农业生产中果蔬采摘是其中的重要环节，且依赖于大量劳动力的参与，采摘机器人的发展与应用将会极大地改善采摘作业的劳动力依赖问题。采摘机械臂是采摘机器人的关键部分，是采摘机器人研究的一大重点。以采摘机械臂自由度进行分类，梳理总结国内外采摘机械臂研究的发展过程和研究现状。针对相同栽培模式下同一果蔬，在采摘机械臂的自由度和构型的选择上缺少标准化方案的问题，提出采摘机械臂研究与农艺的深度结合是未来解决问题的关键。同时，对于刚性本体难适应采摘环境以及关节驱动方式单一的问题，提出采摘机械臂本体的柔性设计以及驱动方式的组合使用将是未来的发展趋势。

围绕大豆玉米带状复合种植种、管、收全程机械化，以大豆玉米一体化播种机、同步分带喷杆喷雾机、大豆玉米一体化收获机等同步作业专用机具，以及高地隙玉米收获机、小型窄幅收获机等分步适用机具为研究对象，根据近年来研制试验和推广应用情况，深入分析总结各类专用机具的技术特点、研发生产、试验验证、推广应用和注意事项，掌握当前专用机具发展现状，从提高作业效益、作业质量、适应性、关键结构等方面明确机具研发趋势，为大豆玉米带状复合种植全程化机械化发展奠定基础。围绕机具改进熟化与推广应用，从同播同熟品种选育、关键技术科研攻关、鉴定评价方法制定、适用机具机型遴选、试验示范推广和全程机械化模式凝练等方面提出建议。

针对现阶段我国大豆、玉米进口逐年增加，粮食安全有较大隐患的问题，我国启动大豆和油料产能提升工程，大力推广大豆玉米带状复合种植技术。大豆玉米带状复合种植农艺以“选配良种、扩间增光、缩株保密”为核心，以“减量一体化施肥、化控抗倒、绿色防控”配套，对农业机械提出提升通过性能、提高作业效率的总体要求，在播种方面发展小株距精密播种技术、大豆玉米播种分控技术、玉米大排量施肥技术、秸秆防堵技术、均匀接行技术；在田间管理方面发展双喷雾系统分带定向施药技术、自适应喷杆调节技术、植保机轮距调节技术、防飘移喷雾技术；在收获方面发展密植玉米低损摘穗技术、玉米低损低破碎脱粒技术、大豆低损割台技术、大豆低破碎柔性脱粒技术、大豆高效清选技术、大豆低破碎籽粒输送技术、大豆机收质量在线检测技术。现阶段需优化大豆玉米带状复合种植全程机械化装备，进一步结合大豆玉米带状复合种植的农艺特点与作业机具特性，加强理论研究，促进农机农艺进一步融合，加强创新机具研发，提高机具对种植模式的适应性。

农作物病害识别关乎作物的产量与质量，是智慧农业发展过程中必不可少的重要环节。随着深度学习技术在图像处理领域的飞速发展，利用深度学习从图像中识别出农作物患病类型的方法已逐渐成为主流。主要对基于深度学习的农作物病害识别方法进行综述，简要地介绍深度学习和卷积神经网络，收集一些常用的病害图像公开数据集。根据训练样本采集环境的不同，从实验室和野外两个方面概述近年来基于深度学习病害识别方法的进展，指出每种方法的优势与不足，总结出该研究领域存在数据量不足、任务难度大、深度学习模型网络结构复杂3个主要问题，并在此基础上进行展望，提出建立大规模、多种类、多类型病害数据库和设计高性能的深度学习模型是未来的重要发展方向。

推广大豆玉米带状复合种植模式是振兴国产大豆、提升油料产能的重要措施之一，能有效缓解我国大豆对外依存度高、进口压力大等困难。在分析2022年西南、黄淮海、西北地区大豆玉米带状复合种植模式推广实施情况的基础上，对各地区大豆玉米带状复合种植全程机械化技术与装备的现状进行概述，提出大豆玉米带状复合种植机械化面临的问题主要有缺少除草剂喷施专用机具、收获专用机具，现有可用生产装备数量严重不足，机械作业质量不高、适用性差，机手操作不规范等；针对现有技术问题提出我国大豆玉米带状复合种植生产机械化技术与装备的阶段性发展建议，采取先部分后全部、先易后难的方式逐步推进，先解决黄淮海及西北地区全程机械化问题，再针对丘陵山区进行研发，实现全国大部分地区全程机械化，最后综合利用自主导航辅助驾驶技术、自主避让技术及遥感遥测技术等电子信息及传感器技术，提升机具的机械化技术水平，为推动我国大豆玉米带状复合种植模式全面全程机械化高质量发展提供参考。

针对传统秸秆打捆机收获农作物秸秆时形成圆草捆直径单一的问题，设计一种由捡拾机构、喂入机构、压捆机构和草捆卸载装置等组成的可变压捆室圆捆机。在Solidworks中建立可变压捆室圆捆机三维模型，简述其工作原理和关键部件的结构设计，并对整机动力传动系统进行分析；分析草芯在压捆室内累积过程，得出物料在压捆室内运动的规律，并通过计算得出钢辊线速度为2.29 m/s；运用ADAMS软件对打捆机进行运动学仿真，验证打捆机作业时不会发生物料堵塞和堆积现象，得到钢辊线速度为2.3 m/s，与计算结果基本一致；利用ANSYS Workbench软件对打捆机机架进行模态分析，得出打捆机正常作业时机架不会发生共振现象。为后续秸秆打捆机的创新设计和结构改进提供理论支持。

随着现代农业技术的发展，柑橘的生产与采收自动化是必然趋势，而柑橘的目标识别是实现采摘自动化的重要环节。提出一种基于树莓派的柑橘识别系统，以树莓派作为软件程序平台，应用Python语言构建卷积神经网络模型，利用TensorFlow平台实现柑橘的识别。通过机器视觉采集柑橘树的相关数据，结合深度学习算法，对柑橘树上的柑橘进行识别及计数。经过测试，识别正确率约为92.4%。此外，利用GPS模块进行识别位置定位，确定区域内的柑橘密度及使用光照强度传感器测量环境光照强度对图像进行直方图均衡化处理，降低光照对柑橘识别的影响。

大豆玉米带状复合种植模式是实现“玉米不减产  多收一季豆”的可行途径，但是这与各地现有种植模式有很大差异，给播种机播种施肥等作业提出了新的要求。系统梳理该种植模式的特点，一是精量播种，玉米单粒播种，大豆每穴1或2粒；二是行距、株距缩小，合理密植。大豆株距7~10 cm，行距25~30 cm或40 cm；玉米株距8~11 cm或14 cm，行距40 cm；大豆玉米行间距60~65 cm或70 cm。三是单位面积施肥量一个加大，一个减小。玉米高氮缓释复合肥每公顷750~975 kg，大豆低氮缓释复合肥每公顷225~300 kg，“4+4”和“4+6”种植模式施肥量还要适当增加。简要介绍对应专用播种机应考核的主要内容、合格指标及验证方法，如大豆玉米带状复合种植专用机播种机安全性、适用性、先进性应达到的要求、验证实施的技术要点；阐述验证结论获取及其局限性，提出促进专用播种机发展的3条建议：增加配置、改进性能；培训农户和完善农艺；长短结合、耐心培育促发展。

针对单线激光雷达无法感知形状不规则的花丛问题，提出一种基于单线激光雷达的3D-SLAM方法，解决单线激光雷达不能实现多平面感知的问题。设计一个自动升降激光雷达高度装置，该装置主要由丝杆滑台、步进电机、雷达架、单线激光雷达等组成，通过丝杆滑台滑块的水平进给，控制激光雷达竖直运动。割草机器人在工作时，通过激光SLAM（同步建图与定位）技术检测障碍物信息，ROS（机器人操作系统）系统根据不规则障碍物的高度做出相应对策。通过对不同状态的建图效果进行量化和对比分析，试验结果表明：改进后与改进前相比，相对误差率降低1.04%；漏检率降低为0；避障率提高93.33%。本研究为割草机器人的准确定位与避障提供理论依据。

为促进河南省塑料大棚的标准化发展，科学指导其设计和建造，以《温室结构荷载设计规范》中规定的河南省18个地区钢骨架塑料大棚为研究对象，利用Ansys Workbench软件分别建立了不同跨度下（8、10、12、14 m）7种常用拱架材料设计的塑料大棚模型，对比了河南省18地区不同跨度不同拱架材料塑料大棚在不同荷载组合下的节点最大应力，筛选出控制荷载和最不利荷载组合，然后利用最不利荷载组合下的承载能力极限状态验算了其安全性，给出了河南省塑料大棚拱架材料规格选型建议。结果表明：河南省18地区中，栾川、南阳、商丘和固始4地塑料大棚的控制荷载是雪荷载，最不利荷载组合为永久荷载+1.2×不均匀雪荷载，其他14地区塑料大棚的控制荷载为风荷载，最不利荷载组合为永久荷载+1.0×风荷载。在河南省18地区中，风荷载是塑料大棚的首要不利荷载，对塑料大棚的安全性影响最大，其次是雪荷载。在建立24个塑料大棚模型，模拟计算河南省18地区最不利荷载组合的节点最大应力，共432组安全性验算分析的基础上，提出了适用于河南省18地区不同跨度塑料大棚不同风荷载等级下的材料规格选择建议，具有广泛的适用性。

当前我国粮食生产基本实现“谷物基本自给，口粮绝对安全”，但是粮食生产还面临着一系列的挑战。大豆玉米带状复合种植技术是保障我国玉米和大豆产量的一项关键性技术，在对大豆玉米带状复合种植概念、含义及原理梳理的基础上，结合大豆玉米带状复合种植“选配品种、扩间增光、缩株保密”的核心技术，以及合理选地、选择种植带型和田间管理的必要技术要点，并基于2021年内蒙古实际试点情况，指出当前大豆玉米带状复合种植技术主要存在农户对种植技术认知不足、技术应用具有挑战性，节水灌溉、专业机械设备和金融支持政策还未跟上，并提出下一步应加强农技指导和宣传、推进高标准农田建设和提高财政金融支持力度的对策建议。

香菇菌棒脱袋作为转色或出菇前的重要生产工艺，其脱袋时间将直接影响后续香菇生长的产量与质量。从当前我国香菇菌棒脱袋的生产实际出发，对现有的菌棒破袋装备和菌棒脱袋装备的原理与优缺点进行综合分析。指出现阶段我国香菇菌棒脱袋装备存在破袋技术未突破、装备脱袋率不高、工作连续性和稳定性差等问题，提出菌棒脱袋装备的重点研究方向：进一步完善香菇菌棒脱袋理论研究，夯实菌棒脱袋装备研发基础；重点攻克菌棒破袋与脱袋等关键技术难点，实现高效、低损、低本脱袋；应用智能控制技术，增加装备的智能化水平。

我国丘陵山区地带占国土面积的10%，丘陵山区地块小，道路狭窄，大型植保机械不方便进入作业。针对上述问题，研制一种适合丘陵山区果园植保作业的3WP-200A型智能植保机器人，设计后置式双摆动喷枪喷洒装置，该装置可实现180°无死角喷洒。在不考虑风力，只考虑空气阻力的条件下，应用物理学及理论力学的基本概念，计算摆动喷枪射程。介绍喷洒装置结构及工作原理，对喷枪进出口径、药液压力损失、枪体直径等参数进行设计，并对喷枪射程进行试验。试验结果表明，工作压力为0.4~0.5 MPa时，药液喷洒最大行距为7~9 m，高度大于6 m，满足设计参数要求。研究结果可为果园植保机械喷洒装置的研发提供理论参考和技术支撑。

为在黄土高原丘陵沟壑区全力推广大豆玉米带状复合种植全程机械化技术，通过对平凉市大豆玉米及其机械化生产特点、大豆玉米带状复合种植情况进行分析，提出种植效益低、气候和市场影响大、机械化技术不成熟等制约平凉市大豆玉米带状复合种植发展的关键因素，从优选适宜的种植方式、加强农机农艺与机械化信息化融合发展、发挥农业机械化技术推广体系优势、提高大豆玉米带状复合种植全程机械化水平四个方面深入探析，促进农机农艺融合发力，推动大豆玉米带状复合种植大面积均衡发展。

设施农业是现代农业主要发展方向，对推动乡村全面振兴和农业农村现代化具有十分重要的意义。通过分析近年来我国设施种植业类型、规模、产业布局、配套设施情况，从机械化、信息化和智能化三方面总结我国设施种植业阶段性特征，阐述各阶段的技术研究及应用情况。针对目前存在的配套装备应用参差不齐、技术创新驱动较弱、产业布局分散等发展短板，结合数字技术应用需求，提出精准补短提质增效、聚焦关键技术突破、实现规模化发展、加速数字化转型等促进设施种植业发展的对策建议，为设施种植业高质量发展提供技术支持。

为突破大豆玉米复合种植模式受到播种机机械化水平低的限制并减少硬粘土及多雨条件对大豆玉米复合种植的不利影响，设计一款集旋耕、起垄、施肥、播种等作业功能于一体的2BSQF-6型大豆玉米带状复合种植播种机。首先结合大豆玉米带状复合种植的农艺要求，提出2BSQF-6型大豆玉米带状复合种植播种机整体结构设计方案。然后对旋耕、起垄、播种以及仿形等关键部件进行设计并确定关键参数。最后在灌云县大豆农场种植基地展开大豆玉米带状复合种植的播种试验。经田间试验表明，在作业速度为4.7 km/h时，大豆玉米播种深度合格率均为93.3%，大豆和玉米的粒距合格率分别为85%和95.2%，漏播率均控制在8%以下，机具各项指标均满足大豆玉米带状复合种植的农艺要求。

在大豆玉米带状复合种植模式下，大豆和玉米生长过程中植株高度差异大，每段喷杆的高度需要独立调节，以保证喷头与作物距离一致。为此采用机电液一体化控制方法，设计用于高地隙喷杆施药机的每段高度可调的分段式喷杆高度调节机构和控制系统。所设计的四杆升降机构，通过电磁换向阀控制液压油缸伸缩，带动平行四杆机构来实现升降，使喷杆支架能够带动各分段式高度调节机构整体升降。所设计的分段式高度调节机构，通过控制电动推杆伸缩带动剪叉臂绕着各铰接点转动，带动喷杆上下调节，实现每段喷杆独立调节高度。以3WP-1000GS高地隙施药机为试验平台，对喷杆高度调节范围、高度调节一致性等进行对比分析。试验结果表明：平行四杆机构的调节范围为120 cm，最高离地高度可以达到162 cm，最低离地高度为42 cm，符合设计要求，能够满足玉米和大豆田间喷药的要求。分段式高度调节机构的高度调节范围为68 cm，五组分段式高度调节机构的高度调节范围绝对偏差最大值为-0.73 cm，相对偏差最大值为-1.08%。各分段式高度调节机构可调节高度范围大，具有良好的一致性，高度调节过程流畅无卡滞，能够满足大豆玉米带状复合种植模式下田间喷雾喷头与作物距离一致的需求。

为探究生物柴油对柴油机燃用F-T柴油燃烧过程和排放性能的影响，配制F-T柴油/生物柴油混合燃料(B10F-T、B20F-T、B30F-T)，在柴油机上进行试验。结果表明：随着生物柴油掺混比增大，缸内最大爆发压力逐渐增加。与F-T柴油相比，生物柴油掺混比分别为10%、20%、30%时，缸内最大爆发压力分别增加1.9%、5.1%、6.9%，对应的时刻轻微滞后，且放热始点后移，放热率峰值增大。生物柴油掺混比由0增加到30%，燃烧过程滞燃期延长1 ℃A，燃烧始点后移，燃烧持续期略微升高，由35.4 ℃A增加到36.1 ℃A，燃烧重心由4.8 ℃A后移到5.9 ℃A，缸内最大燃烧温度由1 872 K升高到1 951 K。在中高负荷时，碳烟排放随生物柴油掺混比增大而明显降低。在F-T柴油中掺混生物柴油可以有效地降低HC和CO排放，HC和CO排放随生物柴油掺混比增大几乎呈线性下降趋势。随着负荷继续增加，混合燃料的HC和CO排放均逐渐下降，在75%负荷时，与燃用F-T柴油相比，生物柴油掺混比分别为10%、20%、30%时，CO排放分别降低2.9%、7.8%、12.1%。在不同负荷工况下，随着生物柴油掺混比例的增加，NOX排放均呈上升的趋势，且在高负荷工况下NOX排放上升更加明显。

在保障粮食安全、掌握粮食安全主动权以及实现农业可持续发展的背景下，如何减少玉米、大豆争地，提高大豆的供给能力，实现农业的可持续发展成为关键。按照大豆玉米带状复合种植技术“目标—政策支持”的结构，梳理、分析作为粮食生产动力的国家层面和以内蒙古为代表的地方层面的政策支持，总结内蒙古连续几年来推进大豆玉米带状复合种植的经验做法。提出在推进大豆玉米带状复合种植的过程中，地方政府要逐步推广、因地制宜，多方位引导、消除农户顾虑，同时加强全过程监管。

针对现有稻田株间除草装置除草率低、伤苗率高的问题，对已设计的倒V型稻田株间除草装置进行有限元虚拟仿真。采用ALE多物质单元体算法建立土壤—水耦合模型，运用罚函数法，对除草爪与土壤—水模型进行流固耦合。采用二次正交旋转组合试验设计方法选取机器前进速度、除草爪转速与水层厚度进行虚拟仿真试验与分析，得到各因素及其一级交互作用对除草爪与土壤—水模型扰动率的影响规律，影响扰动率因素为除草爪转速>水层厚度>机器前进速度。通过对虚拟仿真试验结果进行优化设计，得到倒V型株间除草装置最佳因素参数组合为机器前进速度为053 m/s，除草爪转速为180 r/min，水层厚度为0.01 m。通过对仿真优化设计结果室内试验验证可知，倒V型稻田株间除草装置在最佳因素参数组合下进行除草作业平均除草率85.04%、平均伤苗率3.62%，满足稻田机械株间除草农艺要求。