青島農業大學機電工程學院何曉寧、尚書旗團隊在《農業工程學報》發表論文《毛刷帶式玉米高速導種裝置的設計與試驗》。該研究針對氣吸式玉米高速播種機在12~16公里/小時作業時，種子在導種管內因高速碰撞導致運移軌跡失控、粒距不均和破損率高等難題，創新性地設計了一款“向控輪旋撥導向-毛刷帶轉運投種”的新型導種裝置。通過理論設計、仿真優化與臺架試驗，成功實現了在高速工況下種子的平穩轉運與精確投種，為解決高速播種的核心技術瓶頸提供了高效可靠的解決方案。

　　高速播種是提升玉米種植效率、搶抓農時的關鍵，但種子脫離排種盤后進入導種管的“高速導種”環節一直是技術難點。傳統導種方式在高速下易致種子彈跳、軌跡紊亂，嚴重影響播種均勻性。本研究摒棄了單純依賴氣流或剛性隔板的思路，采用了“柔性約束+精準導向” 的創新組合策略。

　　裝置的核心由兩大創新部件構成。首先，是輔助納種的“向控輪”。該輪位于排種器卸種口，其周向均勻分布8個可自由開合的“撥指”。當種子從排種盤氣孔脫離時，向控輪同步旋轉，其撥指恰好形成“種腔”將種子單粒、有序地“接住”，如同機械手精準抓取。通過EDEM-Adams耦合仿真優化，團隊確定了向控輪相對于排種盤的最佳安裝角度為15°，在此角度下，種子落入撥指的軌跡最穩定，為后續平穩轉運奠定了基礎。

　　其次，是承擔轉運與投種任務的“毛刷帶”。種子被向控輪“移交”后，即掉落至一條環形運動的毛刷帶上。柔性刷毛與弧形管壁共同構成一個全自由度約束通道，將種子“溫柔”地包裹其中并向下輸送。這種柔性接觸極大減少了種子與管壁的剛性碰撞損傷。毛刷帶的轉速可通過鏈傳動與播種機前進速度同步，結合末端可調角度的弧形投種板，最終實現 “零速投種” ——即種子離開裝置時的水平速度與播種機前進速度大小相等、方向相反，從而使其垂直落入種溝，極大提高了落點精度，減少了彈跳。

　　為確定毛刷帶的最優設計參數，團隊進行了精細的臺架試驗。以刷毛長度和帶輪直徑為關鍵變量，以粒距合格率、重播率、漏播率為性能指標，開展了系統的二次旋轉正交組合試驗。結果表明，當刷毛長度為25毫米、帶輪直徑為53毫米時，在13公里/小時的作業速度下，裝置性能達到最優：粒距合格率達96.03%，漏播率僅1.76%，重播率為3.48%。

　　在最優參數組合下，團隊進一步驗證了裝置在12~16公里/小時高速區間的適應性。驗證試驗結果令人滿意：在此整個速度范圍內，粒距合格率穩定在94.3%以上，最高達96.5%;重播率不高于3.92%，漏播率不高于3.19%;尤為重要的是，種子的機械破損率被控制在極低的0.19%以下。各項指標均顯著優于現有高速播種導種裝置，完全滿足高速精密播種的農藝要求。

　　該研究成果成功攻克了玉米高速播種中種子平穩導引與精準投放的技術難題。其設計的“機械接取+柔性輸送”導種模式，為高速播種機導種裝置的設計提供了全新的技術路徑與理論依據，對推動我國玉米生產全程機械化轉型升級、保障糧食安全具有重要意義。