浙江大学-永康智能农机装备联合研究中心（以下简称“联合研究中心”）是浙江大学和永康市人民政府共同创建的一个多学科交叉融合的协同创新研发平台，联合研究中心致力于研发、孵化和转移转化智能农机装备领域最新技术成果，引进培育智能农机装备创新性人才。充分发挥浙江大学学科基础与研究创新优势及永康科技人才政策优势、区域龙头企业研发与产业化优势，推动区域农业数字化改革、提高农业装备产业的智能化、信息化，持续提升行业内科技原创力、创新力和产品数字化、高端化，进一步推动永康智能农机装备产业高质量可持续发展。
现根据《浙江大学-永康智能农机装备联合研究中心开放课题管理办法》的要求，组织开展2023年度的开放课题申报工作，面向浙江大学生物系统与食品科学学院教师征集，重点课题（研究期限1-3年）、一般课题（研究期限1-2年），重点课题资助经费不超过80万元，一般课题资助不超过50万元。
一、课题申请范围
1. 水培叶菜采收技术与装备开发
叶菜是植物工厂主要的生产对象，针对植物工厂内水培叶菜收获环节仍以人工为主，急需研究水培叶菜采收方法及装备的问题，以植物工厂立体栽培水培生菜为研究对象，研究水培生菜低损收获方法，设计用于低损收获的末端执行器，模拟人工采收方法对生菜根茎进行精准切割、夹持转运，实现单株、多株水培生菜的低损收获，进行水培生菜单株、多株收获方法与机构创新设计；结合植物工厂水培生菜立体栽培特点及采收工艺流程，进行水培生菜采收装备整体方案设计和优化，确定采收机器人的功能及性能指标及主要尺寸参数、作业参数；对收获装置硬件和控制系统进行集成，针对整机作业过程中的作业成功率、作业时间、菜叶损伤程度等开展试验，形成水培生菜采收装备样机。
研发水培生菜采收样机1套，申请发明专利2项，水培生菜采收装备可直接用于植物工厂蔬菜生产流水线收获作业，收获装备节省人力用工一半以上，并在植物工厂企业进行示范应用和推广。
（合作企业：浙江四方股份有限公司）
2. 中小型拖拉机智能导航与自动平衡悬挂系统研发
针对合作企业已研发中小型拖拉机智能化水平低、机具仿形能力差、作业质量低等问题现状，开发拖拉机辅助直行、自适应曲线和自定义自动导航模块，集成基于卫星/机器视觉技术的拖拉机自动驾驶系统，实现沿种植行、不规则田地边界走势智能作业；研发定深旋耕及左右平衡系统，建立拖拉机随着田块起伏波动与机具水平姿态保持间的数学模型，以适应起伏不平田块定深高质量旋耕。协助合作单位优化拖拉机行走系统、优化匹配发动机与变速箱，集成自动导航拖拉机，提高拖拉机智能化水平与作业质量。
开发出卫星/机器视觉技术微型拖拉机自动驾驶系统，自动驾驶导航精度≤3.0cm；开发出定深旋耕及左右平衡系统，定深旋耕精度2cm，水平、仿形作业自动调节，机具与地面的夹角小于5°；协助合作企业集成中小型拖拉机，最大爬坡度≥20°，倾翻极限角度：45°；申请发明专利3件以上。
（合作企业：浙江星莱和农业装备有限公司）
3. 高速插秧机驱动轮参数优化与自适应插植控制系统开发
针对高速插秧机行走阻力大、滑转率高、插秧系统仿形能力低等问题，在合作企业已研发的高速插秧机基础上，建立高速插秧机驱动轮与水田土壤耦合模型，优化驱动轮结构与工作参数；开发高效自适应高速插秧机插植控制系统，重点建立插植控制系统浮板受力与液压模块压和与流量关系的物理模型，明确悬挂系统液压阀及液压油缸在不同工作状态下的开启关闭要求及流量、压力变化规律，优化液压系统结构与工作参数；建立阀、液压油缸与浮板间受力的关系模型，优化获得悬挂系统边界条件、浮板压力和液压压力流量等输入参数与其升降参数间控制模型，实现载秧台水平实时感知与自动控制，提高作业质量。协助合作企业优化配置插植机械、动力底盘等，集成高质量高速插秧机。
获得高速插秧机驱动轮较佳结构参数，滑转率下降2%；开发自适应插植控制系统，载秧台左右水平倾角小于5°，响应时间小于80ms,插植深度合格率大于85%，插植深度均匀性大于80%; 协助合作企业集成高速插秧机，插秧频率300株/min，作业质量达国家标准; 申请发明专利2件。
（合作企业:浙江星莱和农业装备有限公司）
4．复杂农林场景下自主导航割草机关键技术研究与应用
针对企业现有割草机在复杂环境下厘米级精度定位误差大、自主导航边界识别算法缺失、排草效果差且宜堵等技术难题，以复杂地形为割草机作业场景，研究基于北斗、惯性导航和机器视觉等导航信息的融合方法，优化传感信息噪声过滤算法和权重比值，实现作业路径厘米级高精度定位；基于惯性导航与视觉技术创建草场点云模型，构建作业路径边界识别算法，实现作业边界的精确识别；分析草株生理特性，研究作业部件内部气流场流动特性，对垄面切割装置进行模态和振动动力学分析，优化切割和排草装置，提升防堵和排草效果；协助企业开发农林复杂场景的自主导航高效割草机。
研发自主导航割草机关键技术≥ 3 项;开发露天与设施农林复杂场景的自主导航割草机1台，导航定位精度± 20mm，边界识别精度± 30mm，作业幅宽 ≥ 600mm，作业效率 ≥ 1000m2/h；申请发明专利2件。
（合作企业: 浙江中坚科技股份有限公司）
5．小型插秧机轻量化与远程遥控关键技术研发
针对丘陵山区缺乏小型化、轻量化移栽机的现状，合作企业研发了一款适合小田块作业的小型插秧机，但仍存在整机重量大、田间转运困难、缺乏遥控系统等问题，对此需要研究：（1）提出小型插秧机模块化、轻量化设计方案，明确插植机构、送样机构、行走机构等的快速分拆装配、零部件轻量化方法，为企业制造生产小型插秧机提供参考；（2）提出插秧机远程遥控硬件改进设计方案，开发电控化行走转向机构、差速转向控制器、无线传输网络、远程遥控模块等，为企业插秧机的电控化遥控改造提供参考；（3）提出电机同步驱动控制方法，构建插秧机直线行驶、差速转向、地头掉头等控制算法，实现插秧机高精度远程遥控作业。
提出插秧机的模块化、轻量化设计方案，可拆卸模块数量≥2，重要零部件减重≥10%；开发插秧机远程遥控系统1套，最大遥控距离≥100 m，延迟时间≤200 ms。
（合作企业：浙江挺能胜机械有限公司）
6. 茭白表型智能化检测技术与平台
针对茭白生产机械化、智能化程度低的问题，面向茭白宜机化品种选育和栽培模式创新需求，探究不同生育期茭白表型高通量成像策略与图谱校正方法，构建茭白表型图谱数据稳定采集方案，创制茭白表型智能化检测平台；研究茭白颜色、形状、尺寸等表型分析方法，建立形态结构表型参数解析算法与模型；探明茭白成熟度判定指标，构建孕茭期与成熟度判别、茭白最优适采期预测模型；建立茭白标准化表型数据库、表型术语、表型量纲的标准化定义以及表型参数高效解析的数字化平台，实现茭白表型信息的高效采集和智能化分析。
突破茭白形态结构、孕茭期、成熟度识别等关键核心技术1-2项，申请发明专利2件，研制茭白表型智能检测装备1台（套），关键表型参数解析精度≥90%；制定产品技术标准1项，为产品产业化奠定良好基础；建立核心示范基地2个，应用推广面积500亩以上，茭白生产综合经济收益提高20%以上。
（合作企业：浙江挺能胜机械有限公司）
7．大棚果蔬转运机自主行驶和自动跟随关键技术研发
针对大棚蔬菜、水果搬运劳动强度大、劳动力短缺的现状，合作企业研发了一款适用于大棚菜园和果园的果蔬随放转运机械，但仍存在智能化程度低的问题，不具有自主行驶和自动跟随功能，对此需研究：（1）研究视觉对行技术，提出蔬菜、水果作物行特征提取、噪声消除、中心线提取等算法，构建视觉对行行程轨迹；（2）研究视觉避障技术，提出田间障碍物识别算法，构建视觉避障网络结构和控制策略，优化视觉避障行驶轨迹；（3）开发基于视觉/卫星的自主行驶系统，研究视觉对行路径和卫星定位信息融合方法，构建基于路径记忆的自动返航轨迹，实现转运机从田间到地头的自主往返行驶；（4）开发基于视觉/UWB的自动跟随系统，提出UWB多目标定位和轨迹跟踪优化算法，构建跟随距离控制模型，实现转运机跟随人工自动行驶。
开发转运机自主行驶系统1套：障碍物识别准确率≥90%，导航精度±5 cm；开发转运机自动跟随系统1套：跟随距离0.4-1.5 m，跟随精度≤10 cm。
（合作企业：浙江顶诚工贸有限公司）
8. 农用电解臭氧杀菌关键技术研究与应用
低压电解臭氧技术因耗能低、操作简便、利用率高、环保等优势，其应用广泛。但不同农业场景环境和情况复杂多变，针对复杂设施农业生产快速、高效杀菌的要求，开展基于质子交换膜的高浓度臭氧水电解臭氧发生技术研究；研究不同复杂设施农业生产环境下电解臭氧杀菌技术，优化电解臭氧杀菌系统，增加电解臭氧智能化调控性能；在不同设施农业生产场景下应用示范电解臭氧杀菌技术与装备，跟踪评估技术、经济与环境效应，构建不同设施农业场景下电解臭氧杀菌技术规程。
研发出针对设施农业生产中不同场景的智能电解臭气杀菌装备1套，电解制备的臭氧有效浓度达26%-28%，申请发明专利2件，建立应用示范基地2-3个，产品可实现批量生产。
（合作企业：特氧（浙江）科技有限公司）
9. 微冰晶液浸冷冻技术装备及配套冻液材料研发
微冰晶液浸冷冻技术具有冻速度快、形成冰晶小、品质保护好、解冻新鲜度高等优点，但技术设备目前只有欧美、日韩等少数国家拥有，亟待开发国产低价同类技术设备。研究制冷功率、浸液温度、浸液体积、冷冻产品量等因素对微冰晶形成的耦合效应，微冰晶液浸冷冻效率模型建立与寻优，获得微冰晶液浸冷冻装备的关键指标参数；研究多种液态物质的多比例混合对其混合物冰点的耦合效应，微冰晶浸液配方的筛选、寻优，及经济性优化。
开发出500升容积微冰晶液浸冷冻设备1台，开发出适用于该设备的冷冻浸液，设备产能不低于75kg/h，每吨处理量浸液消耗价值不高于300元，冷冻产品微冰晶形成显著，浸液温度为-25到-30摄氏度，成本为进口同型号技术设备的1/2到1/3，在企业及其客户中进行实地推广应用，单机生产效益高于进口设备1-2倍。
（合作企业：浙江华茗园茶业有限公司）
10. 绿色节能食用菌干燥装备研制
针对我国食用菌等农特产品产地加工机械烘干比例低、能耗较高、污染较重、工艺粗放、智能化程度较低、干燥品质较差等诸多问题。研究回热式补气增焓热泵、中短波红外等干燥方式对食用菌感官品质和活性成分的影响，建立食用菌品质特征的变化规律与含水率、干燥速率、干燥操作参数关系模型，开发最优分程变温干燥技术，创制多能互补干燥工艺，建立食用菌的标准化干燥技术体系；开展补气增焓技术、干燥系统回热技术、中短波红外组合高效辐射调控技术研究，研发分程变温干燥工艺；研究多能互补高效干燥机制，创制多能互补菌类绿色干燥装备。
开发出绿色干燥技术1-2种，研制高效绿色菌类干燥设备1-2 套，原料处理能力≥200 公斤/小时，干燥效率比燃煤烘干提高15%以上，干燥过程能耗降低30%以上；中短波红外组合干燥技术满足干制品国家标准，干燥效率提高10%以上。申请国家发明专利1-2 件。
（合作企业：浙江菇尔康生物科技有限公司）
11. 基于农用机械的环境信息获取与人机协作模式研究
丘陵山区地形地貌复杂多变，房屋树木等各类高大建筑物空间交错，基于GNSS技术的大田无人化农机模式很难适用，亟需开发一种基于多源农业信息技术融合的作业环境获取与识别技术，探索人与农机协作的田间作业新模式，提高丘陵山区人机协作作业效率。主要研究基于人工智能和机器视觉等技术，构建丘陵山区典型场景（障碍物）数据库；基于多源传感器信息融合技术，研究人-机-环境的三维结构化空间动态运动模型；研究丘陵山区复杂环境下的农机自适应导航与自主避障技术；开展丘陵山区环境下人-机-环境空间动态耦合下的农机控制策略研究；基于具体农作类型，研究不同作业任务下的最优人-机协作跟随模型、路径规划及智能控制技术。
构建丘陵山区典型场景（障碍物）数据库1套，形成典型农田环境场景识别技术1套，人机协作模式1-2套，跟踪距离精度误差小于10%，申请发明专利1-2项，建立示范基地1-2个，实现推广应用500亩以上。
（合作企业：永康威力科技股份有限公司）
12. 基于云服务的小型智能装备作业规划调度算法与系统研发
随着农林装备自动化程度的提高，园林机械管理与农业生产管理中，越来越多的具有无人驾驶能力的小型智能化设备开始进入生产环节，但大部分此类设备的作业过程以固定作业路径下的单一作业为主，缺少基于已知地块边界的变量作业任务生成技术及动态路径生成技术与系统，亟需实现基于云服务的小型智能装备作业规划调度算法与系统。主要研究复杂作业小区间的作业综合调度算法研发及作业区域内小车最优作业路线规划研发、小车作业效率估算方案，实现根据小车的实际行驶与作业信息、总体作业时间、作业覆盖度等估算小车的作业效率。形成适合于园林机械、农业生产管理环节的单作业类型复杂环境及作业量模式下的综合作业规划方案与系统。开发出单作业类型复杂环境及作业量模式下的综合作业规划方案及系统1个，并进行推广应用，获得软著1个。
（合作企业：浙江三锋实业股份有限公司）
13. 设施农业信息感知与精准化管控关键技术及装备研发
针对设施农业发展中数字化、自动化、智能化程度低及大数据管理平台缺乏等问题，研究设施农业数字化信息感知技术及三维重建方法，开发信息感知装备和系统，实现土壤、作物、环境等信息的快速获取；研究多模态的数字化信息融合和提取技术，精准提取作物生长信息和诊断病虫草害状况；研究多层立体栽培体系的环境最优智能控制算法，研制水肥一体化精准供给装备，实现设施农业水肥自动化管控；研究设施农业光质对作物光合作用的影响和光信号调节机制，构建光谱光强耦合的调控模型及智能化控光装备；开发大数据管理平台，实现设施农业生产全程数字化管理。
突破数字化信息感知、智能控制等核心技术3-4项；申请发明专利1-2件，软件著作权1-2项；研制数字化信息获取系统及水肥光精准管控装备2-3套，测量和控制精度≥90%；实现产业化推广应用。
（合作企业：浙江荣亚工贸有限公司）
14. 农田智能挖沟机研制
在农业生产活动中现代信息通信技术、互联网技术、GPS 卫星定位技术和人工智能农机装备都得到了广泛应用．针对大数据背景下，我国的农业生产模式逐渐向机械化智能化方向发展的趋势，研制具有GPS卫星定位自动导航行驶的农田智能挖沟机。主要研究GPS卫星定位自动导航行驶系统，包括GPS接收器的选择、配置和高精度定位与导航算法的开发，挖沟机能够自动规划并跟踪最佳路径，避开障碍物，实现高效的行驶；研究人机交互控制系统，界面友好、易于理解和掌握农田挖沟机的控制。
研制智能挖沟机1套。实现路径规划，基于GNSS的自动导航精度的平均位置偏差小于6厘米，申请软件著作或者专利1项，相关技术可应用于其他农业动力装备。
（合作企业：永康市东汇科技有限公司）
15. 面向丘陵茶园的自走式锄草-翻耕一体化智能装备
针对市场上丘陵茶园除草装备地形适应性差、作业功能单一、无法精准识别杂草等问题，研制地形适应性强、锄草-翻耕一体化、制造轻量化的自走式茶园锄草翻耕多功能机一体机。主要研究：（1）研发面向丘陵茶园非结构环境研发履带式无人车。实时感知地形坡度与冠层高度，进行姿态自适应调整；动力底盘采用油电混动的增程式供能，保证机器续航与工作效率；（2）开发茶树冠层及茶树垄间杂草识别定位系统。搭载蜘蛛机械手臂和锄草刀盘，对茶树冠层杂草与垄间杂草进行精准割除；（3）研发茶园无人车多任务作业机具快装技术。设计“即装即用”的标准机具对接部件，实现垄间锄草、翻耕多任务作业便捷切换。
研制出具有环境感知与姿态自适应的履带式茶园无人车1台，适应地形坡度0~30°，自适应茶树高度范围80~150 cm；开发茶树冠层及垄间杂草识别、定位系统1套，清除率大于95%；研发茶园无人车多任务作业机具快装技术1种；形成茶园锄草、翻耕机械化作业技术规程1套；申请发明专利1-2项；发表论文2-3篇。
（合作企业：浙江卓远机电科技股份有限公司）
16. 无人驾驶精量播种装备及其软件管理平台开发
精量播种是提高种植机械化水平的主推技术之一，可有效节约播量且一次完成多项工序，同时有利于后续田间管理及收获等作业。项目拟实现旱地作物无人驾驶精量播种及播种作业管理。研发精量播种装备及精量数种传感器，适合精量播种作业的无人驾驶作业技术与装备；实现精量播种装置的远程控制功能，允许操作员远程启动、停止、导航和监控播种机，以适应不同的农场任务；开发播种机作业管理平台，完成农田管理,为播种器工作任务规划打好基础.；实现播种器的监控播种机的能源状态监测与管理，包括电池状态和充电需求，以避免能源不足干扰作业；实现播种机与田块管理系统之间的数据同步，以支持后续分析、报告和记录, 实现播种作业的全程管理。研发精量播种装置1个，开发软件管理平台1个，申请专利1项。
（合作企业：永康巨硬科技有限公司）
二、课题申请办法与申请须知
（一）申请要求
1. 课题负责人原则上为浙江大学生物系统工程与食品科学学院在职人员，参加人员可邀请院外和海内外相关专家共同参与研究。
2. 课题资助以应用研究和成果推广应用为导向。
3. 项目申请时可根据实际情况按“重点课题”与“一般课题”课题类别申报，联合研究中心组织专家对申请课题进行评审，择优选取立项，并确定课题类别。
4. 项目立项按《浙江大学-永康智能农机装备联合研究中心开放课题管理办法》的有关规定执行。
5. 课题申请需要永康市企业参与,课题申请时需要合作单位永康企业提供一定的配套经费，配套经费需打入浙江大学帐户，联合中心资助经费与企业配套经费按5:1的比例。
6. 课题承担团队需派出人员去联合研究中心（永康）入驻工作一定时间，一个项目的团队去永康时间不少于60人•天/年。
（二）申请文件的编制与递交
1. 申请人选择合适申请内容填写《浙江大学-永康智能农机装备联合研究中心开放课题申请书》（请见附件一）。申请文件采用电子版并邮件发送。
2. 申报工作自本通知发布之日始, 申请截止时间为: 2023年11月27日。请申请人根据项目要求进行申报，并在规定时间内将开放课题申请书邮件发送至：jpli@zju.edu.cn。
（三）实施年限
2023年12月起，项目实施期限为1-3年
（四）联系方式
浙江大学-永康智能农机装备联合研究中心：李建平
联系电话：13958049632；E-mail: jpli@zju.edu.cn
浙江大学-永康智能农机装备联合研究中心
2023年11月14日
