手 扶 式 半 自 動 雙 行 蔬 菜 移 植 機 之 研 製

臺 中 區 農 業 改 良 場 研 究 彙 報 59:13-24 (1998)1手 扶 式 半 自 動 雙 行 蔬 菜 移 植 機 之 研 製田 雲 生 2 、 龍 國 維 2 3、 欒 家 敏摘要本 研 究 設 計 並 試 製 乙 台 一 畦 兩 行 式 半 自 動 蔬 菜 移 植 機 , 可 提 供 給 農 友 移 植 蔬 菜 穴 盤苗 之 用 。 雛 型 機 配 置 6Hp/2,000rpm 汽 油 引 擎 , 變 速 箱 檔 位 具 前 進 二 速 、 後 退 一 速 選 擇 ,苗 盤 架 可 同 時 放 置 7 盤 穴 盤 苗 , 並 藉 油 壓 缸 升 降 調 整 距 地 高 度 。 作 業 時 二 前 輪 依 循 畦 形 導引 自 行 前 進 , 操 作 者 僅 須 將 菜 苗 投 入 盛 苗 轉 盤 之 盛 苗 杯 內 , 再 由 鴨 嘴 杯 種 植 器 定 植 於 畦面 上 並 覆 土 。 該 機 最 大 特 色 是 僅 一 人 即 可 作 業 , 且 一 個 盛 苗 轉 盤 供 兩 行 種 植 , 較 傳 統 多數 半 自 動 移 植 機 每 種 植 一 行 需 一 名 人 工 與 一 個 供 苗 轉 盤 的 作 業 方 式 , 更 為 省 工 。 其 田 間性 能 測 試 係 參 考 「 蔬 菜 移 植 機 性 能 測 定 方 法 及 暫 訂 標 準 」 (9) , 當 行 進 速 度 為 0.24m/sec 進行 甘 藍 穴 盤 苗 移 植 作 業 時 , 缺 株 率 為 4%、 傷 苗 率 為 1%、 無 倒 伏 苗 , 種 植 深 度 及 實 際 株距 範 圍 達 標 準 者 分 別 佔 90% 與 96%, 而 工 作 效 率 約 為 11.7hr/ha, 較 人 工 手 植 作 業 快 達 13倍 , 並 節 省 70% 之 作 業 成 本 。關 鍵 字 : 移 植 機 、 種 苗 、 蔬 菜 。前言台 灣 近 年 來 經 濟 快 速 發 展 , 國 人 生 活 水 準 提 升 , 農 產 品 的 消 費 習 慣 不 再 但 求 溫 飽 而 已 ,更 重 視 食 的 品 質 , 所 以 糧 食 作 物 的 需 求 量 正 逐 年 減 少 , 取 而 代 之 的 是 蔬 菜 、 水 果 等 園 藝 產品 (13) 。 以 蔬 菜 而 言 , 民 國 85 年 每 人 每 年 平 均 消 費 量 為 143kg, 較 民 國 34 年 台 灣 光 復 時 的 38kg,增 加 了 3.8 倍 ; 栽 培 面 積 亦 由 35,000ha 成 長 至 177,000ha, 並 分 別 佔 農 作 物 生 產 百 分 比 的 4.3%與 20.3% (10,13) , 顯 見 蔬 菜 產 業 的 重 要 性 與 日 俱 增 。蔬 菜 栽 種 方 式 有 播 種 與 移 植 二 類 , 其 中 移 植 是 經 播 種 、 育 苗 後 , 將 成 長 至 一 定 大 小 的(8)菜 苗 栽 於 田 區 , 主 要 包 括 了 十 字 花 科 、 茄 科 、 葫 蘆 科 及 蔥 類 作 物 , 栽 培 面 積 約 有 10 萬 公頃 , 每 年 需 苗 量 為 26 億 株 (7) 。 然 而 目 前 蔬 菜 產 區 大 多 仍 採 用 土 播 或 簡 易 箱 播 育 苗 , 此 不 僅 勞動 成 本 高 、 種 子 用 量 多 , 也 容 易 遭 受 不 良 氣 候 環 境 影 響 ; 而 生 產 的 土 播 苗 ( 或 稱 裸 根 苗 ), 亦會 有 生 長 勢 不 一 致 、 移 植 後 成 活 率 較 低 及 易 罹 患 土 壤 傳 播 病 害 等 缺 點 (6,7) 。 所 以 , 政 府 自 民國 79 年 7 月 開 始 實 施 農 業 自 動 化 政 策 , 將 蔬 菜 等 種 苗 生 產 列 為 重 點 發 展 項 目 , 並 輔 導 農 友 採用 專 業 化 技 術 與 自 動 化 設 備 來 培 育 高 品 質 的 穴 盤 苗 , 以 改 善 上 述 缺 失 , 進 而 加 速 台 灣 種 苗產 業 的 升 級 (6,8) 。123臺 中 區 農 業 改 良 場 研 究 報 告 第 0459 號 。臺 中 區 農 業 改 良 場 助 理 、 副 研 究 員 。國 立 中 興 大 學 農 機 系 教 授 。

14臺 中 區 農 業 改 良 場 研 究 彙 報 第 五 十 九 期經 多 方 專 家 學 者 努 力 研 發 與 農 友 悉 心 經 營 , 種 苗 生 產 自 動 化 技 術 已 漸 趨 成 熟 , 蔬 菜 穴盤 苗 亦 逐 步 取 代 土 播 苗 而 全 面 推 廣 , 但 現 階 段 菜 農 大 多 仍 以 人 工 手 植 方 式 進 行 田 間 移 植 作業 , 每 公 頃 需 耗 費 19 工 , 約 佔 蔬 菜 生 產 管 理 總 工 時 的 10.8% (11,12) , 這 在 台 灣 農 村 勞 動 力 老 化與 外 移 的 情 況 下 , 移 植 人 力 不 足 的 問 題 將 日 益 嚴 重 , 也 間 接 影 響 到 穴 盤 苗 的 推 廣 。 目 前 國內 已 有 自 行 開 發 或 引 進 試 用 之 蔬 菜 移 植 機 可 資 應 用 , 如 桃 園 區 農 業 改 良 場 研 製 以 水 稻 乘 坐式 插 秧 機 行 走 部 承 載 之 乘 坐 雙 行 式 半 自 動 移 植 機 、 種 苗 改 良 繁 殖 場 引 進 改 良 之 曳 引 機 承 載型 雙 行 或 四 行 半 自 動 移 植 機 、 中 興 大 學 研 發 之 專 用 型 全 自 動 雙 行 移 植 機 , 以 及 農 機 廠 商 引進 試 用 之 全 自 動 單 行 移 植 機 等 (1,2,4,8,12) 。 綜 合 其 作 業 情 形 可 知 , 全 自 動 機 型 僅 需 一 人 便 可 操作 , 但 必 須 使 用 其 專 屬 穴 盤 ; 而 半 自 動 機 型 對 於 穴 盤 種 類 、 型 式 無 所 限 制 , 但 人 力 需 求 大 ,除 駕 駛 一 人 外 , 每 種 植 一 行 必 須 有 一 個 人 工 負 責 供 苗 , 如 桃 改 場 研 製 或 種 苗 場 改 良 的 雙 行式 移 植 機 , 同 時 間 就 必 須 有 三 個 人 配 合 作 業 , 推 廣 較 困 難 , 至 今 本 省 蔬 菜 移 植 機 械 化 作 業仍 處 於 小 規 模 推 廣 的 階 段 , 尚 未 全 面 普 及 應 用 。要 解 決 田 間 移 植 勞 力 不 足 的 問 題 , 並 能 兼 顧 台 灣 小 田 區 及 一 畦 種 兩 行 的 栽 培 習 慣 , 研製 一 台 人 力 需 求 最 少 、 各 類 型 穴 盤 皆 可 使 用 , 且 操 作 靈 巧 、 頭 地 迴 轉 半 徑 較 小 的 蔬 菜 移 植機 , 將 是 菜 農 短 期 內 最 為 迫 切 需 要 的 機 型 (8) , 更 是 本 移 植 機 研 究 開 發 所 要 達 成 的 目 標 。材 料 與 方 法機 械 設 計 原 則1. 為 解 決 農 村 勞 動 力 不 足 問 題 , 必 須 藉 機 械 代 替 人 工 作 業 , 所 以 蔬 菜 穴 盤 苗 移 植 之 人 力 需 求儘 量 少 , 並 以 一 人 為 目 標 。2. 因 本 省 耕 地 面 積 0.5ha 以 下 者 占 一 半 以 上 (13) , 所 以 為 配 合 小 田 區 使 用 , 機 械 宜 輕 巧 靈 活 、便 於 轉 彎 , 以 手 扶 式 機 型 為 原 則 。3. 機 械 不 受 穴 盤 型 式 、 種 類 之 限 制 , 且 短 時 間 即 可 商 品 化 推 廣 , 所 以 採 行 人 工 供 苗 之 半 自 動機 型 。4. 菜 苗 自 穴 盤 中 取 出 , 能 完 整 地 定 植 於 畦 面 上 , 並 予 以 覆 土 , 要 求 種 植 的 美 觀 性 與 菜 苗 呈 三角 形 ( 或 稱 品 字 形 ) 的 交 錯 排 列 , 所 以 採 用 鴨 嘴 杯 種 植 機 構 作 業 。5. 機 械 田 間 作 業 性 能 以 符 合 「 蔬 菜 移 植 機 性 能 測 定 方 法 及 暫 訂 標 準 」 為 目 標 (9) 。雛 型 機 組 裝 型 式本 機 設 計 為 自 走 四 輪 式 , 後 輪 驅 動 、 前 輪 支 撐 及 導 向 , 田 間 作 業 採 跨 畦 方 式 操 作 。 機體 配 置 MITSUBISHI GM180L 6Hp/2,000rpm 單 缸 汽 油 引 擎 , 除 提 供 行 走 動 力 外 , 亦 藉 傳 動 機組 以 適 當 減 速 比 , 供 給 舉 升 、 供 苗 及 種 植 機 構 之 作 業 動 力 。 變 速 箱 檔 位 具 前 進 高 、 低 二 速與 後 退 一 速 , 以 供 操 作 者 於 道 路 行 駛 及 田 間 作 業 之 選 擇 。 傳 動 機 構 上 方 設 置 苗 盤 架 , 至 多可 同 時 放 置 7 盤 穴 盤 苗 。 盛 苗 轉 盤 具 有 兩 個 落 苗 口 , 落 苗 時 機 分 別 與 其 下 方 之 兩 組 鴨 嘴 杯 種植 機 構 相 配 合 。 機 體 距 地 高 度 之 調 整 , 則 藉 油 壓 缸 升 降 及 前 、 後 輪 之 間 的 連 桿 機 構 來 達 成 。

手 扶 式 半 自 動 雙 行 蔬 菜 移 植 機 之 研 製 15試 驗 設 備 與 材 料1. 供 試 設 備 : 手 扶 式 半 自 動 雙 行 蔬 菜 移 植 機 。2. 供 試 作 物 : 甘 藍 穴 盤 苗 ( 初 秋 品 種 , 苗 齡 30~35 天 )。3. 量 測 器 材 : 計 時 器 ( 電 子 式 , 精 度 0.01sec)、 轉 速 計 ( 接 觸 式 與 非 接 觸 式 兩 用 型 )、 角 度 規 及捲 尺 等 。測 試 及 調 查 項 目雛 型 機 試 製 完 成 後 , 參 考 「 蔬 菜 移 植 機 性 能 測 定 方 法 及 暫 訂 標 準 」 之 測 試 項 目 , 針 對機 械 性 能 、 效 率 等 加 以 試 驗 及 調 查 :(1) 機 體 尺 寸 規 格 量 測 , 包 含 全 長 、 全 寬 、 全 高 、 全 重等 ,(2) 適 用 畦 溝 規 格 與 蔬 菜 種 類 調 查 ,(3) 引 擎 轉 速 與 缺 株 率 之 關 係 ,(4) 作 業 精 度 測 試 調 查 ,包 含 缺 株 率 、 倒 伏 率 、 傷 苗 率 、 種 植 深 度 及 實 際 株 距 範 圍 ,(5) 機 械 實 際 種 植 株 距 、 種 植 深度 之 量 測 ,(6) 機 械 與 人 工 作 業 效 率 比 較 ,(7) 機 械 作 業 之 效 益 分 析 。(9)田 間 作 業 精 度 測 試 標 準1. 缺 株 率 : 移 植 後 之 空 株 為 缺 株 , 缺 株 比 率 在 5% 以 下 。2. 倒 伏 率 : 移 植 之 後 苗 株 傾 斜 大 於 60 度 以 上 者 視 為 倒 伏 苗 , 倒 伏 比 率 在 10% 以 下 。3. 種 植 深 度 : 在 菜 苗 根 塊 高 度 一 半 以 上 至 生 長 點 以 下 佔 90% 以 上 。4. 傷 苗 率 : 苗 葉 被 切 斷 、 苗 莖 彎 折 或 根 塊 被 切 割 三 分 之 一 以 上 者 為 傷 苗 , 傷 苗 比 率 在 5% 以下 。5. 實 際 株 距 : 在 標 稱 值 ±10% 以 內 者 達 85% 以 上 。機 械 成 本 估 算 與 理 論 探 討蔬 菜 移 植 機 作 業 成 本 之 計 算 主 要 包 括 折 舊 (D) 和 利 息 (I) 之 固 定 成 本 , 修 理 維 護 (M)、 油料 (F) 和 工 資 (L) 等 變 動 成 本 , 全 部 以 年 花 費 來 計 算 , 並 以 年 作 業 面 積 (A) 平 均 , 則 單 位 面 積 的作 業 成 本 (Ca) 可 以 如 下 公 式 所 示 (5) :Ca =(D+ I+ M + F+ L) / A= P(1-α )/AN+ P . i(1+α )/2A+ P . Cr/AN+ f. Hp. H/A+ Lc. H/A其 中 Ca : 作 業 成 本 (NT$/ha)P : 機 械 購 入 價 格 (NT$)A : 作 業 面 積 (ha/year)N : 使 用 年 限 (years)α : 機 械 報 廢 時 殘 留 價 格 與 購 入 價 格 比 值 , 通 常 為 10%I : 年 利 率 , 以 目 前 農 機 低 利 貸 款 利 率 為 5.5%Cr : 總 維 修 費 用 與 與 購 入 價 格 比 值F : 燃 油 與 潤 滑 油 費 用 (NT$/hp.Hr)Hp : 機 械 之 馬 力 數 (hp)H : 作 業 時 間 (hr/year)Lc : 操 作 人 員 工 資 (NT$/hr), 移 植 機 操 作 人 員 僅 一 名

16臺 中 區 農 業 改 良 場 研 究 彙 報 第 五 十 九 期結 果 與 討 論雛 型 機 試 製 結 果依 據 前 述 機 械 設 計 原 則 , 試 製 完 成 之 手 扶 式 半 自 動 雙 行 蔬 菜 移 植 機 適 合 於 一 畦 兩 行 式田 區 使 用 , 並 且 僅 由 單 一 操 作 者 兼 顧 駕 駛 機 械 與 供 苗 動 作 , 以 進 行 穴 盤 苗 移 植 作 業 , 該 機外 觀 型 式 如 圖 一 所 示 。 其 除 了 機 體 和 動 力 源 之 外 , 主 要 構 造 分 為 四 個 部 份 :一 、 傳 動 減 速 機 構本 機 構 係 由 皮 帶 輪 、 前 二 後 一 變 速 箱 、 鏈 條 箱 與 傘 齒 輪 組 等 所 構 成 。 其 將 引 擎 高 速 迴轉 運 動 由 皮 帶 輪 減 速 至 其 正 下 方 的 油 壓 泵 , 經 二 次 減 速 到 變 速 齒 輪 箱 , 再 藉 由 鏈 條 組 將 動力 分 導 傳 遞 到 驅 動 輪 、 盛 苗 轉 盤 供 苗 機 構 與 鴨 嘴 杯 種 植 機 構 。 其 中 盛 苗 轉 盤 落 苗 和 鴨 嘴 杯種 植 器 接 苗 必 須 相 互 配 合 , 並 與 機 體 行 走 速 度 同 步 運 轉 , 意 即 無 論 作 業 速 度 快 或 慢 , 種 植株 距 皆 可 維 持 固 定 的 間 距 。1.Hydraulic pump2.Gasoline engine3.Guide wheel4.Hydraulic cylinder5.Seedling storage frame6.Driving wheel7.Roulette8.Seedling cup9.Control rods10.Soil scraper11.Bill type dibbler12.Transmission box圖 一 、 蔬 菜 移 植 機 示 意 圖 。Fig. 1. The structure diagram of the vegetable transplanter.二 、 盛 苗 轉 盤 供 苗 機 構供 苗 機 構 安 裝 於 鴨 嘴 杯 種 植 機 構 的 上 方 、 苗 盤 架 的 下 方 偏 後 , 且 高 度 僅 比 操 作 把 手 略高 , 可 便 於 操 作 人 員 自 穴 盤 內 取 苗 , 並 投 入 盛 苗 轉 盤 之 喇 叭 形 開 口 的 塑 膠 杯 內 。 盛 苗 轉 盤之 圓 盤 周 緣 環 設 十 只 盛 苗 筒 ( 喇 叭 形 開 口 杯 即 套 於 其 中 ), 其 外 壁 底 部 各 樞 設 一 片 受 彈 簧 力 作用 且 常 態 為 彈 開 的 擋 片 , 而 靠 近 盛 苗 轉 盤 的 外 側 連 接 一 凸 耳 , 可 向 上 或 向 下 結 合 一 個 軸 承

手 扶 式 半 自 動 雙 行 蔬 菜 移 植 機 之 研 製 17為 滾 輪 , 其 結 合 方 式 以 奇 、 偶 數 苗 筒 間 隔 排 列 , 並 內 接 迴 轉 於 具 兩 個 條 狀 開 口 之 環 形 管 壁上 , 此 兩 開 口 分 別 鏤 於 管 壁 偏 上 或 偏 下 方 之 適 當 位 置 。 當 圓 盤 做 逆 時 鐘 方 向 迴 轉 , 滾 輪 經過 等 高 開 口 時 ( 即 向 上 滾 輪 經 過 偏 上 方 開 口 或 向 下 滾 輪 經 過 偏 下 方 開 口 ), 擋 片 瞬 間 靠 彈 簧 慣性 向 外 彈 開 , 使 苗 杯 內 之 待 植 苗 因 重 力 而 落 於 下 方 種 植 機 構 內 ; 但 滾 輪 經 過 不 等 高 開 口 時 ,則 繼 續 通 過 。 此 奇 數 或 偶 數 杯 底 部 擋 片 輪 流 週 而 復 始 地 分 別 於 兩 側 開 口 撇 開 、 落 苗 , 即 可達 到 一 個 盛 苗 轉 盤 供 兩 行 種 植 的 目 的 。三 、 種 植 機 構本 機 構 參 考 日 製 菸 草 移 植 機 與 桃 改 型 乘 坐 雙 行 式 蔬 菜 移 植 機 的 鴨 嘴 杯 型 式 , 其 運 動 方式 係 藉 由 連 桿 組 帶 動 , 呈 橢 圓 形 迴 轉 軌 跡 , 並 使 鴨 嘴 杯 在 最 上 方 及 最 下 方 的 運 動 速 率 最 慢 ,以 便 順 利 達 成 承 接 與 定 植 菜 苗 的 目 的 。 在 迴 轉 過 程 中 , 連 結 鴨 嘴 杯 腰 部 之 拉 桿 , 以 類 似 凸輪 的 作 用 方 式 使 鴨 嘴 杯 於 適 當 時 機 開 啟 或 關 閉 。 當 兩 組 種 植 杯 以 180∘ 迴 轉 角 度 差 交 互 到 達最 高 點 時 , 分 別 承 接 自 盛 苗 轉 盤 奇 數 杯 或 偶 數 杯 落 下 之 菜 苗 , 再 迴 轉 至 較 低 點 時 , 鴨 嘴 杯開 啟 並 將 帶 介 質 塊 的 菜 苗 插 放 入 畦 土 內 , 隨 即 由 後 方 兩 塊 具 撓 性 的 覆 土 板 刮 壓 土 壤 , 使 回填 覆 蓋 種 植 穴 中 的 介 質 塊 。 此 兩 組 種 植 杯 依 續 接 苗 、 插 植 菜 苗 並 配 合 覆 土 的 動 作 , 即 可 達到 菜 苗 交 錯 種 植 的 功 能 。四 、 油 壓 舉 升 機 構本 機 構 由 油 壓 缸 、 油 壓 泵 、 控 制 閥 及 相 關 管 線 等 所 組 成 。 其 藉 由 單 動 油 壓 缸 作 用 , 帶動 前 後 輪 間 之 連 桿 機 構 , 而 使 機 體 ( 指 傳 動 、 供 苗 、 種 植 等 機 構 ) 的 距 地 高 度 增 加 或 降 低 , 可適 合 於 道 路 行 駛 、 田 間 換 行 轉 向 或 不 同 畦 高 時 的 需 求 而 彈 性 應 用 。適 用 作 物 與 田 區 規 格本 省 需 移 植 栽 培 的 蔬 菜 中 , 葫 蘆 科 的 瓜 類 作 物 因 單 位 面 積 種 植 密 度 較 小 ( 即 行 、 株 距 皆大 ), 對 於 機 械 化 移 植 的 迫 切 性 並 非 最 高 ; 而 部 份 作 物 如 豆 類 等 , 則 因 田 區 搭 有 各 種 類 型 的網 架 , 若 以 機 械 種 植 , 恐 有 窒 礙 難 行 之 虞 。 所 以 經 調 查 分 析 後 發 現 , 最 適 合 或 應 優 先 考 量採 移 植 機 作 業 的 是 甘 藍 、 結 球 白 菜 、 花 椰 菜 、 大 芥 菜 、 番 茄 、 番 椒 、 茄 子 、 球 莖 甘 藍 、 嫩莖 萵 苣 等 近 十 種 作 物 , 這 些 蔬 菜 栽 培 面 積 超 過 3 萬 公 頃 , 每 公 頃 平 均 需 苗 量 約 為 3.4 萬 株 , 換算 每 年 共 需 移 植 10 億 株 以 上 的 菜 苗 。前 述 這 些 蔬 菜 皆 採 作 畦 栽 培 , 一 畦 種 兩 行 且 交 錯 種 植 , 但 農 民 築 畦 規 格 有 地 域 性 與 季節 性 的 差 異 , 經 歸 納 如 下 : 全 畦 寬 110~150cm、 畦 面 寬 70~100cm、 畦 高 20~30cm ( 特 殊 如 中部 溪 湖 地 區 因 灌 溉 排 水 問 題 , 則 高 達 50cm)、 溝 寬 25~30cm、 行 距 30~60cm、 株 距 30~50cm。但 以 機 械 設 計 的 觀 點 考 量 , 若 要 能 涵 蓋 所 有 的 畦 型 規 格 , 則 機 械 強 度 及 作 業 精 度 等 必 將 打折 扣 , 而 購 置 成 本 亦 會 提 高 , 所 以 本 機 採 取 折 衷 方 式 , 並 配 合 較 多 的 作 畦 尺 寸 , 將 輪 距 設定 具 有 小 範 圍 的 調 整 功 能 , 而 行 距 僅 為 單 一 值 45 cm, 則 適 用 之 田 區 規 格 如 圖 二 所 示 。 其 中株 距 可 調 並 無 設 計 困 難 或 前 述 顧 慮 , 但 雛 型 機 為 初 步 研 究 成 果 , 得 先 確 定 作 業 性 能 是 否 可行 , 所 以 其 暫 時 設 為 單 一 之 45cm, 未 來 商 品 機 製 造 時 再 改 良 為 多 段 式 選 擇 , 以 符 合 實 際 的需 求 。

18臺 中 區 農 業 改 良 場 研 究 彙 報 第 五 十 九 期A:Row width (110~140 cm)B:Ridge width (60~80 cm)C:Ridge height (20~35 cm)D:Row spacing (45 cm)E:Planting distance (50 cm)圖 二 、 蔬 菜 移 植 機 適 用 的 田 區 規 格 。Fig. 2. The suitable ridge size for the vegetable transplanter.雛 型 機 測 試 結 果 與 討 論一 、 手 扶 式 半 自 動 雙 行 移 植 機 顧 名 思 義 是 採 手 扶 步 行 方 式 操 作 機 械 、 人 工 供 苗 , 並 且 適 合一 畦 兩 行 式 的 蔬 菜 田 使 用 , 其 中 操 作 機 械 與 供 苗 的 動 作 , 皆 是 由 同 一 個 人 來 進 行 。 該機 經 初 步 操 作 測 試 , 可 達 成 所 設 計 之 目 標 動 作 等 , 在 確 定 各 機 構 性 能 後 , 以 測 試 結 果綜 合 為 表 一 所 列 之 各 項 性 能 規 格 。二 、 雛 型 機 田 間 作 業 時 , 二 前 輪 依 循 畦 形 導 引 自 行 前 進 , 操 作 者 只 需 自 穴 盤 取 苗 , 並 投 入盛 苗 轉 盤 之 盛 苗 杯 內 , 再 供 苗 給 下 方 的 兩 組 鴨 嘴 杯 種 植 器 , 交 錯 定 植 於 畦 面 上 並 覆 土 。其 最 大 特 色 除 單 人 即 可 作 業 外 , 一 個 盛 苗 轉 盤 供 苗 給 兩 個 種 植 行 使 用 , 較 傳 統 半 自 動機 型 每 種 植 一 行 需 一 個 人 力 與 一 個 轉 盤 的 作 業 方 式 , 更 為 進 步 與 省 工 。 經 試 驗 發 現 ,其 作 業 速 度 的 快 慢 , 並 非 取 決 於 傳 動 速 比 的 設 計 , 而 是 在 於 操 作 者 供 苗 的 熟 練 與 否 ,若 以 不 同 引 擎 轉 速 進 行 甘 藍 穴 盤 苗 移 植 作 業 , 則 連 續 百 株 菜 苗 之 缺 株 率 實 測 結 果 如 圖三 所 示 。 在 引 擎 轉 速 較 高 時 , 由 於 操 作 人 員 供 苗 不 及 、 轉 盤 與 鴨 嘴 杯 搭 配 性 又 不 盡 協調 等 狀 況 下 , 作 業 速 度 愈 快 , 缺 株 自 然 愈 嚴 重 。 由 圖 中 可 知 , 在 引 擎 轉 速 1,400rpm 以內 , 缺 株 率 低 於 5% 的 測 試 標 準 , 所 以 採 用 該 轉 速 作 業 最 為 適 合 , 換 算 為 直 線 速 度 是0.24m/sec。 當 行 距 固 定 為 45cm、 株 距 為 設 定 值 50cm 進 行 作 業 , 則 每 公 頃 機 械 移 植 約 花費 11.7 小 時 , 與 人 工 作 業 需 152 小 時 相 比 較 , 作 業 能 力 快 達 13 倍 。 如 果 供 苗 動 作 熟 練 ,且 田 區 條 件 又 適 當 的 情 形 下 , 則 作 業 效 率 將 更 形 提 高 。

手 扶 式 半 自 動 雙 行 蔬 菜 移 植 機 之 研 製 19表 一 、 蔬 菜 移 植 機 性 能 規 格 測 試 結 果Table 1. Testing results and specification of the vegetable transplanterItemsSpecificationPower resource6hp/2,000rpm gasoline engineTransmission2 forward and 1 backward speedsWheel drive2 wheels drivingGross weights350 kgsDimensionL 217 cm, W 130 cm, H 124 cmTyres3.50-8-4PR×2(Guide wheels)4.00-7-2PR×2(Driving wheels)Tread & wheel base110〜125 cm (front, adjustable),120 cm (rear);70 cmMin. turning radius140 cmGround clearance23〜40 cm (adjustable)Row & plant spacing45 cm,50 cm (theoretical value)Max. operation speed0.62 m/sec (on road)0.31 m/sec (in field)Working efficiency11.7 hr/ha2018171615Miss planted rate (%)141210864469200 0 01 10800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800Engine revolution (rpm)圖 三 、 不 同 引 擎 轉 速 之 缺 株 率 實 測 結 果 。Fig. 3. Testing results of the miss-planted ratio at different engine revolutions.三 、 以 引 擎 轉 速 1,400 rpm ( 行 走 速 度 0.24m/sec) 進 行 田 間 作 業 精 度 測 試 , 並 隨 機 擇 取 連 續 百株 加 以 調 查 , 其 量 測 結 果 與 「 蔬 菜 移 植 機 性 能 測 定 方 法 及 暫 訂 標 準 」 的 規 範 相 比 較 ,如 表 二 所 示 。

手 扶 式 半 自 動 雙 行 蔬 菜 移 植 機 之 研 製 21機 械 成 本 估 算 與 效 益 分 析 結 果成 本 估 計 為 一 種 動 態 過 程 , 許 多 條 件 隨 經 濟 因 素 與 社 會 環 境 而 改 變 , 所 以 在 此 並 非 探討 一 成 不 變 的 作 業 成 本 , 僅 藉 由 既 有 公 式 加 以 分 析 推 論 , 以 做 為 本 蔬 菜 移 植 機 推 廣 之 參 考 。因 此 , 當 各 項 參 數 確 定 後 , 即 可 代 入 作 業 成 本 公 式 中 , 以 計 算 出 每 公 頃 的 作 業 成 本 (Ca)。 其中 蔬 菜 移 植 機 購 入 價 格 (P) 為 合 作 廠 商 預 估 將 來 銷 售 的 金 額 300,000 元 ; 使 用 年 限 (N) 及 年 作 業面 積 (A) 分 別 以 10 年(12) 、50ha (8) 估 計 ; 總 維 修 費 用 與 購 入 價 格 比 值 (Cr) 設 定 為 50% (12) ; 燃 油 與(6)潤 滑 油 費 用 (f) 以 0.5 公 升 / 千 瓦 . 小 時 計 , 則 為 8.73 元 / 馬 力 • 小 時 ( 潤 滑 油 費 為 燃 油 費 用 的 0.3倍 (4) , 汽 油 每 公 升 為 18 元 ); 作 業 時 間 (H) 每 年 共 585 小 時 , 機 械 操 作 人 員 工 資 (Lc) 以 2,000 元 /日 計 , 則 每 小 時 250 元 。 各 項 數 值 詳 如 表 三 所 示 , 導 入 前 述 材 料 與 方 法 中 所 述 Ca 計 算 公 式 中則 計 算 出 本 移 植 機 每 公 頃 的 作 業 成 本 為 4,560 元 , 與 人 工 作 業 每 公 頃 需 19 工 、 每 工 800 元 相 比較 , 如 表 四 所 示 , 則 可 節 省 70% 的 移 植 作 業 成 本 。表 三 、 蔬 菜 移 植 機 成 本 分 析Table 3. Costs analysis of vegetable transplanterItems Quantity RemarkBuying cost(NT$) 300,000Residue(NT$) 30,000 10% of buying costEstimated life(years) 10Area per year(ha/year) 50Total working area(ha) 500 50×10Fuel cost(NT$/ha) 613 8.73×6×585÷50Depreciation(NT$/ha) 540 300,000×(1-10%)÷(50×10)Maintenance(NT$/ha) 300 300,000×50%÷(50×10)Interest(NT$/ha) 182 300,000×5.5/100×(1+10%)÷(2×50)Labor cost(NT$/ha) 2,925 250×585÷50表 四 、 機 械 移 植 與 人 工 作 業 之 成 本 效 益 比 較Table 4. Cost comparison of the machine with labor transplantingUnit:NT$/haItems Labor Depreciation Maintenance Fuel Interest Total cost ComparisonMachine 2,925 540 300 613 182 4,560 (+)10,640Labor 15,200 - - - - 15,200 -結 論 與 建 議試 製 完 成 之 手 扶 式 半 自 動 雙 行 蔬 菜 移 植 雛 型 機 , 其 最 大 特 色 是 一 個 人 即 可 操 作 , 且 一個 盛 苗 轉 盤 供 給 兩 個 種 植 行 使 用 。 較 傳 統 國 內 、 外 半 自 動 雙 行 式 機 型 , 同 時 間 要 三 個 人 配合 , 以 及 每 一 種 植 行 需 一 個 盛 苗 轉 盤 的 作 業 方 式 , 更 為 省 工 、 創 新 與 進 步 。 該 機 經 田 間 測試 發 現 , 在 直 線 速 度 0.24m/sec ( 引 擎 轉 速 1,400 rpm)、 種 植 行 株 45 cm、 設 定 株 距 50cm 的 作 業條 件 下 進 行 移 植 , 則 缺 株 率 為 4%、 倒 伏 率 為 0%、 傷 苗 率 為 1%、 種 植 深 度 與 實 際 種 植 株 距 範

22臺 中 區 農 業 改 良 場 研 究 彙 報 第 五 十 九 期圍 之 合 格 率 分 別 為 90% 和 96%。 而 每 公 頃 需 花 費 11.7 小 時 , 與 人 工 移 植 每 公 頃 需 要 152 小 時 相比 較 , 工 作 效 率 是 人 工 的 13 倍 , 並 可 節 省 70% 的 作 業 成 本 , 是 一 台 適 合 中 、 小 田 區 使 用 之 高效 率 機 械 。本 移 植 機 為 初 步 的 研 製 成 果 , 其 田 間 作 業 性 能 雖 符 合 「 蔬 菜 移 植 機 性 能 測 定 方 法 及 暫訂 標 準 」 的 範 圍 , 但 仍 有 部 份 缺 失 與 不 足 之 處 尚 需 繼 續 加 以 改 良 。 其 中 因 畦 面 不 平 整 或 兩行 進 畦 溝 高 度 不 同 , 造 成 種 植 深 度 僅 達 標 準 的 下 限 (90%); 驅 動 輪 打 滑 、 支 撐 導 輪 接 觸 畦 壁產 生 阻 力 、 覆 土 過 深 及 苗 莖 歪 斜 等 因 素 , 也 造 成 實 際 株 距 分 佈 的 範 圍 變 化 很 大 ( 在 40~50cm之 間 )。 此 雖 非 機 械 性 能 不 良 之 過 , 但 足 以 影 響 作 業 精 度 的 良 窳 , 將 嚐 試 研 製 一 組 刮 土 板 ,用 以 刮 平 畦 面 上 的 積 土 ; 或 開 發 一 組 畦 面 高 度 自 動 追 蹤 機 構 , 可 隨 時 調 整 機 體 距 地 高 及 種植 深 度 ; 另 亦 針 對 機 體 輕 量 化 與 株 距 可 調 整 等 多 方 面 繼 續 予 以 研 究 , 使 機 械 更 臻 理 想 而 推廣 給 農 友 應 用 。研 製 完 成 之 手 扶 式 半 自 動 雙 行 蔬 菜 移 植 機 在 考 量 作 業 精 度 的 前 提 下 ,「 蔬 菜 移 植 機 性能 測 定 方 法 及 暫 訂 標 準 」 規 定 須 以 0.3m/sec 以 上 的 直 線 速 度 進 行 作 業 , 和 雙 行 式 機 型 每 分 地花 費 60 分 鐘 以 內 的 要 求 , 則 該 機 較 不 易 達 成 。 況 且 現 有 商 品 化 或 推 廣 中 的 半 自 動 雙 行 式 機型 , 皆 是 三 個 人 同 時 操 作 ( 駕 駛 一 人 、 供 苗 二 人 ), 在 作 業 方 式 或 基 準 點 不 同 的 情 形 下 , 建 議降 低 或 取 消 作 業 速 度 的 下 限 ; 而 單 位 面 積 作 業 時 間 的 要 求 , 亦 能 將 作 業 人 數 列 入 考 慮 , 即以 人 . 分 鐘 或 人 時 表 示 , 使 該 測 試 標 準 更 為 週 延 與 完 善 。誌謝本 研 究 承 蒙 台 灣 省 政 府 農 林 廳 主 辦 之 「 種 苗 生 產 自 動 化 」 計 畫 項 下 補 助 經 費 , 而試 驗 期 間 亦 承 農 委 會 、 農 林 廳 長 官 、 台 灣 大 學 農 機 系 陳 世 銘 教 授 及 種 苗 生 產 自 動 化 服 務 團等 專 家 學 者 不 吝 賜 教 與 指 導 , 大 地 菱 農 機 公 司 傾 力 配 合 機 械 試 作 及 本 場 農 機 研 究 室 全 體 同仁 鼎 力 協 助 , 方 得 以 順 利 完 成 , 謹 此 一 併 致 謝 。參 考 文 獻1. 朱 健 松 1995 自 走 式 蔬 菜 種 苗 移 植 機 之 研 究 開 發 碩 士 論 文 台 中 中 興 大 學 農 業 機 械 工程 學 研 究 所 。2. 李 武 一 1995 曳 引 機 承 載 式 蔬 菜 移 植 作 畦 機 試 驗 研 究 八 十 四 年 農 業 機 械 論 文 發 表 會 論文 摘 要 集 p.11-12 台 北 中 華 農 業 機 械 學 會 。3. 林 文 進 1997 自 走 式 全 自 動 蔬 菜 種 苗 移 植 機 之 試 驗 改 良 碩 士 論 文 台 中 中 興 大 學 農 業機 械 工 程 學 研 究 所 。4. 陳 加 忠 、 賴 建 洲 1989 雜 糧 收 穫 機 械 使 用 成 本 之 研 究 中 華 農 業 研 究 38(3):374-378。5. 陳 世 銘 、 張 金 發 1996 臺 灣 蔬 菜 育 苗 自 動 化 之 發 展 蔬 菜 自 動 化 育 苗 技 術 研 討 會 論 文 集p.69-93 台 北 台 灣 大 學 農 機 系 。6. 馮 丁 樹 譯 1987 小 農 制 之 農 業 機 械 化 p.64-65 台 北 徐 氏 基 金 會 。

手 扶 式 半 自 動 雙 行 蔬 菜 移 植 機 之 研 製 237. 黃 泮 宮 、 張 武 男 1994 夏 季 蔬 菜 穴 盤 育 苗 技 術 之 研 究 海 峽 兩 岸 蔬 菜 耐 熱 與 抗 病 栽 培 育 種研 討 會 專 輯 p.18-1~18-29 台 中 中 興 大 學 。8. 欒 家 敏 、 龍 國 維 1996 臺 灣 蔬 菜 田 間 移 植 機 械 之 發 展 蔬 菜 自 動 化 育 苗 技 術 研 討 會 論 文 集p.107-114 台 北 台 灣 大 學 農 機 系 。9. 臺 灣 省 政 府 農 林 廳 1996 農 機 具 性 能 測 定 報 告 ( 第 四 輯 ) p.77-78 南 投 臺 灣 省 政 府 農 林廳 。10. 臺 灣 省 政 府 農 林 廳 1997 臺 灣 農 業 年 報 p.62-99 南 投 臺 灣 省 政 府 農 林 廳 。11. 謝 森 明 1992 乘 坐 雙 行 式 蔬 菜 移 植 機 改 良 研 製 園 藝 作 物 自 動 化 育 苗 移 植 研 討 會 專 輯p.125-135 桃 園 桃 園 區 農 業 改 良 場 。12. 謝 森 明 1995 蔬 菜 移 植 機 ― 桃 改 型 半 自 動 乘 坐 雙 行 式 新 型 農 業 機 械 示 範 推 廣 手 冊 桃 園桃 園 區 農 業 改 良 場 。13. 豐 年 社 1995 台 灣 農 家 要 覽 農 作 篇 ( 二 ) p.201-479 台 北 豐 年 社 。

24臺 中 區 農 業 改 良 場 研 究 彙 報 第 五 十 九 期The Development of a Semi-automatic Two-rowVegetable Seedling Transplanter 1Yun-Sheng Tien 2 , Gwo-Wei Long 2 and Jar-Miin Luan 3ABSTRACTThe purpose of this research was to develop a prototype semi-automatic two-rowvegetable seedling transplanter for farmers to transplant nursery seedlings. This machinewas driven by a 6 p.s. gasoline engine with a 2-forward and 1-backward speedtransmission box. Seven seedling trays could be carried each time. The ground clearancecould be adjusted and controlled by a hydraulic cylinder. When being operated in thefield, the transplanter follows the ridge edge with front wheels as an automatic guilder.The operator therefore, may concentrate on dropping seedlings into the cups of theroulette. Seedlings were transferred to the bill type dibblers and planted into the soil.One operator with one roulette for two-row transplantation was the distinet feature ofthis machine. This special feature made the machine lower labor requirement. The fieldexperimental results of cabbage seedling transplanting showed the performance of thistransplanter as follows: the miss-planted ratio was 4%, damaged seedling 1%, overinclined 0%, planting depth 90% and actural planting distance 96% when 0.24 m/secforward speed. The working efficiency of the machine was about 11.7 hr/ha, which was13 times faster then labor transplanting and could save 70% of labor costs.Key words: transplanter, nursery seedling, vegetable.1Contribution No. 0459 from Taichung DAIS.2Assistant and Associate Engineer of Taichung DAIS, respectively.3Professor of Dept. of agricultural machinery engineering, NCHU.