Automatiserad provtagning för integrerade fält- och labbdata
Forskare vid Oak Ridge National Laboratory (ORNL) introducerade ett robotsystem som autonomt samlar markprover och analyserar växtjordinteraktioner och främjar miljöforskning.
Forskare vid Oak Ridge National Laboratory (ORNL), under U.S. Department of Energy, har utvecklat en robotplattform för att autonomt samla markprover och övervaka växtmiljöinteraktioner i realtid.Denna utveckling syftar till att förbättra förståelsen för kolcykling och förbättra förutsägelser om produktivitet för bioenergi.
Plattformen, namngivna sensorer, maskinvision, automatisering och robotik för att transformera växter fältserier (smarta växt F-serien), integrerar senaste tekniker som GPS och LIDAR för exakt navigering och datainsamling.Demonstrerad på Ornls smarta fältplats samlar roboten effektivt markprover utan att störa växter och stödja ansträngningar för att utforska växtkornsdynamiken kritisk för kollagring och biomassaproduktion.
Detta system har en betydande potential för forskare inom miljövetenskap, jordbruk och bioenergi.Forskare fokuserade på klimatförändringar kan använda sina realtidsdata för att förfina kolmodeller, medan bioenergiforskare kan använda det för att förbättra grödor och hållbarhet.Jordbrukare och ekologiska chefer kan också dra nytta av dess förmåga att övervaka markhälsa och identifiera faktorer som påverkar växtens motståndskraft.
"Vi har samlat stora uppgifter om växtstrukturer ovanför marken, men interaktioner under jorden förblir svårfångade," sade Udaya Kalluri, projektledare och seniorbiovetenskapsforskare.Systemet överbryggar detta gap genom att länka laboratorieanalys till fältdata genom automatiserad provtagning vid utsedda koordinater, vilket resulterar i tydlig dataintegration.
Roboten, anpassad från en kommersiell plattform, har avancerade sensorer, 3D-tryckta komponenter och elektromekaniska system för provuppsamling.Ingenjörer anpassade sina kapaciteter för att autonomt navigera och återvända med upp till fyra markprover."Denna teknik stöder forskare och jordbrukare genom att automatisera datainsamling, vilket gör att de kan fokusera på analys," sa Chris Masuo, en robotingenjör, Ornl.
ORNL: s Advanced Plant Phenotyping Laboratory (APPL) kompletterar detta system genom att tillhandahålla insikter i växtdrag genom bildteknik.Framtida uppgraderingar inkluderar underjordisk avbildning för rotstudier, ytterligare anpassning av labb- och fältforskning.
Den ultimata visionen innebär att man distribuerar flottor av dessa robotar över ekosystem för att skapa sammankopplade nätverk för realtidsövervakning och smart hantering.Förbättrade sensorer kan också upptäcka tidiga tecken på miljöstress eller sjukdom, stärkning av hållbart jordbruk och ekosystemets motståndskraft.
Detta tvärvetenskapliga projekt understryker Ornls engagemang för att främja bioenergiforskning och tillhandahålla praktiska verktyg för hållbar markhantering.