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Friday, May 04, 2007

農業試驗所重要農機研究成果

農業試驗所重要農機研究成果

•農試所農工組 梁連勝•

一、前言

本所成立於西元1895年,迄今已歷101年;期間因隸屬改變,所銜迭有更動,目前隸屬於行政院農業委員會。本所農業工程組之前身為農業機械系,設置於民國52年,至民國79年因業務調整,增併農業氣象研究業務,改設農業工程系,後因改隸農委會再度更名為農業工程組迄今。本組農業機械之研究業務,係以政策為導向,研究開發各型農業機械與技術,並受命辦理國產農機性能測定業務;近年來對噴藥技術之研究除著力於新施藥機械技術之建立與開發外,更完成試驗用風洞之建置,藉電腦分析軟體之輔助,進行噴藥技術基礎性理論之探討與研究、農藥施噴性能評估與量測技術之建立等研究。依據所得之基礎理論研究成果資料,本組研究同仁致力於環保型高性能施藥機械之開發,預定近期內推出雛型研究成果。本組農機研究業務為因應農業大環境之轉型,除仍致力於作物生產機械、技術之開發外,已逐漸著墨於生物機電整合與自動化管理、監控系統之研發,及生質能技術之開發與應用。本所近年來農業機械之重要研究、推廣成果輯要如后,謹供識者卓參並惠賜指正。

二、成果

1.農試型果樹樹型整修機(圖一)
台灣經濟果樹栽培,傳統上大致採行放任式田間管理,樹型都未予以限制或整修,導致管理與收穫均倍感困難。為改善此生產管理上之瓶頸,本所配合栽培管理技術之改善與建立,完成果樹樹型整修機之研製。該樹型整修機採用復式剪切刀具,在水果收穫後之適當時期,將部份枝條截斷,營造截頂角錐之矮化樹型,初期果樹之高度介於1.5 公尺1.8 公尺之間,翌年結果後之枝條下垂,其淨高大約1.8公尺左右,收穫時站立園區無需藉助工具即可採摘自如。截頂之錐狀樹型不影響結果面及產量,惟經整修矮化之果樹,必須根據果樹之生理特性配合氣象條件,進行特殊之栽培管理作業,方可達成預期之生產目標。本機配合果樹栽培行型,可採用單側或雙側整修作業,每公頃矮化作業時間約為8工時,傳統人工修剪則須160工時,台灣所栽培可深剪之果樹均可應用本機進行矮化、整修管理作業。為簡化及提高作業效率,新型整修機採用單側作業,刀具為可升降之桁架設計,可因應不同果樹及田間栽培環境作業之需。


2.農試型氣輔桿式噴藥機(圖二)
傳統施藥設備在田間噴施時,因無氣流之輔助,藥霧一般均無法貫穿植冠達到葉背,導致藥霧在葉背之附著度降低,無形中降低防治之效果。本所為改善此傳統施藥作業之瓶頸,藉高速氣流之輔助,導引藥霧達到葉背,並減少藥霧飄移對環境造成污染。農試型氣輔桿式噴藥機具備導引氣囊,將鼔風機提供之高速氣流經由氣囊之引導,將藥霧均勻分佈攜出,因氣流之搖撼,翻動植株之葉片,使葉表與葉背均能曝露於藥霧之中,使葉表與葉背附著相當劑量之農藥。本機噴桿制式作業寬度為6.7 公尺,為配合高莖作物施噴之需,採高架底盤之承載方式,並利用四輪驅動與四輪轉向機構,提高田間作業靈敏性與操控性能。本機輪軸距為120公分,惟使用者可視個人田間之條件予以特別訂製以為因應。農試型氣輔桿式噴藥機因裝置使用特殊規格之膠胎,可在水田與旱作田區作業自如。



3.農試型轉向氣流式噴藥機(圖三)
為因應特殊環境作業條件之限制,並使噴藥能侷限在目標作物作業,減少對環境之污染與資源之浪費,改良鼔風式噴藥機之氣流導引機構,由操作者自行依田區條件調整噴藥管之位置與方向,完成轉向氣流式噴藥機之開發。氣流導管分上、下段設計,上段導管以下段導管截面中心線為旋轉中心,可作360度之迴轉;下段導管則以水平面為界,作180度之旋轉。本型噴藥機可在開放田區及設施栽培區進行作業,亦可作為環境保護消毒之用。



4.農試型氣流導引式噴藥機(圖四)
由於桿式噴藥機在田區轉彎或作業時,操作者必須收起噴桿以免碰觸到電線桿、樹木及土堆等障礙物;作業時又必須及時伸展以施噴農藥,增加操作人員作業困難度及負荷,導致疲勞而發生意外事故。為解決上述問題,開發扇形氣流導引式噴藥機,使其具有橫向噴藥之功能,於行進中利用軸流風機及氣流導板產生強烈氣流攜帶霧粒至目標作物。此種方式可降低霧粒飄移現象,並兼具翻攪葉片與植株之功能,提高藥液在葉背之附著度,增加病蟲害防治效果,減少污染,使農業生產兼顧環保化及永續化。




5.農試型葉菜類蔬菜包裝機(圖五)
葉菜類蔬菜之傳統消費市場已逐漸由生鮮超市小包裝所取代,葉菜在生鮮超市上架銷售前,通常均以人工調理完成定量套袋、包裝作業,除耗費工時外,徒增轉嫁消費成本。本所為因應此消費型態之改變與調理作業需要,與台龍食品包裝機械公司技術合作,完成農試型蔬菜自動包裝機之研製與推廣。利用本機包裝葉菜之前,蔬菜需先經由人工調理、選別與稱重後,再置於包裝機之包裝線上藉輸送帶輸送,經由一組十字交錯之光感測器,自動偵測、調整包裝長度,進行膠膜之熱封與截斷,完成全程包裝作業。每小時之封包作業能力因操作熟練度與前處理供料速度而異,一般作業速度以設定每分鐘卅至四十包為宜。



6.切花套袋機械之開發(圖六)
切花在運銷流程上,為避免摩擦與擠壓所導致之品質劣變,通常在收穫後調理處理過程中,均設法加裝膠袋以為保護。本所為解決切花套袋所遭遇之瓶頸,以研發葉菜類蔬菜包裝機之經驗,著手規劃與研製切花套袋機。切花由輸送帶橫向導入製袋器中,並經由上、下方引入之膠膜進行套裝後,再由二側面之熱熔封滾輪進行花朵部份上、下側之熱熔封裝,最後經迴轉式熱封切刀進行包裝袋前、後兩側之封裝,及切斷分離作業,完成切花袋套之全部作業流程。本機所採之火鶴設計,獲得經濟部智慧財產局之發明專利。


7.農試型茶葉枝梗選別機(圖七)
本所與昇泉公司透過技術合作開發,將已商品化之大型茶葉検枝機之選別機組、風壓輸送裝置與迴圈控制機組等重要機械構進行大幅度之修正,並配合進料裝置完成研製作業。經試驗結果其選別率高達85%以上,且選別精度亦高於89%,每小時可處理60台斤以上之茶葉。本機之特色為使用壓縮空氣經塑膠管輸送之設計,取代傳統皮帶輸送方式,由於氣體具可壓縮、彎曲之特性,大幅縮小因輸送所佔用之機體空間,因此使整台機體尺寸約縮小一半;再加上模組化之設計,使該新型茶葉撿枝選別機具有易於組裝、方便搬運之特性,更具商品化之競爭力。



8.蜂王漿分離機(圖八和圖九)
本所與苗栗區農業改良場合作完成離心式蜂王漿採收機之研製。本機可降低生產成本,提高蜂王漿品質,增加養蜂之收益。試驗結果顯示:以網目0.608mm幼蟲攔截網(線徑0.45mm,24目/吋)與迴轉數1750 rpm作業,其採漿後幼蟲分離攔截網上附著之蜂王漿殘留量佔總重之0.73﹪,王杯內蜂王漿之殘留量為總重之 1.59﹪,幼蟲損傷佔總幼蟲數之 1.45%;使用此採收機9.42分鐘可完成51組王台條之採漿作業全程,與相同數量王台條之人工採漿作業需時74.8分相較,其省工效果極為顯著,深受蜂農歡迎,目前已生產推廣達百餘部。




9.農試型微膠囊量產自動化機械(圖十)
大量飼育天敵為生物防治成功之基礎,在其過程中食餌、寄主昆蟲之飼養佔極大的工作量,因此草食性寄主昆蟲或食餌昆蟲之飼育多利用人工飼料以簡化其飼育。針對本所應用動物組成功開發之人工飼料微膠囊製作機,導入人工微膠囊飼料槽加壓設備、液態飼料恆溫加溫槽、包被物料(蜂蠟)槽之恆溫及超音波液位控制系統自動控制元件。其液位控制系統由超音波感測器、一維滑軌及控制器組成,以程式控制噴針尖端與液面保持固定距離,使之穩定連續噴出顆粒狀人工飼料微膠囊,經低溫氣流冷卻、成型,接著由收集機構底部之收集口出料、封蓋,再予以冷藏保存。本機可產製粒徑大小約500~700μm之人工微膠囊。為提高產製效率,完成多針水平微調設計,以維每組噴針尖端皆可與液面保持固定距離。



10.大蒜氣生鱗莖播種機(圖十一)
大蒜氣生鱗莖可阻絕病毒蔓延,對大蒜無病毒蒜種篩選、品質及產量有正面優勢。由於大蒜氣生鱗莖播種時無方向性限制,適合機械播種。為解決人工播種耗費工時之問題,開發播種機械以取替代人工,提高工作效率。惟氣生鱗莖之粒徑大小差異懸殊,為方便播種作業及日後管理,配合不同種子輸配滾筒使用,需事先予以分級,惟7mm以下者因成長勢弱則廢棄不用。以本機播種,一天工作八小時,可完成一公頃以上之播種作業,而人工播種則每公頃約需三十人工。


11.農試型鳳梨採收、施肥與減震集運機具(圖十二和圖十三)
為改善外銷鳯梨在收穫集貨流程因擠壓導致之品質劣變,本所進行鳯梨收穫集貨機具之研製。本集運機具為高架式底盤,以單缸柴油引擎為動力。收穫時由作業人員將鳯梨置於規格統一之塑膠容器內,並堆積於集運機具之車斗上,車斗具有避震裝置,以降低運送途中之撞擊。收集板裝置於車斗後方,可利用油壓上下調整40公分,於鳳梨採收時可承載盛裝鳳梨之紙箱或塑膠容器。結構為三段式,分中間段及左右兩段,左右兩段可摺疊收起,中間段長1,650公分x寬50公分,左右兩段皆為長1,100公分x寬50公分。本機具除供在田間集貨與運送外,另可供採苗時集送芽苗之用。本集運機具配合田間作業需要,附掛迴轉式施肥機,可提高該機之利用率。







12.荔枝脫粒分級與定量包裝(圖十四)
本機採用圓盤式分級機構與新型脫粒機構整合組裝成荔枝脫粒分級機,其脫粒機構採用相對迴轉之脫粒滾軸,其中一支滾軸削製與軸向平行之為直型齒條,另一支則為光面之滾軸,作為鉆板用,在脫粒作業時與齒條型滾軸亙為刀鉆之關係,以便於節點處切斷果蒂,完成單粒化脫粒作業。使用此荔枝脫粒分級機每小時可處理荔枝80公斤(果粒淨重),與人工脫粒每小時34公斤相較,已節省人力需求甚多。定量包裝機構採荷重元計量與微量計量兩模式完成單盒定量裝填作業。




13.酸橘去仔機(圖十五)
酸橘去籽機將已剝皮之果粒經擠壓機擠碎後,進入直徑6公分、長度60公分之兩支相對迴轉之不銹鋼製分離滾筒中間;其中一支滾筒為光滑面,另一支滾筒則附有高度0.07公分、寬度0.9公分、節距3公分之軋花突起螺紋,果肉被螺紋夾住向下推送,種子則由滾筒末端排出,達成果肉種子分離之功能,每小時作業能力為120公斤,為一般人工作業量之25倍以上。本機已通過新型農機性能測定,獲農業委員會補助80台推廣予農民使用,並取得經濟部智慧財產局新型第176658號專利。




14.遠端遙控環控肥灌系統(圖十六)
本系統為一套整合無線區域網路與即時視訊之溫室數位環控肥灌系統,含設施環境控制系統、滴灌式自動肥灌系統、即時視訊與遠端遙控系統等軟硬體,經試驗評估證實環控與肥灌性能良好。無線區域網路完全符合規劃之功能,除成功延展與擴大有線網路之基本服務至試驗溫室區外,可傳送即時影像與檔案資料,並進行遙控溫室環控與肥灌之操作,其技術應用不僅與先進國家並駕齊驅甚至已經超越(詳細資料請參考本刊第十九卷第二期報導)。


15.農試型香菇自動切柄機(圖十七)
香菇自動切柄機具有將菇體自動定位、定向及切柄之功能,全機並有安全保護及下腳料回收裝置。本機包含自動單一供料裝置與自動切柄機構二大部份;單一供料機係利用輸送帶之差速與香菇蕈體在輸送帶上之位移差,使蕈體在輸送過程中自然產生間隔,達成單一供料之目標。切柄機具自動定位、定向與切柄功能,其定位功能直接影響切柄成功率,而定位之關鍵為雙向傾斜輸送帶之立體角度扭轉及微小差速;切柄刀盤組為兩相對迴轉之不銹鋼切刀盤,可將菇柄於設定高度切除。



16.葉綠素螢光感測器(圖十八)
螢光偵測本體是以螢光濾片,利用受光元件取得螢光釋放量之訊號,經由控制面板處理螢光訊號而達到偵測之目的。而感測器最大功能為可依據試驗內容及所偵測之逆境類型作修改,包括更換濾片、光源強度及發光頻率等。利用已開發完成之螢光感測計偵測水稻鎘污染葉片,結果顯示,螢光參數qp值可反應葉片之鎘含量,此項研究成果有助於稻田重金屬污染區快速檢測技術。



17.脆梅壓裂機(圖十九)
台灣梅樹栽培面積逾9000公頃,而脆梅為特殊口感之加工食品,製作時選用不論脆度、口感皆屬上乘之6分熟青梅為原料。傳統人工製作時係先將青梅和鹽搓揉破壞原料梅子表皮後,將梅子輕輕拍裂,再將鹽與梅子倒入桶中並加水,浸漬8-10小時,惟拍裂梅子作業頗費工時,亟需研發壓裂機構以解決此瓶頸。本機之作業方式係將表皮經粗鹽軟化處理後之脆梅由盛斗進入輸送帶,於壓裂板下方皮帶暫停,此時壓裂機構往下運動,壓裂梅子,隨後壓裂機構往上提,而梅子則被輸送至承接容器。本機械每小時平均作業量為140公斤,為人工工作量之8-10倍。




(作者連絡電話:02-23041180)