种质是农业的基础，是国家的战略资源，种子质量的优劣影响着整体种植业的生产规模和潜力。我国种业存在产业链条信息不完整、不透明；种子溯源系统与体系不完善、不安全等问题。将区块链技术融入到传统的种子信息溯源中，提出分布式数据存储的种子质量追溯模型。利用以太坊、物联网和终端应用等设计三层架构：应用层、物联网层和数据存储层。根据以太坊本身特点和系统数据存储、查询要求，设计分布式多数据库存储的方式。系统存储种子从生产到流通部门各个环节的数据信息，结合区块链数据信息不可篡改性、透明性和可追溯性高的特点，保证种子供应链上所有数据不被他人改动或隐藏，实现准确追溯、快速鉴定种子质量。系统采用的用户信用度智能合约算法，直击种子数据源头，保证购买种子的质量安全，为维护种子消费者权益提供信息技术与服务保障。

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。

为提高设施农业环境监测水平，设计一种基于ESP32模块的温室大棚环境远程监控系统。系统主要包括环境信息采集模块、ESP32模块、输出控制模块和智能手机监控终端等。基于Android平台采用Blinker物联网解决方案设计了监控终端APP。系统能够采集温室大棚环境温湿度、光照强度、PM2.5浓度、CO2浓度和门禁等信息，并通过WiFi网络将信息发送给手机终端，管理人员通过手机APP可查看温室大棚环境信息，也可对有关设备进行远程控制。制作样机并进行系统测试，结果表明，系统数据采集上传成功率最低为97.3%，平均网络丢包率为2.17%。系统运行稳定，具有成本低、实时性好、通信安全性高、工作可靠及操作简单等特点。

我国山药种植历史悠久，种植范围广泛，因受其自身生长特点、地理环境和种植模式的影响，山药收获机械化程度较低，大多采用人工收获。随着产业结构的发展，山药收获机械化的发展程度直接影响农户的经济效益。分析我国几种山药的种植特点，概述我国山药收获的主要方式，阐述行走系统、传动系统、开沟系统、土壤翻振机构、定位系统等山药主要收获装备和技术的研究现状和进展，简单论述国外山药收获机的研究，在此基础上指出我国山药收获机械化面临农机与种植环境融合不够、种植模式不统一、收获机具质量差、缺乏核心技术创新、收获功能不完善等问题，并对山药机械化收获装备面临的问题提出相关建议：因地制宜研制山药机械化收获设备、推进种植规程建设、学习借鉴发达的国家发展经验、提高核心部件的创新能力、研制联合收获机。

茶叶理条技术是扁形茶和针形茶加工过程中一道关键技术，对茶叶的外形和品质有重要影响。为此，综述茶叶理条技术及机械研究进展，重点从理条机的传动结构、U型槽结构设计、加热方式、控制方式4个方面总结其存在的问题及研究现状，由此指出茶叶理条机存在机构创新不足、热能利用率低、加工标准不统一等问题。同时展望应加大理条机研发力度、选用新型加热材料及加强茶叶加工信息化建设等相关发展趋势，为新型茶叶理条机的结构设计与创新提供参考。

随着我国莲藕产业的不断发展，莲藕机械化收获技术在我国越来越受到重视，研制可靠的莲藕收获机械成为我国莲藕产业现代化进程中最重要的一环。为此，综述分析莲藕植物特性以及收获要求，对国内外莲藕收获机械进行对比分析，总结归纳我国莲藕收获机械的类型以及优缺点，列举我国莲藕收获机械的代表性的研发成果，指出目前我国莲藕收获机械存在莲藕种植模式不统一；莲藕收获机械自动化程度低以及机械结构和功能单一等问题。并结合我国国情提出规范莲藕区域标准化种植模式、制定莲藕收获机的标准要求以及加大对莲藕收获机械关键技术的研究等发展建议，为莲藕收获机械的进一步发展提供参考。

现阶段我国甘蔗收割仍以传统的人工收割和不全面的小型化机械收割方式为主，机械化收割水平较低。为研发能够适应要求的收割机，从甘蔗机械化收割现状和特点出发，对甘蔗机械化收割机技术现状进行综合分析，重点阐述甘蔗收割机扶蔗装置、物流通道和剥叶装置技术的研究现状和发展动态，并归纳制约我国甘蔗实现全面机械化收割所存在的问题及解决措施。指出智能化、信息化、高精度、高效率和节能减排是我国甘蔗机械化收割技术未来的发展核心，同时也要加强适合我国种植地块小、多丘陵的小型整杆式甘蔗收割机械化技术的研究。

在全球贸易自由化背景下，从贸易便利化角度探讨其对中国农产品出口的影响对于提升中国农产品出口竞争力有重要意义。研究选取2010—2019年中国与东盟10国农产品出口的面板数据，以基础设施、海关环境、规制环境以及电子商务4个一级指标以及航空基础设施、海关手续、政策透明度等17个二级指标构建贸易便利化评价指标体系并采用扩展的引力模型对贸易便利化的一级影响因素进行实证分析。结果表明：东盟各国的贸易便利化水平差异明显且仍有较大的提升空间。东盟的贸易便利化一级指标中的基础设施效率、海关环境、规制环境均对农产品出口有显著正效应，而电子商务则对中国农产品出口影响不显著。基于实证结果，研究从贸易便利化的发展指标角度提出东盟贸易国应加强基础设施建设，优化海关和制度环境建设并完善国内互联网技术和普及率以促进其贸易便利化水平的提升，同时也从中国角度提出应针对东盟贸易便利化发展水平不同的国家采取不同的发展对策以推动中国农产品出口。

设施内自主移动装备研发是设施农业智能化发展的关键，装备如何在设施内安全、快速、精准地移动是当前设施移动装备应用的难点。结合近些年国内外设施自主移动装备研究现状，首先对设施自主移动装备的应用进行介绍，然后根据导航模式的不同对其导航技术的研究进展进行重点阐述。总体来说，导轨式和循迹式路线固定、安装应用成本相对较高，作业范围小；基于SLAM（同步定位与建图）技术的多源数据融合式结构紧凑、自主规划路径、导航避障效率高，作业范围大。最后对我国设施自主移动机器人研发提出4点展望：机器人采用电力驱动；机器人设计小型化、模块化；重点研发设施SLAM技术；发展多功能通用移动平台，以期为我国设施自主移动机器人智能化发展提供参考。

为解决自然状态下成熟草莓存在的背景干扰、信息丢失等问题，提出一种基于深度残差学习的草莓识别方法。首先，引入深度可分离卷积降低残差网络参数，从不同角度提取成熟草莓特征，通过交叉熵损失函数来识别分类层中的草莓。其次，嵌入压缩和激励模块学习特征权重，使用特征重新校准改善网络的学习和表征属性。最后，采用添加空间金字塔池化、加权衰减优化方法提高模型的泛化能力，优化识别结果。试验结果表明，和现有其他深度模型相比，该方法能够有效地定位复杂背景下的成熟草莓，不易受到干扰环境的影响，具有更高的识别准确率和灵敏度，在数据集C中的识别准确率和灵敏度最高，分别达到92.46%和94.28%。

智能田间除草机器人是当代农业发展现代化、精细化、智能化的重要体现，对国家社会发展、环境保护等方面有着重要意义。为明确智能除草机器人关键技术与装备当前研究现状，从除草方式、苗草识别定位和智能导航方式等方面，总结梳理典型除草机器人的研究现状及作业方式；综述智能导航、苗草识别、除草执行系统关键技术的重要意义及研究进展；结合除草机器人具有作业环境复杂多变性、作业对象娇嫩性、使用对象特殊性、作业季节性的研究特点，指出当前关键技术的现存问题并阐释组合导航技术、复杂田间环境图像处理技术及杂草分类、株间除草末端执行机构研发及机械结构优化是未来发展趋势。

农机自动驾驶系统是无人农场的关键技术之一,已在拖拉机、联合收割机、农业机器人等农业装备中有一定的应用并成为学术界研究的热点。从硬件基础与底层技术方面详细梳理农机自动驾驶技术原理,指出其核心内容在于环境感知、决策与规划、控制与执行3个环节,并逐一分析各环节实现原理与国内外主要研究成果;总结农机自动驾驶相对有人驾驶在作业精度、效率、降低作业强度等方面优势与在动态路径规划、地头自动转向以及系统可靠性与安全性方面的不足;同时,分析全球农机自动驾驶产业竞争环境,着重阐述中国市场竞争环境,指出农机自动驾驶系统价格及服务体系、机械化水平、下游消费者受教育程度低等问题是制约产业发展的主要因素;预测未来研究热点将集中在机群协同作业、障碍物检测、主动避障以及与5G融合塑造以无人化为核心的无人农业等方面。对于我国无人农业的建设与发展、重塑中国农业生产模式有较好的借鉴意义。

为解决莴笋收获采用人工作业，劳动强度大、劳动效率低等问题，根据前期试验设计一款单行侧挂式莴笋收获机。简述莴笋收获机的整机结构、工作原理以及动力配套选型，进行各零部件的结构设计与理论分析。以莴笋收获机前进速度、刀片转速以及刀片夹角为试验因素，开展莴笋收获质量影响因素正交试验，得出影响莴笋收获损失率、损伤率和折断率的主次排序为切割转速、前进速度和切割夹角，莴笋收获机运行最优参数组合为前进速度0.25m/s，切割转速360r/min，切割夹角6°，在此条件下，莴笋收获的损失率、损伤率和折断率均≤5%，整机性能指标满足机械作业质量要求。

白萝卜属于根茎类蔬菜，具有生长周期短、栽培适应性强、单产高的优点，是我国重要的经济作物。根据白萝卜生长特点、种植模式和收获作业需求，研制一种拔取式联合收获机。它主要由扶樱装置、松土装置、夹拔装置、根茎分离装置和收集装置等组成，可以一次性完成松土、夹持拔取、输送、切樱和装箱收集等联合收获作业。采用锥形开口式扶樱结构设计，通过主动与欠驱动相结合的方式调节锥形开口角度，以满足种植行直线度低、垄面不平整情况下的拢樱需求；设计夹持力的柔性调节装置，可以实现白萝卜的稳定拔取和夹持输送，减少漏拔率、避免输送过程造成的茎叶掐折；进行松土铲的结构参数设计，并根据白萝卜生长环境、土壤力学特性和拔取受力特点，采用有限元法进行工作受力分析和强度校核，提高松土铲的松土性能和可靠性；设计双圆盘锯齿式根茎分离切割装置，切樱平稳、切口整齐，有效避免切樱过程中由于白萝卜果实晃动造成的切割损伤。田间联合收获性能试验表明：整机作业性能稳定，损伤率小于2.7%、漏拔率小于1.8%，收获效率为0.08~0.26hm2/h。拔取式白萝卜联合收获机的推广使用，可以有效地降低劳动强度、提高收获效率和性能，对于提升我国白萝卜机械化收获水平具有重要意义。

精量播种可有效减少种子使用数量，节省成本开支，且通过精量播种的农作物生长质量较高。为把握国内外电控精量播种技术的发展水平，从精量播种在线检测技术、播种量控制技术和补种技术开展研究，重点分析光电传感器检测、压电传感器检测、电容传感器检测、视觉图像检测和精量播种控制技术的优缺点；指出我国精量播种机缺乏标准化、高精度传感器研发力度不足、智能控制技术不成熟等问题，并提出相关建议；最后，结合国内外发展现状，展望我国精量播种技术在多机协同、远程控制、智能控制等方向的发展趋势，为今后研究人员了解我国电控精量播种技术提供一定的参考。

茶叶采摘需消耗大量劳动力，是茶叶生产用工量最大、用工时间最为集中的环节，茶叶机械化采收是我国茶叶发展的必经之路。从我国茶叶采摘现状出发，归纳总结我国茶叶采摘标准与机采农艺要求，分别从一次性采摘原理和选择性采摘原理的角度，阐述单人采茶机、双人采茶机、乘坐式采茶机以及茶叶采摘机器人的研究应用现状与优缺点，并分析出制约我国茶叶实现全面机械化采摘所存在的问题，提出我国茶叶生产未来应实现农艺与农机深度融合，基础研究与先进技术相结合，提高茶叶机械的通用性等发展意见，为我国茶叶采摘装备的进一步研究提供借鉴和参考。

吊杯式移栽机具有成穴、移栽一次性完成，可以覆膜作业等优点，已成为移栽作业中使用较多的移栽机械。吊杯式栽植器为吊杯式移栽机的主要作业部件，不同形状吊杯能影响移栽机的膜上成穴性能及栽植品质。借助离散元仿真软件EDEM及多体系统动力学分析软件RecurDyn，耦合仿真分析两种不同形状的吊杯在栽植频率为72株/（min·行）时的撕膜大小，仿真结果得出圆锥形吊杯的成穴性能优于锥形吊杯，锥形吊杯形成的膜口纵向尺寸为105.37 mm，圆锥形吊杯形成膜口纵向尺寸为101.26 mm；最后通过室内台架试验，检验两种不同形状吊杯的栽植机构的膜上成穴性能，并验证EDEMRecurDyn耦合仿真结果的合理性。结果表明，仿真试验结果与台架试验结果趋势一致，锥形吊杯的膜口纵向尺寸约为130.58 mm，圆锥形吊杯的膜口纵向尺寸约为121.40 mm，证明所采用EDEMRecurDyn耦合仿真研究吊杯式栽植器成穴特性的方法是可行的，就地膜的损伤程度而言，圆锥形吊杯的膜上成穴性能优于锥形吊杯。

为实现农机装备的自动转向，采用直流电机经过齿轮减速器力矩放大后驱动全液压转向器的方法，设计一款高度集成的农机自动转向集成装置系统，包括自动转向控制结构、控制器电路及其车轮转向精确伺服控制算法，控制器采用飞思卡尔车规级芯片，并考虑在农机在未点火发动状态下的不安全转向情况，使得控制逻辑更加安全可靠。通过Matlab建立农机前轮的电控转向液压模型，开展不同转向角度信号的仿真试验，验证本文控制算法的响应特性。将自动转向集成装置安装在高地隙植保机器人上开展田间实车试验，试验结果表明，车轮转角控制误差小于0.2°，超调量小于2%，±20°转向最快响应时间为1.3 s，自动转向控制系统控制效果良好，能够满足常见农机的自动转向。

传统电动拖拉机存在续航里程低、难以满足大功率段作业需求等问题，增程式电动拖拉机是在传统电动拖拉机基础上增加一套附加动力驱动装置，较好地兼顾经济性与动力性需求，是未来电动拖拉机的主要发展方向之一。在综述增程式电动汽车动力系统研究、能量管理控制策略等主要技术基础上，重点阐述增程式电动拖拉机在动力系统设计、与传动系统的参数匹配与优化算法、转矩分配以及能量管理的研究等方面的研究进展，指出：精准化、智能化以及如何在电耗以及油耗间寻求一个更好的平衡点，提升电能利用率、降低油耗，是未来增程式电动拖拉机得以推广的关键以及主要发展方向；针对增程式电动拖拉机的建模应充分考虑到拖拉机的诸如运输、犁土、翻土、整地等不同的作业需要，未来可以在基于一定数据分析基础上，全面考虑实际作业需求，实施个性化、精准化建模与参数设计，提高准确性；在充分分析增程式电动拖拉机作业特性与能量需求的基础上，可开展适应增程电动拖拉机的电池及相关技术研发，提升续航里程。

果园移动机器人自主导航是实现果园智能机器人化作业的前提，是保障机器人在无人操控的情况下完成多功能作业的基础功能。介绍和分析果园移动机器人自主导航技术研究现状，重点讨论果园移动机器人不同导航技术、导航数据处理算法和导航控制策略。首先，针对单传感器果园导航存在的局限性，得出具有更高精度和鲁棒性的多传感器信息融合方案是未来果园导航主流趋势的结论；其次，介绍当前主流的果园导航数据处理算法，明确其对环境感知和路径规划的支撑作用；最后讨论果园移动机器人常用路径跟踪导航控制策略。通过对果园移动机器人自主导航研究现状进行较为全面的分析和介绍，有助于推动果园移动机器人研究的理论创新和快速发展。