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Friday, May 04, 2007

台中區農業改良場農機試驗研究成果

台中區農業改良場農機試驗研究成果

•台中區農改場 龍國維.田雲生•

一、前言

台中區農業改良場成立至今已逾百年歷史,其農機試驗研究之沿革約略分為三個階段,第一階段始自民國47年,當時經由農復會之補助,於台中市向上路舊場內建造完成農機實驗工廠並成立了農機室。此初期階段的試驗研究以水稻機械為主,例如水稻除草機、脫榖機及動力水稻插秧機、水稻聯合收穫機、水稻直播機之研究或改良試驗等等;而完成之重要成果包括高梁脫粒機、手拉式水稻直播機、稻殼炭製造機、露地木框育苗用播種器、插秧機附裝深層施肥器、小型玉米採收機等。

民國73年自台中市遷場至彰化縣大村鄉現址,並於74年建造完成新場之農機試驗工場與辦公室,此第二階段因配合稻田轉作計畫之農業政策,逐漸調整轉換研究方向,以農產品收穫後處理,以及地區性之特用作物如果樹、花卉等栽培管理機械為主;此階段所完成之重要成果則有小型蕎麥脫穀選別機、高梁台中五種子採收技術機械化、薏苡移植收穫調製機械、深層鬆土施肥機試驗與示範推廣、瓜果用多功能小型田間搬運車、低成本簡易自走自動噴霧裝置等等。民國79年後則因應農業自動化政策之推行,除繼續進行水稻收穫後處理與調製自動化研究外,更積極研究開發溫室內自走式自動噴霧灌溉系統、有機肥料之撒佈與條施用機具、球根花卉種球挖掘機等,以及其他各種自動化技術、設備與農村迫切需要之各型農機。承農機中心盧主任福明厚愛邀稿,敝帚不敢自珍,故為此文簡介台中場農機試驗研究成果。

二、成果

以下即針對近年來台中場農機研究成果及進行中之試驗項目簡單介紹如下,以供參考,並請識者不吝賜教。

1.小型自走式有機肥撒佈機(圖一):四輪傳動自走式,肥料藉刮肥板強制配出,再由兩片對轉之三角盤撒散,供農田整地前大規模均勻撒施有機肥應用。該機使用18 hp單缸柴油引擎,載肥量為800 kg,撒佈寬度可達4-5 m,作業效率較人工快逾7倍,並節省施肥工資約60%。是一台性能優異、操作靈活方便且機動性高,適合於小田區使用的機械,目前已推廣20餘台使用中;而此機型之合作生產廠商為大地菱農機公司。


圖一 小型自走式有機肥撒佈機

2.大型自走式有機肥撒佈機(圖二):本機設計原理、組成架構與小型撒佈機相同。其使用70 hp四缸柴油引擎,載肥量約2 ton,撒佈寬度可達6-8 m,作業效率較人工撒施快逾17倍,並節省施肥工資約69%,是一台適用於大面積田區整地前或牧草園之高機動性機械,目前亦推廣20餘台使用中;此機型亦由大地菱農機公司生產與銷售。


圖二 大型自走式有機肥撒佈機

3.自走式挖環溝施有機肥機(圖三):以16 hp柴油引擎為動力,四輪傳動、四輪轉向。肥料斗載量約250 kg,鏈鋸式挖掘刀組則配置於機體右側,可一貫化完成挖環溝、施有機肥與覆土等作業。其中環溝掘深約33 cm、寬約20 cm深溝,直徑最小時為135 cm,溝形完整,每環溝作業時間約為2 分鐘。其作業效率較人工快4-6倍,並節省37% 之總施肥工資。該機除申請獲得新型專利外,並推廣近20台於果樹園區使用;惟目前合作廠商因故停止生產,將另覓適合之廠商再配合之。


圖三 自走式挖環溝施有機肥機

4.唐菖蒲種球挖掘機(圖四):以耕耘機為行走部,由挖掘犁頭、輸送鏈條及調整桿等機構所組成。作業效率為0.1 ha/hr,較人工快20倍,並節省80%掘球工資。本機已辦理技術轉移,並推廣10台於花卉專業區使用。


圖四 唐菖蒲種球挖掘機

5.小型履帶式噴藥機(圖五):行走於畦溝或行列作物間,單人操作,可解決輪式車輛於泥濘地打滑問題。其作業效率較人工快25%,並節省二名牽管人工,以及噴藥工資60-70%。目前已推廣10餘台於園藝作物田區使用。


圖五 小型履帶式噴藥機

6.連棟設施內單軌懸吊噴霧系統(圖六):於1.2公頃17棟玫瑰溫室設置自走噴霧設備,執行病蟲害防治及噴水、施液肥作業。噴架行走具無段變速功能,幫浦壓力30kg/cm2定壓下,每棟20只扇型噴頭,施噴量可控制在20.2-3.3 l/ha之間。當噴架速率2 km/hr時,約2 hr可完成一次全區噴藥作業;每次機械作業較人工節省60%用水量及67%農藥費用,而年噴藥工資則節省81%以上。

圖六 連棟設施內單軌懸吊噴霧系統

7.溫室內懸吊桿式自動噴霧系統(圖七):本噴霧系統採用單軌懸吊自走式,並以PLC與電控元件順序控制各項作業,適用於單棟設施溫室。其具有噴灑均勻、效率高、省水(藥)及操作安全無虞等優點,並可減少70-80%之噴藥工時,以及節省用藥用水達40-50%。該懸吊單軌傳動之自走裝置獲得新型專利,整套噴霧系統目前已廣為溫室栽培者所使用。


圖七 溫室內懸吊桿式自動噴霧系統


8.半自動雙行蔬菜移植機(圖八):與中興大學農機系(現為生機系)合作開發,為手扶自走式,一個人即可種一畦兩行,並以一組盛苗轉盤供兩只鴨嘴杯定植。其行距固定為40 cm,株距則有35-50 cm多種選擇;作業效率0.1 ha/hr,較人工快11倍,並節省成本63%。該機已辦理技術移轉予大地菱農機公司生產,而盛苗轉盤結構獲得新型專利,並推廣10餘台於蔬菜專業區使用;現正積極進行自動化機型之試驗研發。


圖八 半自動雙行蔬菜移植機


9.半自動果實蠅誘殺板投放機(圖九):以搬運車或小貨車承載作業。誘殺板藉氣壓控制系統推動,再由對轉之夾持滾筒高速拋出,拋射角30º,拋射距離20-30 m;儲料桶由人工裝填,每次可裝75片。該機獲得新型專利認證,並推廣20餘台於各鄉鎮果園區使用。


圖九 半自動果實蠅誘殺板投放機

10.全自動果實蠅誘殺板投放機(圖十):由搬運車或小貨車承載,駕駛兼遙控操作。誘殺板藉由對轉之夾持滾筒高速拋出,拋射角30º,拋射距離20-30 m,採自動振動供料,每次約容納200片,並可點放或連續投放兩種選擇。惟目前果實蠅防治方式有所改變,相關之誘殺板投放機已不復使用。



圖十 全自動果實蠅誘殺板投放機

11.自動換棟型懸吊桿式噴霧系統(圖十一):利用子母車原理,只需裝設一組噴桿,自動換軌進出於連棟的各溫室內進行灑水、噴藥、施液肥等作業;效率較人工快10倍,並節省60%用液量與80%工資。現已推廣4套於蔬菜育苗場與設施花卉園區應用,預期大量使用後可降低約50%組裝成本。該套噴霧系統係由鍵隆農機企業有限公司生產與銷售。


圖十一 自動換棟型懸吊桿式噴霧系統

12.菊花穴盤苗自動插苗機(圖十二):全機作動以高壓空氣為驅動動力,採超薄型氣壓缸驅動夾爪夾取插穗,並使用一般桿式氣壓缸移動夾爪與插植等動作。夾爪每次夾取10株苗穗,完成每次夾苗、插植的動作週期為11-27 秒,可無段調整。在良好挺直的供苗情形下,插植成功率約91%,作業速度可達46株/秒,適合於菊花扦插穴盤苗作業應用。


圖十二 菊花穴盤苗自動插苗機

13.百香果種苗自動嫁接機(圖十三):與中興、嘉義大學等合作開發,單人操作,採電控系統及氣壓元件作動,可一貫化完成切斷砧木苗、切削接穗插接口、劈開砧木、接穗插接入砧木、嫁接夾夾持固定等工作,作業效率每小時約208株,嫁接成功率為91%、成活率則是96%。該機共申請獲得一項發明與三項新型專利,其推廣市場雖較小,但却開創了嫁接機械研發之先河;而此機型之合作研發廠商為锝欣機械工廠有限公司。


圖十三 百香果種苗自動嫁接機

14.簡易式百香果接穗苗切削機(圖十四):單人操作,採電控系統及氣壓元件作動。其操作方式是先將接穗植株裁剪至約10 cm,再放入固定夾,踩下腳踏開關後,便自動依序完成夾持、導入、切削、復歸等動作,平均每株耗時2.6秒,作業效率約為技術工之1.4倍,可供規模較小之育苗生產業者使用;該機型亦與锝欣機械工廠有限公司合作開發。


圖十四 簡易式百香果接穗苗切削機

15.自動換軌式多功能台車(圖十五):以DC 24V馬達和二個N50串連電瓶為動力,縱、橫向各具四只鐵輪,可自動變換方向行走於H型雙軌上;換軌動作以減速比1/20、衝程10 cm之電動缸驅動,而各項感應操作皆由可程式控制器與電控元件來達成。其上之升降平台亦以電動缸作動,負重約200 kg,舉升高度可達65 cm,具有座椅與腳踏開關,並可堆疊放置載物籃,供工作人員登高採收時應用。目前研製中的新型式自動換軌車改用油壓缸驅動,假以時日即可完成並推廣於設施花卉、介質耕栽培區應用。


圖十五 自動換軌式多功能台車


16.噴霧兼掃描管理系統(圖十六):於三連棟溫室模型之懸吊噴桿上加裝CCD影像擷取裝置,可藉由每次噴霧作業時,即掃描溫室內的作物一遍,並將視覺信號導出至電腦處理。該管理系統圖控畫面,可設定、監測噴桿噴霧作業情形,並具有即時取像與傳輸、擷取溫室內溫濕度、日照和CO2含量等資料,以及遠端監看等功能。現正進行組裝於實際溫室之試驗改良工作。


圖十六 噴霧兼掃描管理系統

17.多功能GPS導引自走車(圖十七):履帶式自走載具為後輪驅動式,履帶底盤由橡膠履帶、齒輪式變速箱及6 hp汽油引擎所構成;PC-based控制系統擷取GPS接收儀及方位角感測器訊號,控制主離合器及轉向離合器之動力離合,依照定位資訊及目標點方位向量導引載具行進,定位誤差小於1 m。自走機具為精準農業應用之基礎,未來結合定點肥力檢測、雜草相分析、植株生長情形等資料庫技術之建立,執行定點變率施肥、施藥、田間作物環境之地理資訊蒐集等作業。


圖十七 多功能GPS導引自走車

18.穀物外觀特徵量化檢測系統(圖十八):應用影像處理技術與機電控制整合,發展量測穀物長、寬形狀等特性之自動選別機,藉以建立水稻米粒外觀特徵的量化技術與自動量測系統,可達降低量測誤差與節省檢測人力之效。其作業效率較人工快25倍以上,並具組裝方便、搬運容易等優點,適用於實驗室小樣本分析之用。該自動選別機申請獲得新型專利,正辦理示範試作與推廣等工作。(作者龍國維連絡電話04-28584204)


圖十八 穀物外觀特徵量化檢測系統