农机底盘技术是智能农机装备的关键技术，也是影响农业农村现代化的关键技术。欧美农场化、集约化的种植场景和雄厚的工业基础的先天优势使美西方在智能农机领域领先于我国，我国农机底盘的适应性差、智能化程度不足、舒适性差以及安全系数低。为此，从智能驱动、高适应性行走和自主作业三个方面对未来农业机械底盘智能化发展的方向进行思考和展望。着重归纳液压提升、动力换挡、无级变速、可变轮距、线控转向以及无人驾驶等新技术在农业机械底盘上应用的进展，并结合我国实际应用情况阐述农机底盘各系统相关技术的基本原理与特点，最后根据国内外农机底盘的研究进展和国内外的差距，从强化电液压技术与E-CVT的研发与升级、推动多向行走与线控转向技术的落地、实现智能化控制与无人作业等方面为未来智能农机底盘研究设计以及农业农村现代化发展提供参考。

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。

针对鲜活水产品经传统运输存在的不完善,为使鲜活水产品在运输中不因成本受数量限制且在长途运输中能低成本、高存活率、长时间运输,设计一种灵活便携可拆式供氧装置。该装置通过低功耗电路设计、箱体和供氧机及传感器分离可拆卸式防水设计、供氧与耗氧平衡时间计算,来实现低功耗、低成本、灵活便携和长途运输高存活率的功能和特点。该装置的箱体独立设计可跟据需求量的多少进行箱体大小更换或个数增减,每个氧气罐可搭载多个箱体,来实现运输数量不受限制且能同时运输不同种类的水产品。试验重1 kg的10条白斑狗鱼,在不同的温度下,在供氧装置内一周7 d的存活率均为100%,便携式水产类远程运输供氧装置能运用在市场,且在鲜活水产运输中能起重要作用。

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。

智慧农业是未来农业发展的方向，智慧化农业耕作是实现智慧农业的基础之一。在深入探究数字孪生的概念与应用的基础上，提出基于数字孪生的智慧化农业耕作方案。首先分析智慧化农业耕作的需求和数字化土壤、土壤切削过程模拟、信息化农业耕作机械装备等发展状况；然后对数字孪生的产生与演化过程进行探究，并详述数字孪生基本概念，列举数字孪生概念在众多领域的应用与拓展，提出基于数字孪生的智慧化农业耕作的系统架构，包括物理耕作系统、虚拟耕作系统、智慧服务系统、孪生数据管理中心4个部分；并分析基于数字孪生的智慧化农业耕作的关键支撑技术；最后以小面积田地区域为研究场景，实现数字孪生旋耕机耕作。将数字孪生技术应用于农业耕作领域可为智慧化农业耕作的实现提供解决方案。

高速作业是当前精量播种技术的发展趋势，气力式精量排种器是实现高速作业的关键技术载体。分析限制气力式排种器作业速度提升的主要因素，提出高速充种技术、稳定清种技术、投种过程种子平稳运动控制技术、排种器平稳驱动技术四项关键技术。综述气力式精量排种器主要类别及特点，梳理国内外气力式排种器研发应用现状，针对提出的四项关键技术分析国内外研究现状，得出稳定充种、有效清种、平稳投种、排种器平稳驱动是有效提升高速作业播种合格率、降低变异系数、保证粒距均匀性的主要技术措施。结合我国的情况分析高速精量播种存在作业速度及效率低、电驱技术及质量监控技术不完善等问题，提出气力式高速精量排种器需要加大自主创新，未来向着高精度、高效率、智能化方向发展。

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。

保护性耕作体系将耕作方法和种植农艺结合起来,通过避免土壤扰动以减少农田侵蚀和水分流失,增加土壤有机质,从而增加和改善健康土壤。中国的农田土壤存在肥力偏低、退化严重、水土流失、污染加剧等问题,亟待全面推行保护性耕作方法。根据中国农业生产实际情况和可持续发展需求,首先介绍了国内外在保护性耕作领域的研究进展,分析了秸秆还田、免耕少耕、虫害防治等关键技术和技术装备,并对今后开展保护性耕作技术提出了建议。我国保护性耕作推广应用面积超过7.3×10~7 hm~2,旱田小麦—玉米一年两熟区实施保护性耕作平均每年可获经济效益409元/hm~2,水稻保护性耕作可节省肥料使用量15%,农药10%。保护性耕作的具体实施方法与农业环境条件密切相关,应当因地制宜,有针对性地发展适合各自区域特点的保护性耕作模式,并构建完善的农机农艺配套体系。

我国古代是传统的农耕社会，农具器械自古以来就是我国农业生产中不可或缺的一部分，它们是劳动人民在实际生产中创造的智慧结晶，更是农耕文明和传统文化传承的重要载体，同时也是历代画作、画像石、壁画等作品创作的重要题材。基于此，研究古代农具的发展变迁，并以耕整播种器械、灌溉器械、收获器械、加工器械为大类，通过古代美术作品中出现的农具形象，对中国古代的犁、耧、耙、耖、翻车、水车、镰、刈、锄、连枷、杵臼、磨等典型农具进行探究，结合作品分析它们的功能特点、使用方式及文化承载等。这些农具发明使用不仅提升社会生产力，直接推动我国农耕社会繁荣发展，而且将它们融入文化创作后，成为古人歌颂社会生活、寄托美好愿望、表达政治理想的重要抓手和载体。以美术作品为例证和视角来研究古代农具，为我国农耕文化遗产研究提供一种新思路，对如何挖掘提炼农耕文化中的古代智慧、科技价值和时代意义具有重要作用，也为现阶段农耕文化遗产的传承、保护、利用及乡村振兴文化建设提供参考。

温室通过创造适宜的种植条件有效地提高农业资源利用率，在农业生产中的地位日趋重要。温室气候变化是一种多因子高度耦合的非线性过程，易受外部气候环境干扰，进而影响整个控制系统的稳定性，如何稳定、高效、智能地控制温室内气候变量是当前亟待解决的实际问题。通过总结国内外温室环境控制方法研究现状，分别从模糊控制、解耦控制、节能控制、神经网络4个方面着手，阐述现阶段主流温室智能控制方法应用现状与优缺点，发现当前温室环境控制因素单一、能源利用效率低、控制模型动态调整能力差等问题；提出未来温室环境控制应实现系统多变量控制、控制的可持续性和节能性、控制模型优化、农艺与环境控制相结合等建议，以期为温室农业的健康发展与精细化管理提供参考和指导。

果蔬商品化产后处理能力较低导致我国的果蔬在国际市场上核心竞争力不足，其中后处理最主要的步骤就是果蔬分拣，而果蔬分拣设备能够有效的提高分拣效率，解放劳动力。分别从市场和科研两方面阐述国内外果蔬分拣设备的现状，分析现有果蔬分拣设备存在的问题，讨论未来果蔬分拣的研究趋势，提出人工智能与机器视觉相结合的果蔬外部品质分拣技术和近红外光谱分析的内部品质分拣技术将是近期的研究热点，同时对易损果蔬采后分拣场景提出一种机械臂抓取式分拣设备方案，为后期解决娇嫩易损、精品果蔬的分拣问题提供参考。

我国核桃种植面积和产量居世界首位。核桃加工产业以核桃仁利用为主,而高附加值副产物如青皮、核桃壳及核桃仁种皮多丢弃或焚烧,不仅污染环境,还造成优质生物质资源浪费,核桃的应用价值仍有待进一步发掘。传统的核桃副产物加工技术或装置已经难以满足多领域对产量化和优质化要求,严重制约核桃产业的深度发展。因此,加大核桃副产物加工关键技术与装置的研发力度势在必行。对于青皮脱除,基于青皮结构和物理特性,刮削式、切割式、挤压式是脱皮装置的3种工作方式,分类总结了青皮脱除装置现状及其应用特点;不同类型装置的多因素性能试验可得到各自最优参数组合。对于关键过渡工序核桃干燥,核桃相应物理特性是设计干燥装置的重要依据,如含水率、孔隙率、导热系数及水分扩散率等,归纳了表征不同物理特性的参数值范围。分类阐述了热风、热泵、太阳能、气体射流及辐射干燥方式的工作机理及其应用;通过多因素性能试验,得到各类型装置性能的最优参数组合。对于核桃仁去种皮,基于核桃仁/种皮的理化特性,着重分析了碱液去皮和多种物理去皮方式;基于烘烤法提出了一种新型高温瞬时低损伤核桃仁去种皮的方法。对于核桃壳超微粉碎,基于核桃壳断裂界面特征,着重分类详述了多种粉碎机理;详述了创新型核桃壳超微粉碎装置以及核桃壳超微粉多粒径域分级装置。通过对核桃副产物加工4个关键环节对应的物理特性、工作机理、装置及其性能优化试验进行了系统总结和评述,期望加深对核桃副产物加工过程的理解,为提升核桃副产物加工水平提供理论依据与技术支持。

当前我国甘蓝机械化收获程度低，劳动强度大，甘蓝收获机械化是研究的重点和难点。通过阐述国内外甘蓝收获机械中的主要收获机构与方式，分析归纳近几年意大利、瑞士、比利时等西方发达国家具有代表性的收获机械设备技术特点和性能参数，对我国甘蓝主要采用的种植模式进行介绍并分析不同地域栽培方式对甘蓝收获机械的影响。指出我国目前甘蓝种植和机械化收获存在的问题，提出适于我国甘蓝机械化收获的发展方向:明确甘蓝与收获机构相互作用下损伤的内在关联机制，实现低损高效采收。新的农艺要更好地适应机械化生产标准，推动甘蓝收获机械向信息化、智能化、科技化方向发展。

鸟害造成的粮食减产、水果品质降低等问题严重制约农林经济发展，因此鸟害防治在农林经营过程中有重要的研究意义与应用价值。通过概述鸟害防治技术分类与特点，重点对激光驱鸟技术、声波驱鸟技术以及鸟情监测综合防治技术的发展历程和现状进行归纳，分析出当前农林驱鸟装备正从电子化向智能化发展的趋势。针对目前鸟害防治装备还存在易被鸟类适应、协同性差、通用性差等问题，提出建立鸟类生物学信息库为驱鸟装备提供发展依据，弱化鸟类适应能力；发展智慧农林推进农林鸟害防治的信息化与协同工作能力；培育农林抗鸟害作物，并开发先进鸟类监测算法提高识别率提前规避鸟害，做到鸟害治理为主，预防为辅。

通过梳理2019—2023年全国棉油糖蔬果茶药等主要经济作物产业和机械化发展情况，提出各作物机械化新趋势和急需解决的问题。结果表明，棉花种植面积逐年萎缩，单产逐年增加，机收率超过77%，国产采棉机实现新发展，机械化植保化控是短板；油菜不断扩面积提单产，油菜机种率达到45%，机械化移栽在不同地区形成配套解决方案，机收损失仍较大；花生种植面积和产量均达到新高，综合机械化率超过68%，收获机供不应求，南方机种机收是难点；甘蔗种植面积、产量基本稳定，分步式机收与联合机收同步推进，“一刀砍”问题亟待解决；蔬菜种植面积和产量稳步增长，综合机械化率为42.61%，以收定种、机艺融合理念得到认可，急需研推用一体推进种收关键机具熟化应用；园林水果面积和产量稳定增长，综合机械化率只有27.3%，现代果园全程机械化典型不断涌现，水果收获减损与防灾减灾装备水平亟待提高；茶园面积和产量持续增加，综合机械化率为34.09%，机采机运水平和夏秋茶利用率显著提高，加工向智能化成套设备方向发展，中耕施肥专用机具缺乏；临床常用类中药材种植面积呈恢复性增长，综合机械化率为42.90%，重点省份适宜品种基本实现全程机械化，山地林下和花叶果实类中药材机械化基本空白。

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。

甜菜是世界上主要的糖料作物之一，中国作为种植面积和产量均位居世界前列的甜菜生产大国，推进国内甜菜生产产业的发展对维护和促进世界食糖市场的繁荣意义重大。以甜菜耕整地、种植、田间管理、收获等生产环节的农艺技术为切入点，着重对国内外甜菜前沿生产装备的机械结构、工作原理及存在问题进行分析和总结，建议将耕整方式普适化、播种方式多元化、田间管理精细化、收获方式联合化等技术作为今后甜菜生产机械的主要研究方向，并期望能够在加深对甜菜生产机械化理解的基础上，为推进国内甜菜生产机械化进程提供支持和帮助。