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研究生:劉仲豪
研究生(外文):Liu, JungHau
論文名稱:液壓式百香果撿拾機之研製
論文名稱(外文):Development of a Hydraulic Picking Machine for Passion Fruits
指導教授:歐陽鋒
指導教授(外文):Ou-Yang, Feng
口試委員:吳剛智楊智凱
口試委員(外文):Wu, Gang-JhyYang, Chih-Kai
口試日期:2010-07-27
學位類別:碩士
校院名稱:國立宜蘭大學
系所名稱:生物機電工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:81
中文關鍵詞:百香果撿拾機收穫機衝擊量測儀器球 (IRD)
外文關鍵詞:Passion FruitHarvesterPicking MachineImpact Recording Device ( IRD )
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摘要
百香果產期為六至十二月,七月進入盛產期。在採收的季節每日中午十二點至下午二點鐘間,成熟的果實會自動掉下棚架。農民在手拿水桶彎腰撿拾成熟落果後的果實,收集於桶內再集中處理。如此作業相當費時費力又耗成本,且會造成農民腰部受傷,加上國內農業勞力短缺,以致人工成本逐年上升。
本研究主要目的在研發設計一輛液壓式百香果撿拾機,根據本實驗室過去所開發之引擎動力式百香果撿拾機優缺點與百香果栽培環境以及果農採收需求,開發設計具有撿拾果實與行走之功能的液壓式撿拾機,以代替人工撿拾,並減輕人工撿拾所造成果農腰部受損的機率,改善其作業條件,增加其採收效率,進而提升百香果的產業競爭力。
本研究的百香果撿拾機由撿拾部、行走部與液壓迴路操控系統組成,利用迴轉輸送刷撿拾隨機散佈在田畦中百香果並輸送至後方的收集箱中;在田畦間行走時,撿拾機重心偏前使其可隨地勢高低而隨之起伏;撿拾機所採用液壓迴路操控系統擁有即時的轉向系統可以提高百香果撿拾機在田間作業的靈活性與操作性。
液壓式百香果撿拾機已完成各項田間試驗,在作業速度為0.36 m/s,其撿拾成功率可達94%以上,而百香果的破損率為4.05%以下。由實驗結果顯示,機械化撿拾所需的時間僅為人工撿拾的33.15%。表面損傷試驗結果顯示百香果完好無損傷的佔75.52%,表面有擦傷卻沒有汁液流出有20.63%,而表面有擦傷並且有汁液流出的僅有4.05%。
百香果腐爛試驗中顯示,經過機械撿拾後的百香果其儲放時間較人工撿拾百香果的儲放時間短。但平均儲放天數相差日期只有1天,因此機械撿拾方式的儲放天數對當天採收當天出貨的農民還在接受範圍內。IRD實驗結果發現,撿拾機撿拾過程中得到的最大衝擊G值僅為熟果自棚架掉落來衝擊G值的31.64%,因此百香果撿拾機於撿拾過程中所受衝擊力影響不大。
【關鍵字】:百香果、撿拾機、收穫機、衝擊量測儀器球 (IRD)

Abstract
The harvesting time of the passion fruits is from June to December. The major harvesting time of the year is July. During the harvest season, the ripe fruit will automatically drop to the ground from the shelf after noon every day. The human workers have to bend over to pick up the passion fruits from the ground and collecting in the buckets. This kind of harvesting is very time consuming and cost consuming, and will cause farmers waist injury. Moreover, the shortage of agricultural leads to increased labor cost year by year.
The main purpose of this study is to develop a new hydraulic picking machine for passion fruits. This machine is designed base on the study of the previously developed picking machine in our laboratory, the passion fruit cultivation environment and the needs of farmers. This machine is aimed to replace the large needs of labor during harvesting, and avoid the probability of waist damage to farmers, improve the working conditions, increase harvest efficiency and finally enhance the industrial competitiveness of the passion fruit farmers.
The new designed machine is composed of a picking unit, a mobile unit and a hydraulic control unit. Brush boards of the picking-up unit sweep those randomly scattered passion fruits in the fields and transport them to the collection box; The mobile unit let the machine move and keep the front part of the machine to follow the height of the ground; The hydraulic control unit enhance the flexibility and maneuverability of the machine in the field.
This hydraulic picking machine has already completed field experiments. At the speed of 0.36 m/s, the successful pick-up rate of this machine can reach to 94%, and the damage rate of fruits can be less than 4.05%. It showed that the harvesting time required by this machine is only 33.15% of the time required by human. The result of the experiment for the surface damage rate showed that the proportion of the fruits without and injuries is about 75.52%, the fruits with little scratches but no juice is 20.63% and the fruits with serious damage are only 4.05%.
The experiment result of the corruption rate showed that the average storage time for fruits harvesting by the machine is shorter by only one day than that by hands. This difference is acceptable for farmers. The IRD experiment found that the biggest impact G value of the fruits during harvesting by machine is only 31.64% of that measured by dropping fruits from the top of the shelf to the ground. Therefore, the impact of the fruits can be ignored during harvesting by this machine.
Key Words: Passion Fruit, Harvester, Picking Machine, Impact Recording Device ( IRD )

目錄
誌謝 i
摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究目的 3
第二章 文獻探討 4
2.1 百香果栽培與收穫方式 4
2.2 百香果機械化撿拾機械 6
2.3 其他撿拾相關機械 10
2.4 衝擊量測球型儀器 16
第三章 材料與方法 20
3.1 設備 20
3.1.1 電腦3D繪圖軟體SolidWorks 20
3.1.2 振動衝擊感測記錄器 20
3.2 液壓式百香果撿拾機規劃與設計 21
3.2.1 撿拾部設計 21
3.2.2 行走部設計 33
3.2.3 液壓迴路操控系統設計 35
3.3 撿拾部雛型機試驗 41
3.4 液壓式百香果撿拾機試驗 43
3.4.1 撿拾機撿拾效率試驗 43
3.4.2 百香果表面損傷試驗 44
3.4.3 百香果腐爛試驗 44
3.4.4 IRD與衝擊力試驗 44
第四章 結果與討論 45
4.1 液壓式百香果撿拾機規劃與設計結果 45
4.1.1 撿拾部 45
4.1.2 行走部 47
4.1.3 液壓迴路操控系統 48
4.2 撿拾部雛型機試驗結果 49
4.3 液壓式百香果撿拾機試驗結果 50
4.3.1 撿拾機撿拾效率試驗 50
4.3.2 百香果表面損傷試驗 50
4.3.3 百香果腐爛試驗 52
4.3.4 IRD與衝擊力試驗 54
第五章 結論與建議 56
5.1 結論 56
5.2 建議 57
參考文獻 58
附錄一 液壓式百香果撿拾機三視圖 60
附錄二 百香果儲放過程 63

圖目錄
圖2-1 百香果便利收成方式 5
圖2-2 百香果撿拾雛型機 7
圖2-3 引擎動力式百香果撿拾機 8
圖2-4 百香果田間撿拾機實體圖 9
圖2-5 柑橘類撿拾機 10
圖2-6 果實集中撿拾收穫機 11
圖2-7 自動化西瓜收穫機 11
圖2-8 馬鈴薯收穫機 12
圖2-9 蕹菜收穫機 13
圖2-10 蕹菜收穫機夾持機構 13
圖2-11 振動掘起犁 14
圖2-12 撿拾輸送柵鍊 14
圖2-13 玉米收穫機示意圖 15
圖2-14 液壓折腰轉向機構示意圖 16
圖2-15 落下試驗的振動平台 17
圖2-16 IRD置於運輸作業狀況中之一例 18
圖2-17 無線振動資料擷取裝置置於三種不同的包裝內 18
圖2-18 PCIRD輸出圖例 18
圖2-19 撞擊試驗裝置示意圖 19
圖3-1 IRD及其介面與電腦之連接圖 21
圖3-2 百香果撿拾機撿拾部設計圖 22
圖3-3 刷板設計前視與側視圖 22
圖3-4 偏角對刷板撿拾範圍影像之側視圖 24
圖3-5 撿拾距離L與刷板偏角α角度關係圖 24
圖3-6 偏角α度刷板撿拾範圍側視圖 26
圖3-7 刷板掃入百香果水平分力與偏角α角度關係圖 26
圖3-8 地面對百香果正向力與偏角α角度關係圖 27
圖3-9 犁板與刷板擠壓百香果側視圖 28
圖3-10 犁板對百香果正向力與刷板偏角α角度關係圖 29
圖3-11 百香果所受垂直合力與刷板偏角α角度關係圖 29
圖3-12 結合後的犁板 30
圖3-13 撿拾機收集裝置設計剖面圖 31
圖3-14 迴轉輸送刷板組掃動方式示意圖 31
圖3-15 百香果撿拾機撿拾部設計圖 32
圖3-16 百香果撿拾機行走部示意圖 33
圖3-17 撿拾機行走支點位置圖(a)上坡時(b)水平時(c)下坡時 33
圖3-18 斜坡上撿拾機底部骨架端點位置示意圖 34
圖3-19 可收摺式收集箱平台示意圖(a)未摺疊時(b)摺疊後 35
圖3-20 動力元件配置示意圖 38
圖3-21 控制元件配置示意圖 38
圖3-22 動力傳導架構示意圖 39
圖3-23 液壓迴路圖 40
圖3-24 方向控制閥與操作把手連接示意圖 40
圖3-25 撿拾部試驗機側視圖 41
圖3-26 犁板前端為25度傾斜角設計 42
圖3-27 犁板前端為半徑5mm圓弧形設計 42
圖3-28 犁板前端傾斜角貼覆橡膠片設計 42
圖3-29 犁板前端圓弧形貼覆橡膠片設計 42
圖3-30 百香果田間試驗場地 43
圖4-1 液壓式百香果撿拾機實體圖 45
圖4-2 輸送犁板實體側視圖 46
圖4-3 輔助犁板實體圖(a)下視圖(b)前視圖 46
圖4-4 迴轉輸送刷板組實體圖 47
圖4-5 行走部實體圖 47
圖4-6 液壓迴路系統操控元件位置圖 48
圖4-7 經過撿拾機撿拾後的百香果之三種損傷圖(a)第一類(b)第二類(c)第三類 51
圖4-8 百香果腐爛顆數累計圖 53
圖4-9 儲藏之第5天的百香果表面(a)撿拾機撿拾(b)人工撿拾 53
圖4-10 儲藏之第14天的百香果表面(a)撿拾機撿拾(b)人工撿拾 53
圖4-11 利用撿拾IRD測量百香果在撿拾機輸送過程中最大衝擊G值對時間的關係圖 55

表目錄
表3-1 液壓馬達、液壓泵規格表 37
表4-1 撿拾部功能測試結果 49
表4-2 撿拾機田間撿拾率試驗結果 50
表4-3 百香果表面損傷試驗結果 51



參考文獻
1.王明茂、謝俊夫。1999。蕹菜收穫機之研究開發。農業機械學刊 8(4):29-38。
2.行政院農業委員會。2011。97年農業統計年報。台北:行政院農業委員會。網址:http://www.coa.gov.tw。上網日期:2011-06-06。
3.巫國祥。1998。百香果之收成方法及其裝置。中華民國專利公報。公告編號:344645。
4.吳剛智、程安邦。2005。衝擊量測儀器球應用於水果運輸振動量測之探討。2005年生機論文發表會論文集。p179-180。臺北:中華農業機械學會。
5.吳剛智、程安邦、邱奕志、黃奕捷。2007。蔬果運銷作業振動衝擊狀況之監測與分析-以水蜜桃及釋迦為例。農業資訊科技應用研討會論文集。p76-86。
6.李文立、翁瑞亨。1999。台灣百香果的生產概況。農業世界雜誌195:66-69。
7.宋言明、王芬娥。2009。新型馬鈴薯聯合收穫機的總體設計。甘肅農業大學學報 44(01): 151-155。
8.東力電機股份有限公司。2010。產品介紹-用詞概要。台北:東力電機股份有限公司。網址:http://www.tunglee.com.tw。上網日期:2010-07-14。
9.埔里鎮公所。2010。豐富物產─百香果。南投:埔里鎮公所。網址:http://www.puli.gov.tw。2010-04-27。
10.陳加忠、陸龍虎、周廷弘。1991。牽引式落花生收穫機之研製試驗。中華農業研究 40(2):133-144。
11.陳秉鴻。2009。機器視覺應用於百香果田間撿拾機器之研製。碩士論文。宜蘭:國立宜蘭大學生物機電工程研究所。
12.連振昌、洪滉祐。2007。蘋果碰擊損傷之研究。農業機械學刊 16(1):49-60。
13.葉仲基。1997。桿式噴藥機靜液壓式傳動系統之設計與分析。行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告:NSC 87-2313-B-002-072。
14.歐陽鋒、邱奕志、吳剛智、謝沛家。2007。百香果撿拾機之研製。2007年生物機電工程研討會論文集。p137-138。臺北:中華農業機械學會。
15.盧景忠、薛飛、邱貴春。2009。液壓折腰轉向玉米收穫機。農業裝備與車輛工程2009(01): 14-16。
16.機電商情網。2010。網址:http://www.jd37.com/tech/20073/16760.htm。上網日期:2010-04-28。
17.謝沛家。2008。百香果撿拾機之研製。碩士論文。宜蘭:國立宜蘭大學生物機電工程研究所。
18.Brown, G.K. 2002. Mechanical Harvesting Systems for the Florida Citrus Juice Industry. ASAE Paper No. 02-1108.
19.Feng Ou-Yang, Pei-Chia Hsieh, Yi-Chich Chiu. 2008. The Development of a Harvesting Machine for Passion Fruit. ISMAB 2008 International Symposium on Machinery and Mechatronics for Agriculture and Bio-systems Engineering: p51-56. Taichung, Taiwan.
20.Ganesh C. Bora, M. Reza Ehsani, Renee Goodrich, George Michaels. 2006. Field Evaluation of a Citrus Fruit Pick-up Machine. ASABE No. 061141.
21.Pei-Chia Hsieh, Feng Ou-Yang, Gang-Jhy Wu, An-Pan Cherng. 2008. Mechanical Performance Evaluation of a Passion Fruit Harvester Using Impact Recording Device. ISMAB 2008 International Symposium on Machinery and Mechatronics for Agriculture and Bio-systems Engineering: p7-12. Taichung, Taiwan.
22.Satoru Sakai, Koichi Osuka, Mikio Umeda. 2007. Use of a Heavy Material Handing Agricultural Robot for Harvesting Watermelons. ASAE Paper No.701P1004.
23.Zapp, H. R., S. H. Ehlert, G. K. Brown, P. R. Armstrong, S. S. Sober. 1990. Advance Instrumented Sphere (IS) for Impact Measurements. ASAE Paper Vol. 33(3): 955-960.

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