山东农业大学研发小麦育种具身机器人 WheatX 首次亮相

小麦试验田里，一台长宽高均超过两米的“大家伙”在麦株前稳稳停住。机械臂移动滑台探出，前端圆环装置精准套住一株麦穗缓缓上滑，环内八枚微型摄像头从多个角度对其精细成像。随后，穗粒数、穗长等性状的量化数据全部生成。

这是由山东农业大学、小麦育种全国重点实验室王宏伟、张亮教授团队联合研发的小麦育种具身机器人原型机，近日在该校举办的小麦智能育种研讨会上首次公开亮相。

王宏伟介绍，传统小麦育种中，育种家经年积累了大量宝贵育种经验，能从成千上万的杂交后代里选育出性状优良的品系。但在大田环境下，人工筛选不仅劳动强度大，筛选结果还容易受主观经验差异影响。同时，现有田间装备多以被动扫描和影像采集为主，能够完成“看”和“测”，但在自主判断、主动干预和选育执行等方面仍存在不足。该研究主要聚焦传统小麦育种主要依赖人工、选育效率低等行业共性问题，将为大田育种智能化提供新的装备与技术路径。

“在模型训练时加入大量育种家先验经验是该款机器人特色之一。”王宏伟说，团队的目标，是让机器人不仅能够“看得见”，还能够“作判断、去操作”，在田间完成类似育种家的选育动作。

为让机器人“学会”育种，团队种植了2000份不同的小麦种质资源，逐一拍摄影像后，请育种家按标准打分标注，再将标注结果输入系统，育种家凭多年经验作出的判断被转化为机器可学习的数据。机器人结合育种家经验构建智能决策模型，具备了初步的自主选育判断能力。

同时，该机器人采用RTK与视觉融合导航技术，可在试验田小区间自主移动作业；搭载滑台高清相机，对田间小麦进行连续影像采集，并利用视觉算法自动量化株高、穗部性状等表型参数。在此基础上，系统结合智能决策模型，可对田间单株进行高通量初筛，自主识别具有进一步考察价值的候选植株。

“对于初筛获得的目标植株，机器人还可通过自主研发的多功能机械臂开展进一步精细作业，包括单株抓取、环形多角度精细成像等操作。”张亮解释，对于量化后确认符合标准的麦穗，机器人会像育种家在田间“绑绳子做标记”一样，喷涂颜料原位标记，完成从大范围快速筛选到目标植株精细评价和标记的连续作业，实现“感知—决策—执行”的全流程闭环。

该研究获山东省重点研发计划项目支持，并联合山东省农业科学院、中国农业大学等单位协同攻关。国家小麦产业技术体系副首席曹新有表示，该机器人集感知、决策与选育功能于一体，为智能育种由算法模型走向田间自主作业提供了关键技术支撑。

“用机器人辅助人工选择，这是很难但很有意义的方向。”张亮坦言，大田场景麦穗密度高、类型多，场景极其复杂，加之天气影响，对机器人精准作业都是极大考验，系统在抓取精准度、学习经验深度等指标上还需进一步升级改良。目前，团队已与极智生物科技有限公司达成合作意向，将我国首款小麦育种大模型iwheat嵌入WheatX育种机器人，联合研发小麦智能育种系统，推动原型机迭代升级向产品级迈进。（记者 刘姝彤 通讯员 屈越）