螺桿通過同步輪和同步帶的傳動(dòng)配合帶動(dòng)另一個(gè)傳動(dòng)螺桿同步轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的傳動(dòng)螺桿就會(huì)驅(qū)使安裝架在橫向進(jìn)行移動(dòng)，從而將圓筒刷移動(dòng)到任意位置，對(duì)黃瓜植株的表面進(jìn)行機(jī)械損傷處理。

11、優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)裝置為第二電機(jī)。

12、優(yōu)選地，所述視覺傳感器至少有兩個(gè)，其中一個(gè)視覺傳感器安裝于黃瓜植株上方的橫桿上，另一個(gè)或多個(gè)視覺傳感器安裝于黃瓜植株側(cè)面的育苗箱的內(nèi)壁上；這樣就可以通過多個(gè)視覺傳感器采集到黃瓜植株的整體圖像信息和葉片的細(xì)節(jié)圖像信息，從而提高傷口數(shù)量計(jì)算結(jié)果的精確度。

13、優(yōu)選地，所述接種液噴灑機(jī)構(gòu)包括固定在育苗箱頂部的水箱,水箱內(nèi)固定有微型水泵,微型水泵的出水端連接有連接管，連接管的另一端伸進(jìn)育苗箱內(nèi)并連接有位于黃瓜植株上方的霧化噴頭；將調(diào)配好的霜霉病菌接種液提前倒入水箱內(nèi)，在噴灑時(shí)，啟動(dòng)微型水泵，微型水泵就可以將接種液依次抽入連接管和霧化噴頭，然后均勻地噴灑在黃瓜植株的葉片表面。

14、優(yōu)選地，所述控制模塊在圓筒刷刷拭葉片表面的過程中，記錄每次刷拭產(chǎn)生的傷口數(shù)量xi,計(jì)算平均傷口數(shù)量和標(biāo)準(zhǔn)差s,根據(jù)預(yù)設(shè)的誤差范圍δ和標(biāo)準(zhǔn)差閾值s0，調(diào)整圓筒刷的刷拭參數(shù)和控制策略，使且s≤s0,從而實(shí)現(xiàn)黃瓜植株上傷口數(shù)量的接近。

15、優(yōu)選地，所述平均傷口數(shù)量和標(biāo)準(zhǔn)差s的計(jì)算公式為：

16、

17、其中，n為黃瓜植株的葉片總數(shù),xi(i＝1,2,…,n)為每次圓筒刷刷拭葉片表面時(shí)產(chǎn)生的傷口數(shù)量,為平均傷口數(shù)量。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種用于抗霜霉病的黃瓜育種裝置，具備以下有益效果：

19、1、一種用于抗霜霉病的黃瓜育種裝置，本發(fā)明通過感知模塊、控制模塊、執(zhí)行模塊和通信模塊的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)黃瓜植株葉片的自動(dòng)機(jī)械損傷處理和病菌接種，提高了篩選抗霜霉病黃瓜植株的效率和準(zhǔn)確性。

20、2、一種用于抗霜霉病的黃瓜育種裝置，通過引入平均傷口數(shù)量和標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算公式，以及預(yù)設(shè)的誤差范圍和標(biāo)準(zhǔn)差閾值，實(shí)現(xiàn)了對(duì)黃瓜植株上傷口數(shù)量的精確控制，使每個(gè)葉片的損傷程度和傷口數(shù)量更加一致，從而提高了篩選結(jié)果的可靠性。

21、3、一種用于抗霜霉病的黃瓜育種裝置，本發(fā)明的智能設(shè)備可廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域，為黃瓜等作物的抗病育種和種植管理提供了一種有效的技術(shù)手段。

技術(shù)特征：

1.一種用于抗霜霉病的黃瓜育種裝置，包括育苗箱(1)，育苗箱(1)的前端面開設(shè)有開口(2)，其特征在于，所述育苗箱(1)內(nèi)設(shè)置有感知模塊、控制模塊、通信模塊(7)和執(zhí)行模塊，育苗箱(1)內(nèi)固定有培育黃瓜植株的育苗臺(tái)(3)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于抗霜霉病的黃瓜育種裝置，其特征在于，所述感知模塊包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于抗霜霉病的黃瓜育種裝置，其特征在于，所述控制模塊包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于抗霜霉病的黃瓜育種裝置，其特征在于，所述損傷機(jī)構(gòu)包括運(yùn)動(dòng)控制組件以及由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的圓筒刷(15)，運(yùn)動(dòng)控制組件能夠帶動(dòng)圓筒刷(15)進(jìn)行橫向任意位置的移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)裝置能夠驅(qū)使圓筒刷(15)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而對(duì)黃瓜植株葉片進(jìn)行機(jī)械損傷處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于抗霜霉病的黃瓜育種裝置，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)控制組件包括一對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)連接在育苗箱(1)內(nèi)部的傳動(dòng)螺桿(10)，兩個(gè)傳動(dòng)螺桿(10)之間共同螺紋連接有安裝架(13)，安裝架(13)底部設(shè)有一對(duì)豎板(14),圓筒刷(15)轉(zhuǎn)動(dòng)連接在兩個(gè)豎板(14)之間，驅(qū)動(dòng)裝置固定在其中一個(gè)豎板(14)的側(cè)方，并與圓筒刷(15)端部連接，育苗箱(1)一側(cè)內(nèi)壁固定有第一電機(jī)(9),第一電機(jī)(9)輸出軸與對(duì)應(yīng)的一個(gè)傳動(dòng)螺桿(10)的端部連接，兩個(gè)傳動(dòng)螺桿(10)上分別固定套設(shè)有同步輪(11)，兩個(gè)同步輪(11)之間通過同步帶(12)連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于抗霜霉病的黃瓜育種裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置為第二電機(jī)(16)。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于抗霜霉病的黃瓜育種裝置，其特征在于，所述視覺傳感器(4)至少有兩個(gè)，其中一個(gè)視覺傳感器(4)安裝于黃瓜植株上方的橫桿(5)上，另一個(gè)或多個(gè)視覺傳感器(4)安裝于黃瓜植株側(cè)面的育苗箱(1)的內(nèi)壁上。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于抗霜霉病的黃瓜育種裝置，其特征在于，所述接種液噴灑機(jī)構(gòu)包括固定在育苗箱(1)頂部的水箱(21),水箱(21)內(nèi)固定有微型水泵(19),微型水泵(19)的出水端連接有連接管(20)，連接管(20)的另一端伸進(jìn)育苗箱(1)內(nèi)并連接有位于黃瓜植株上方的霧化噴頭(18)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于抗霜霉病的黃瓜育種裝置，其特征在于，所述控制模塊在圓筒刷(15)刷拭葉片表面的過程中，記錄每次刷拭產(chǎn)生的傷口數(shù)量xi,計(jì)算平均傷口數(shù)量和標(biāo)準(zhǔn)差s,根據(jù)預(yù)設(shè)的誤差范圍δ和標(biāo)準(zhǔn)差閾值s0，調(diào)整圓筒刷(15)的刷拭參數(shù)和控制策略，使且s≤s0,從而實(shí)現(xiàn)黃瓜植株上傷口數(shù)量的接近。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種用于抗霜霉病的黃瓜育種裝置，其特征在于，所述平均傷口數(shù)量和標(biāo)準(zhǔn)差s的計(jì)算公式為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于育種設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用于抗霜霉病的黃瓜育種裝置，包括育苗箱，育苗箱內(nèi)設(shè)置有感知模塊、控制模塊、通信模塊和執(zhí)行模塊，育苗箱內(nèi)固定有培育黃瓜植株的育苗臺(tái)；感知模塊，用于獲取黃瓜植株葉片的圖像信息和圓筒刷與葉片表面接觸時(shí)的力信息；控制模塊，與感知模塊連接，根據(jù)感知模塊獲取的信息進(jìn)行分析和決策，并向執(zhí)行模塊發(fā)送控制指令；執(zhí)行模塊，包括損傷機(jī)構(gòu)和接種液噴灑機(jī)構(gòu)，分別用于對(duì)黃瓜植株葉片進(jìn)行機(jī)械損傷處理和病菌接種。本發(fā)明通過感知模塊、控制模塊、執(zhí)行模塊和通信模塊的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)黃瓜植株葉片的自動(dòng)機(jī)械損傷處理和病菌接種，提高了篩選抗霜霉病黃瓜植株的效率和準(zhǔn)確性。

技術(shù)研發(fā)人員：趙聚勇,宋鐵峰,趙越,楊光,劉永麗,李好琢,邢軍,金連財(cái),張丹,李艷秋,范海延,孟祥南,潘健
受保護(hù)的技術(shù)使用者：遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15