聯盟運作辦公室成立緣由

台灣水稻育苗中心的運作模式，具有世界領先的地位。其機械化以及自動化程度也 日漸提高，但尚未有整體育苗中心自動化模式及技術之整合與建立，部份關鍵工程技術 也亟需仰賴學研機構，以過去奠立之科研技術與學理基礎，加以產學合作，深耕推廣， 使水稻育苗自動化業者具有整場模組化規劃之能力與技術輸出。如此不僅可提升國內水 稻育苗作業自動化程度，亦可輔導相關育苗自動化業者進軍國際市場，為台灣育苗自動 化產業及相關衛星週邊廠商開創一片新契機。本團隊過去已建立一系列水稻育苗作業 自動化之研究成果，將進一步拓廣及深化，將輔導聯盟會員廠商解決目前存在的一 些關鍵性技術與問題，達到具資訊科技之自動化育苗作業系統之模組化規劃與設計。

計畫緣起

台灣水稻育苗中心的運作模式，具有世界領先的地位。其機械化以及自動化程度也日漸提高，但尚未有整體育苗中心自動化模式及技術之整合與建立，部份關鍵工程技術也亟需仰賴學研機構，以過去奠立之科研技術與學理基礎，加以產學合作，深耕推廣，使水稻育苗自動化業者具有整場模組化規劃之能力與技術輸出。如此不僅可提升國內水稻育苗作業自動化程度，亦可輔導相關育苗自動化業者進軍國際市場，為台灣育苗自動化產業及相關衛星週邊廠商開創一片新契機。本團隊過去已建立一系列水稻育苗作業自動化之研究成果，將進一步拓廣及深化，將輔導聯盟會員廠商解決目前存在的一些關鍵性技術與問題，達到具資訊科技之自動化育苗作業系統之模組化規劃與設計。

水稻育苗機械

台灣水稻種植最早是將種子不經育苗直接播種於田間，依土壤含水狀態可分為乾田直播與濕田直播兩種，若依播種方式則可分為撒播、點播與條播。採用直播方式，操作簡單，但受氣候等干擾甚大，水稻種子發芽程度不一，稻穀產量亦不穩定，以後才逐漸改為移植方式栽培。水稻移植栽培，是將種子先育成適當大小的秧苗再移植於田間，此一方法稻作生長整齊，產量高且穩定，另外稻作生長佔用田間時間亦較短，農民可以提升土地的複作指數，有效增加收入，早期移植工作全賴人力進行，直到民國55年(1966)，由日本引進手推式插秧機以後，為配合插秧機之使用，水稻秧苗需育成一定的規格與形狀，此時育苗機械才開始萌芽，民國60年左右(1971)，政府開始輔導設立水稻育苗中心，提供高品質秧苗，以供應插秧機使用，此一制度促使稻作生產機械化快速發展，高峰時間全省水稻育苗中心達1100餘家，供苗面積達30餘萬公頃。

一、水稻育苗機械

(一)露地木框育苗播種機

為配合插秧機所需的秧苗規格，最早使用木箱育苗，苗箱是以木頭製成，木製育苗箱泡水容易變形，體積大且儲存不易。在民國57年左右開始有使用木框育苗，木框育苗是在水稻秧田先鋪設塑膠布或紗網，其上排列木條成框，再依次以人工填土、播種、覆土，民國58年(1969)以後，為提高播種工作效率，開發「手搖式播種機」，此播種機以木框為軌道引導，手搖前進，種子配出軸與接地輪同步，將水稻種子均勻播種於木框之中，其後再由人工覆土。此手搖播種機可稱為水稻播種機械之先驅，屬於一種簡化易機械。

中改型水稻露地木框育苗播種機

水稻露地木框育苗播種機田間作業實況

(二)育苗介質機械

1.土壤粉碎機

民國63年(1974)高雄區農業改良場研發完成高改型土壤粉碎機，並推廣農友使用。該機以電動馬達或汽油引擎為動力源，主要機構有游動齒及振動篩等，每小時碎土量達1公噸以上。經農友使用後有效取代早期利用耕耘機先碎土，再以人工過篩的傳統方法。

2.穀殼粉碎機

水稻箱式育苗以土壤為介質時，每公頃約需1公噸左右土壤，專業化育苗中心進行集中育苗，所需育苗土龐大，為育苗中心經營上一大困難，為解決此一困境，民國67年(1978)台南區農業改良場梁連勝等研發以稻殼混合比約1／3～1／2左右，混和土壤的育苗技術，有效解決水稻育苗所需大量土壤的困擾。其後更研發完成穀殼粉碎機，使箱式育苗之介質可以使用粉碎稻殼全量替代土壤，特別在第一期作氣溫低期，利用粉碎稻殼育苗具有保溫與減少立枯病發生之效果。民國71年(1982)桃園區農業改良場謝森明等亦研製完成桃改型高速打擊式稻殼粉碎機，此外桃園縣蘆竹鄉農會及民雄鄉一家民間工廠，則由日本引進打擊式粉碎機，生產大量粉碎穀殼供應育苗中心使用。

高改型土壤粉碎機

桃改型穀殼粉碎機

                                          

(三)消毒浸種機械

　　為確保水稻種苗日後的成長品質，稻種需進行適當的浸種與消毒，浸種期間稻種應盡量散開，並時常攪拌，以使種子充分吸收萌芽時所需水分並增加消毒效果。傳統育苗中心稻種浸種作業主要採用尼龍網袋盛裝水稻種子，再浸於塑膠水桶或水泥槽中，此種方法操作簡單，但會有消毒浸種不均勻的缺點，因此桃園區農業改良場葉永章等於民國85年(1996)起研究開發全自動稻穀攪拌浸種機，可自動進行給水、排水及種子翻攪作業，近年來又因應水稻有機栽培之需求，花蓮區農業改良場施清田等於民國99年(2010)開發完成連續式稻種溫湯消毒機，使用高溫蒸汽取代藥劑進行稻種消毒。 

定置式稻種浸種池

桃改型稻種自動攪拌浸種機

花改型連續式稻種溫湯消毒機

(四)水稻一貫化播種機

民國64年（1975）水稻一貫化播種機研發完成並開始推廣，水稻育苗開始進入完全機械化的時代。水稻一貫化播種機係以馬達帶動，配合塑膠製育苗箱的使用。操作時首先育苗箱一一排入「輸送帶」上，經「裝土機」使育苗箱內填滿床土，接著由毛刷將床土刮去約0.7cm厚度，「播種機」均勻撒下稻種，然後灑水、覆土，至此播種作業即告完成。水稻一貫化播種機基本上是由數個單一功能的機具組合而成，除了上述核心機具外，農民可以根據其需求，在前端加入自動排箱機，後端也可以加入自動積箱機、自動堆棧機與自動輸送機，將整個水稻育苗流程予以串接，形成一個完全機械化與自動化的系統。

水稻育苗中心播種育苗作業

水稻一貫化播種作業機械

裝土機

播種機

(五)排箱與積箱機械

積箱機

排箱機

二、苗箱堆棧與輸送自動化機械

(一)育苗箱自動疊棧機

完成播種後之育苗箱需集中堆積成疊，保溫催芽，促使每箱種子整齊萌芽，提升種子成活率。為便利搬運及堆積管理工作，水稻育苗中心已普遍將育苗箱堆疊於棧板上。大棧板可堆放240箱。小棧板可堆放120箱。台灣大學與宜蘭大學於民國90年起(2001)開始研製育苗箱自動疊棧機，可自動將播種後育苗箱堆疊於棧板上，使播種達到自動化作業目的，疊棧機每小時可完成2,500個育苗箱的堆疊作業。棧板完成堆疊後，再以堆高機將棧板搬運至催芽區集中管理。

育苗箱自動疊棧機 (一)

育苗箱自動疊棧機 (二)

(二)秧苗箱自動取箱系統

堆積後秧苗幼芽長1~1.15公分，即可移放至綠化場進行綠化及硬化管理。台灣大學與宜蘭大學於民國97年起(2008)開始研發秧苗箱自動取箱系統，可將堆疊於棧板上催芽完成之苗箱自動取出，並輸送至綠化場進行後續之田間綠化管理工作。秧苗箱自動取箱系統由棧板輸送單元、苗箱夾送單元、苗箱排放單元及苗箱排放單元等所組成。棧板輸送單元負責將堆高機運送至棧板輸送到苗箱夾送單元；苗箱夾送單元可自動偵測棧板上到苗箱疊所在位置，再將整疊苗箱夾送至苗箱排放單元；苗箱排放單元以三一疊一疊方式依序排放至輸送帶上。在作業能量方面，以六箱一疊排放作業模式下，每小時可達2,360箱，三箱一疊排放作業模式每小時可達1,380箱。

(三)椼架式輸送系統

椼架式輸送系統俗稱空中輸送機，由台灣大學與宜蘭大學等共同開發，為輸送帶方式的連續運送，桁架依照綠化場長度大小來進行多節串聯銜接，並橫跨於田埂之上，桁架兩端具有驅動輪，以馬達同步驅動做橫向移動，輸送帶做苗箱的縱向輸送。每節桁架均設有開關，可控制所有輸送帶運轉或停止，如此可涵蓋整個長方型或正方型的綠化場。另外台灣大學與宜蘭大學又於91年(2002)完成育苗箱自動卸取機的開發。育苗箱自動卸取機以空中輸送機做為載具，沿著空中輸送機上的軌道前後移動。系統可感測苗箱的運送狀態，來調整輸送速度，將苗箱以縱向方式，自動排列於綠化場。當秧苗長成後，育苗箱自動卸取機可反向操作，將育苗箱收集起來，每小時可完成約1,600箱的排箱或取箱作業。

堆高機棧板搬運作業

椼架式空中輸送機

育苗箱自動卸取機排箱作業

育苗箱自動卸取機取箱作業

(四)自動捲苗機

傳統捲苗作業是以人工進行，極其辛苦。台灣大學與宜蘭大學於88年(1999)完成自動捲苗機之研發，自動捲苗機分為捲苗和捲苗放盤兩個作業單元，捲苗作業單元主要將秧苗從苗箱中捲成蛋捲形狀，主要可分為撥苗、捲苗和捲苗成形等三個動作作業。撥苗係模擬人工捲苗時，先將苗盤一端的秧苗拉起，再將秧苗捲成筒狀後成型。捲苗放盤單元捲好的秧苗，每三個捲苗放在一個苗盤內，以便搬運。

秧苗人工捲苗作業

秧苗自動捲苗機

參考文獻

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2. 邱奕志、馮丁樹。2001。秧苗箱自動卸取機之研製。農業機械學刊 10(3): 59-72。

3. 邱奕志、馮丁樹、吳剛智。2009。高效能秧苗箱自動疊棧系統之研製。農業機械學刊 18(1): 1-15。

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水稻秧苗箱自動卸取機及自動捲苗機之研發-農業推廣

一. 前  言

在水稻育苗作業中，秧苗之搬運、卸箱、取箱及捲苗作業，需要耗費許多的人力，而且工人彎著腰工作，相當的辛苦。因此本校受行政院農委會委託進行水稻育苗搬運作業自動化系統之研發，以解決現今農村勞力老化及短缺的問題。目前已成功研發出秧苗箱自動卸取機及自動捲苗機，在88及89年度分別辦理一場示範觀摩會，全省育苗中心業者參與踴躍，並對機械性能讚譽頗佳。研發之兩項機械已申請國內發明專利，並辦理技術移轉于民間廠商，進行商品化生產。

二. 秧苗箱自動卸取機

自動卸取機以空中輸送機做為載具，沿著輸送機上的軌道前後移動。入苗時，苗箱由輸送機運送至卸取機，卸取機自動地將苗箱依序排放於田間。出苗時，卸取機則自動地將苗箱從田間拾起，經由輸送機運送至捲苗機，進行自動捲苗，如此整個育苗搬運可達到自動化作業目的。

卸取機可自動感測苗箱的運送狀態，使苗箱排放於田間不會留有縫隙。同時系統亦可自動調整苗箱輸送速度，以達到較高的作業效率。在機械作業時，綠化場亦可同時進行淹灌，不會影響作業性能。苗箱排放採縱向式，每畦排放列數及畦溝寬度，可依農民要求，而改變設定。卸箱速度每小時可達1,000箱，取箱則達1,100箱。

三. 自動捲苗機

捲苗機可將秧苗自動捲成蛋捲般形狀，並將三粒捲苗放置於一個苗箱。捲苗機分為捲苗和放箱兩個單元，以氣壓為驅動系統，利用可程式邏輯控制器進行程序控制。捲苗機每小時的作業能量為362箱，捲苗成功率可達95.2%以上，機器捲苗直徑與人工相差不大，捲苗品質可為農民所接受。由於捲苗作業速率較取箱慢，因此將三台捲苗機並列進行作業，如此每小時捲苗速率可提升至1000箱以上。

四. 推廣成果及效益

過去不管卸箱或取箱作業總是需要5~6個人方可進行工作，對於育苗中心人力安排是一大考驗，而且工作相當辛苦。因此這二項機械設備之成功開發，可以解決育苗中心人力不足的問題。研發之卸取機不僅可應用在水稻育苗上，亦可應用於碗豆苗等清潔蔬菜上。

圖1、自動卸箱作業

圖2、卸箱後秧苗生長情形

圖3、自動取箱作業

圖4、取箱後秧苗送至自捲苗機

圖5、自動捲苗作業

圖6、捲苗成品

圖7、並列式自動捲苗系統

圖8、田間操作示範觀摩會

秧苗箱自動疊棧機之研製

一、前  言

水稻栽培的第一個工作就是育苗，將篩選並完成催芽的稻種，撤播於裝好苗土的秧苗箱上，進行育苗。育苗完成後，再進行插秧。水稻育苗使用之秧苗箱為塑膠製的淺盤，大小為 60 × 30 × 3 公分。目前育苗中心均以一貫化作業設備來自動化完成播種作業，每小時播種作業可達2,000箱以上，作業速度相當快。一貫化育苗播種作業設備乃利用輸送帶連結各作業單元而成，包括排箱機、裝土機、灑水機、播種機、噴葯機、覆土機和積箱機等。積箱機功用係將播種完成之苗箱堆積成疊，每疊約3箱，便利人工搬運。播種後苗箱需堆積約3-5日，保持在高溫、高濕的環境，使種子容易萌芽。種子萌芽後，再將苗箱搬運到田間排放，進行7-15天的綠化作業，使秧苗長成。

目前本省水稻育苗中心大都將播種後之秧苗箱搬運堆疊於棧板上，進行保溫催芽。使用之棧板規格大致有1280×1280mm (大棧板)及1280×640mm (小棧板)等兩種，每個棧板完成堆疊後，再以堆高機進行整個棧板搬運至催芽區集中管理，屬於批次式搬運。待種子冒出苗箱覆土層，再利用堆高機將整塊棧板搬至入苗的供箱區，以人工將苗箱從棧板上搬上輸送帶，送至綠化場內，進行後續的秧苗綠化及硬化工作。

由於播種後之苗箱每個平均重約5kg，人工每次搬運3箱約15公斤，相當辛勞，且需3~5人力來搬運，育苗中心亟盼能有機械來取代人力作業(圖1)。因此本研究在行政院農業委員會的經費補助下，開發一台秧苗箱自動疊棧機，可將播種後秧苗箱堆疊於棧板上，使播種作業達到自動化目的。

圖1、人工堆箱作業

二、疊棧機之設計

本研究配合育苗中心使用的棧板規格，開發兩種樣式疊棧機分別為大棧板型式1280×1280 mm及小棧板型式1280×640mm。大棧板型式可堆放8疊；以每疊30箱，可堆放240箱。小棧板則為大棧板之一半，可堆放4疊，約120箱。設計之疊棧機每次夾取4疊苗箱，夾取之每疊可依需要設定為2-5箱。圖2為小棧板型式之疊棧機，可分為供箱單元、苗箱夾送單元及棧板輸送單元。

2-1. 供箱單元                                                                                                                                        

供箱單元主要由滾筒輸送帶、轉向導桿、水平檔板、導引板等所組成，負責苗箱輸送、轉向、導正及整列用。轉向導桿和水平檔板分別由氣壓缸控制升降，導引板之角度可調整。

堆箱作業時，透過進箱之轉向導桿、導引板及水平檔板，將送入之苗箱由縱向轉90度成橫向 (圖3)，進入夾取等待區。因為夾取部每次夾取四疊秧苗箱，故夾取等待區裝有四個苗箱定位開關，分別感測四疊苗箱是否進入夾取定位。 

圖3、供箱作業

2-2. 苗箱夾送單元

苗箱夾送單元架設於供箱單元與棧板輸送單元上方，裝有一水平移動天車，天車上裝載有夾取部，進行垂直方向移動。藉由水平和垂直的移動，將秧苗箱由供箱單元夾送至棧板上堆疊。水平移動天車利用馬達經由鏈條帶動滾輪，進行前進與後退。

夾取部由升降馬達帶動鋼索，控制夾取部的升降。夾取部的兩側裝有六組線性軸承(35mm×25mm)，使夾取部垂直移動時位置不會偏移。夾取部的開閉由氣壓缸驅動，來夾放苗箱。圖4~6為苗箱夾取、運送與堆疊作業情形。

圖4、苗箱夾取

圖5、苗箱夾送

圖6、苗箱堆疊

2-3. 棧板輸送單元

棧板輸送單元可分為棧板排放及棧板輸送兩部份。棧板排放部負責棧板供應，棧板堆放區可容納8個空棧板的堆疊，藉由感測與程式控制可自動排放棧板於棧板輸送滾筒上。棧板排放使用4只棧板勾與棧板承接板，進行空棧板排放，棧板勾與棧板承接板均由氣壓缸驅動。整疊空棧板於排放區時，利用4只棧板勾分別勾住最下方棧板之4個角落，藉以支撐整疊空棧板。棧板排放時，棧板承接板上升、棧板勾打開，使承接板順利接下一個空棧板，棧板承接板下降，將空棧板排放於輸送滾筒上 (圖7)。當空棧板下降時，棧板勾再度夾緊下一個棧板，完成單一棧板排放作業。

棧板輸送部負責棧板輸送，包括棧板進入苗箱堆放區，以及堆箱完成後，將滿載棧板運送至搬運等待區，等待堆高機將滿載棧板運送至堆積發芽區。棧板輸送部主要由滾筒所組成，並以定位開關及定位板進行棧板定位。當棧板碰觸定位開關時，定位板上升，使棧板定位，準備苗箱堆放作業。一個棧板的苗箱堆疊完成後，輸送滾筒將滿載之棧板送出 (圖8)，再由堆高機將整個棧板運送至堆積發芽區(圖9)。

圖7、棧板排放

圖8、滿載棧板輸送

圖9、利用堆高機搬運完成堆疊之棧板

2-4. 控制系統

秧苗箱自動疊棧機採用可程式控制器配合觸控螢幕，來進行設定、控制與操作。控制系統具有手動和自動控制兩種模式，可由觸控開關選擇，使兩種模式分別作動，互不相關。手動控制方面，可以獨立操作疊棧機之各項作動設備，分別為：棧板輸送帶、夾取部上升下降、棧板輸送、定位板、苗箱轉向導桿、天車移動、棧板排放機構、水平檔板、棧板承接板、夾爪等(圖10)。系統切換至自動控制模式時，依據設定完成作業要求。控制操作採用觸控螢幕 (人機介面)設計，可由使用者在操作介面設定堆疊之每疊箱數(模式2、3、4、5箱/疊)、開始堆疊之層數、棧板高度、總堆疊苗箱數等，操作使用上更加實用化。透過人機介面的顯示，亦可瞭解疊棧作業情形，諸如堆疊位置、堆疊總數、已疊箱數等(圖11)。

圖10、手動控制操作之人機介面

圖11、人機介面顯示目前疊棧作業情形

三、結果與討論

3-1. 作業性能試驗結果

以小棧板型式自動疊棧機進行作業能量測定，試驗設定每次夾取4疊，每疊3箱，然後置放於棧板上，3箱為一層，每個棧板放置10層，共120箱。疊棧作業每次20分鐘，重覆3次，來推算疊棧之作業能力。試驗過程中並同時紀錄苗箱積疊失敗疊數、苗箱夾送失敗疊數、疊棧整齊度偏離量及棧板供應情形等。性能試驗於92年12月4日在宜蘭縣頭城鎮頭圍水稻育苗中心進行，試驗結果顯示，每小時可完成2,490個苗箱的堆疊作業，積疊成功率達100%，夾送成功率達96.4 %以上。在疊棧整齊度偏離量方面，隨機抽取完成疊棧之苗箱共9疊量測其偏離量，測試結果顯示最大偏離量為8 mm，最小為4.3 mm，平均為6.2 mm，由此可知機械疊棧之整齊度佳。在連續4個小時的運轉作業中，經測試無阻礙作業進行之不良現象，且無異常故障，持久性、操作性能及棧板供應情形均良好，符合國家性能測定標準。圖12為性能性能測定作業情形。

圖12、疊棧機性能測定作業情形

3-2. 實地測試與示範

開發完成之秧苗箱自動疊棧機經由初步試驗後，實地安裝於育苗中心進行作業試驗，並與一貫化育苗播種作業設備連線進行試驗，以達到自動播種堆疊之目的。圖13為大棧板型式之疊棧機在桃園縣新屋鄉育苗中心作業情形；圖14為小棧板型式之疊棧機在嘉義縣水上鄉育苗中心育苗中心作業情形。為達到新開發設備之推廣與示範，本設備已陸續辦理四場示範觀摩會 (圖15)，藉由吸取參觀農民的意見，來改善機械設備之缺點，至目前為止，本項設備已達商品化實用價值，農民對於機械性能相當滿意。

圖13、大棧板型式之疊棧機實地作業情形

圖14、小棧板型式之疊棧機實地作業情形

圖15、疊棧機示範觀摩與討論

四、結  論

本研究已成功開發出一套秧苗箱自動疊棧系統，在播種作業時，可與一貫化播種機連線作業，將播種完成之苗箱自動堆疊於棧板上。疊棧機每小時作業能量可達2,490箱以上，成功率為95%，且機械疊棧後的苗箱整齊度較人工佳。經由實地示範觀摩，農民對於機械性能相當滿意。開發之秧苗箱自動疊棧機亦已通過國家性能測定，93年度並已列入國產新型農機購置補助機種，目前已推廣十餘處水稻育苗中心設置使用，將可有效紓解農村勞力不足的問題，並降低育苗生產成本，對提升育苗搬運自動化有莫大助益。

秧苗箱田間自動化搬運系統

一、前  言

根據九十三年度的普查結果，目前水稻育苗中心共有722處，供應全省所需之水稻秧苗。而由於稻田面積的減少，育苗中心競爭甚為劇烈，有些因無法獲得足夠的人力，只有歇業一途。但仍有許多育苗中心因供苗地區超出原先範圍，規模擴大，並已逐漸走向多角化經營。為因應農業結構急遽轉變、農村人口外流、僱工不易造成勞力短缺等問題，改善作業環境及辛勞度、減低勞力需求、降低生產成本，是目前育苗中心發展的重要方向之一。因此，未來育苗中心勢必邁向更機械化、自動化的生產，以減低勞力需求，進而降低生產成本。

水稻育苗在秧苗箱完成播種後，需將秧苗箱堆積成疊，進行保溫保濕約2~4天，使種子順利發芽，此時每個秧苗箱重約5 kg。播種發芽後，再將秧苗箱搬運至綠化場進行排放，稱為入苗作業 (圖1)。秧苗接受陽光，進行綠化及硬化工作。待秧苗長成後，再將秧苗收集捲起，利用搬運設備運送至卡車上出貨 (稱為出苗作業， 圖2)，以供農民插秧用。秧苗箱進出綠化場的搬運作業，需要耗費許多的人力，而且工人彎著腰工作，相當的辛苦。鑑於此，本研究旨在研究發展一套自動化搬運系統，以節省秧苗箱在綠化場內搬運所需的人力。

圖1、人工入苗排箱作業

圖2、人工出苗作業

二、輸送機搬運系統

採用輸送機搬運系統進行綠化場內秧苗箱的運送，可減少搬運勞力的支出。該系統具有作業效率高、作業較輕鬆的優點。輸送機主要是將兩條平行的三角皮帶裝設於桁架上，進行秧苗箱縱向輸送。桁架可依照綠化場長度大小來進行多節串聯銜接。每節桁架兩端有驅動輪，驅動輪行走於軌道上，利用馬達驅動做橫向移動。由於此種搬運系統採用X-Y方向移動的原理，因此綠化場區塊需呈長方型或正方型，圖3為輸送機搬運系統之示意圖。

圖3、輸送機搬運系統

傳統的輸送機桁架採用梯型設計，構造複雜、結構重，且輸送皮帶換修不易 (圖4)。本研究改良現有輸送機結構，以減輕其重量，採用倒三角形（▽）截面設計 (圖5)。新型輸送桁架由四種不同斷面的管材所組成，上方為兩根平行之空心方管，下方則為空心圓管。上方方管可做為自動卸取機之行走軌道，兩根方管之內側亦可做為秧苗箱輸送時之導板，以避免秧苗箱輸送時左右移動。每一管間所銜接方式為焊接，焊接後其結構剖面為倒三角形的形狀，以每6m為一節，每節的兩端焊上法郎，因此每節間的接合方式以法郎鎖上螺栓、螺帽，再依所需要之長度來架接。設計之輸送機結構輕巧，每公尺僅26 kg，並改良傳統輸送機之輸送帶更換不易的缺點。輸送帶採用側邊裝卸，相當簡便，強度可支撐跨距達30 m，且輸送機平面相當平直，以便利自動卸取機作業平順。

圖4、傳統的輸送機採用梯型設計-1

圖4、傳統的輸送機採用梯型設計-2

圖5、設計之三角型輸送桁架-1

圖5、設計之三角型輸送桁架-2

三、秧苗箱自動卸取系統

設計之秧苗箱自動卸取機可達成自動化排放與收集秧苗箱的作業，卸取機以輸送機系統做為載具，藉由在輸送機桁架上前後移動，來進行卸取箱作業。卸取機本身不能橫向移動，需靠輸送機之橫移來達成換列作業。入苗時，可將輸送機上的秧苗箱依序排放於田間，亦即卸箱作業。出苗時則可反向運動，將秧苗箱從田間拾起，經由輸送機上的輸送帶運送出綠化場，亦即取箱作業。對於秧苗箱處理而言，卸箱和取箱作業互為反向運動，因此卸取箱作業可為同一部機器來進行，只是運送方向相反。

(一)自動卸取機之構造
圖6為設計之自動卸取機構造，分為行走、上傾運送、側送、下傾運送、卸取等5個部份。動力源為馬達，整套設備利用機械元件作動，作業穩定度高，故障少。行走部使用三相220伏特 1馬力馬達連結20:1之減速機來驅動行走輪，行走速度利用可程式變頻器來控制。上傾運送部連結空中輸送機和側送部間之苗箱輸送，皮帶為一齒形皮帶，可增加苗箱輸送時之摩擦力。側送部連結上傾運送部與下傾運送部間之苗箱輸送，利用側送部將苗箱從輸送機皮帶，經由下傾運送部將苗箱運送至卸取部。卸取部負責苗箱的卸取作業，下方裝設有滑板，當卸取部放下時，滑板與地面接觸，感應地面高度，以確保卸取部能緊貼地面，達到最佳的作業效果。提升部負責驅動下傾輸送部與卸取部之舉升及放下作業，主要由提升驅動馬達、提升驅動軸、絞筒及提升鋼索所組成。當卸取機進行換行作業時，利用絞筒將提升鋼索捲起，將下傾運送部及卸取部舉升。

自動卸取箱系統以可程式邏輯控制器(Programmable Logic Controller; 簡稱PLC)來進行程序控制，可自動感測苗箱的運送狀態，來自動調整皮帶的輸送速度，藉此達到較高的作業效率。苗箱之排放為縱向式，每畦的苗箱列數及畦溝的寬度，可依作業方式不同，而改變設定。系統使用三個可程式變頻器來控制及改變運轉速度，變頻器A控制輸送帶之速度；變頻器B控制卸取機之行走速度；變頻器C控制卸取機上之上傾、側送、下傾及卸取部等之驅動速度。

圖6、自動卸取箱機之構造

(二)自動卸箱作業
入苗作業時，苗箱由工人從堆積區搬上橫向輸送帶後，經過苗箱計數器，運送到輸送機之縱向輸送帶上，再到達卸取機。苗箱經由上傾、側傾、下傾運送部，到達卸取部。當碰觸苗箱感測器時，卸取機後退，秧苗箱經由導板導正後，從滑桿滑下田間排放，完成一個秧苗箱的排放作業。此時若下一個秧苗箱再碰觸到苗箱感測器時，卸取機則一直後退，進行卸箱作業。因此當秧苗箱一直不斷供應時，卸取機可連續作業，猶如流水般的順暢。當秧苗箱供應中斷時，卸取機則會在原處等待秧苗箱的到來，再進行作業。當卸取機等待秧苗箱時間超過10sec時，系統會切換輸送帶以高速運轉，節省秧苗箱的輸送時間。因此秧苗箱排放於田間時，不會留有縫隙，綠化場利用率高。

當苗箱計數器計數到達一列排放所需的秧苗箱數後，輸送帶停止供應秧苗箱至輸送機的緃向輸送帶上。待卸取機完成一列秧苗箱的排放作業後，卸取部舉升，以空車高速移動至下一列作業前端，定位後停止，並放下卸取部，準備開始新一列的卸箱作業。當卸取機前移換列同時，輸送帶運再次運轉將秧苗箱運送到輸送機之緃向輸送帶上。此時輸送帶以高速運轉，直到第一個秧苗箱碰觸苗箱感測器後，輸送帶自動切換成低速運轉，如此可節省秧苗箱的運送時間。在卸取作業時，綠化場亦可同時進行淹灌，不會影響機械作業，可縮短整個入苗作業時間。圖7為自動卸箱作業情形；圖8為自動卸箱之秧苗生長情形。

經由田間試驗結果顯示，每小時自動化卸箱作業為954箱，對於大規模的育苗中心來說，卸箱作業能量略嫌不足。因此卸箱作業模式亦可更換為一次排放三箱為一疊，再輔以人工進行排盤作業。如此搭配兩位人工作業，可將卸箱速度提升至每小時2,800箱 (圖9)。

圖7、自動卸箱作業情形

圖8、自動卸取機及卸箱後秧苗生長情形

圖9、一次排放三箱一疊

(三)自動取箱作業
出苗作業時，卸取機反向運動。取箱之原理係利用卸取部前方之撥輪迴轉，將秧苗箱的一端抬起。同時，卸取機前進，卸取部伸入秧苗箱下方，將秧苗箱鏟起，再利用進給皮帶將秧苗箱往上輸送，達成拾起秧苗箱之目的。拾起之秧苗箱經由下傾、側送和上傾皮帶，進入輸送機之縱向輸送帶，以高速運轉將秧苗箱送出綠化場，完成取箱作業。當卸取機取完一列的秧苗箱後，卸取部自動舉起，然後卸取機以高速後退至作業後端。同時，輸送機橫移至下一列定位點，繼續進行下一列的取箱作業。整個取箱作業不需人力，可由機械完成，每小時作業能量約為1,127箱。圖10為自動取箱作業；圖11為取箱後秧苗送出情形。

圖10、自動取箱作業

圖11、取箱後送出情形

由於育苗中心出苗作業時間大都集中於清晨及傍晚時間，在作業尖峰時，每小時出苗數量需達1,500個捲苗以上，故自動取箱作業速度無法滿足需求。然而以人工將收集好三個捲苗的秧苗箱 (約15公斤)搬上輸送帶是一件相當辛勞的工作，故以此人工出苗作業模式，亦可使用自動卸取機將人工捲苗後的秧苗箱搬上輸送機，替代人工搬運，可降低工人的作業辛勞度。圖12為使用自動卸取機撿拾滿載秧苗箱的作業情形。

圖12、一次收集三個捲苗一箱

(四)示範及推廣
研發之自動卸取機已獲得國內發明專利，並辦理技術移轉于廠商進行商品化生產。同時亦在各地區之水稻育苗中心進行商品機田間試驗，讓農民實際操作本系統，並辦理示範觀摩會，檢討其缺點，以做為改良之依據，使本系統性能更臻完善。圖13和14為示範觀摩會舉辦之一景。

圖13、宜蘭縣五結鄉之示範觀摩會

圖14、嘉義縣太保市之示範觀摩會

四、結  論

研發之卸取機採用順流式連續作業，可以正確且順暢地達成作業目的。卸取機之動力源為馬達，整套設備利用機械元件作動，系統採用可程式控制器進行自動控制，可自動感測苗盤的運送狀態來自動調整輸送帶的速度，藉此達到較高的作業效率。整個卸箱作業僅需一個工人將苗箱搬上，其它搬運及排放作業則自動由機械完成。在機械進行卸箱作業時，綠化場亦可同時進行淹灌，使秧苗箱內的種子可以最快的速度得到水份，亦可縮短整個入苗作業時間。取箱時，可以一箱一箱地取起，再進行人工捲苗或搭配捲苗機自動捲苗。卸取機亦可將人工在田間捲苗後收集之苗箱自動拾起，免除人工搬運的辛勞。自動卸取機不僅可應用在水稻育苗上，亦可應用於類似水稻秧苗箱來進行栽培之作物上，進行苗箱的排放及收集作業。