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大，且需要特殊的腳法，須多人共同完成，一般農民無法自行整地；圖1為嫩薑收穫作業情 形，嫩薑採收時3人一組作業，1人負責拿長形鋤頭挖掘，1位負責採收的薑拿至後方並將表 土去除，最後一位負責剪去枝葉並排列在搬運籠裡，所需人力龐大，因此常常會面臨找不 到人工的窘境。
目前世界上有開發許多地下根莖類作物收穫機，像是芋頭(張與盧，1992)、洋蔥(陳，
2011)、胡蘿蔔(王與尚，2012)、大蒜(王等，2012)、落花生(梁等，1992)以及甘藷(葉與邱，
1998)...等收穫機，其中芋頭、洋蔥、胡蘿蔔以及大蒜都係利用挾持輸送機構將農作物拉拔 出土壤，在輸送過程中利用刀具將葉與塊根分離，有時候也會進行簡單的清潔動作，減少 農作物夾帶泥土量。落花生則是利用收割刀先進行作業，將農作物與農田分離，之後再利 用運輸機構將作物往收穫機械後放運輸，其上方會設計振動機構，使作物夾帶之土壤在運 輸過程中自動掉落，最後再利用翻轉機構進行翻藤作業。甘藷則是利用挖掘的方式，將塊 根挖掘出土面，以進行收穫作業，其主要分成附掛式以及一貫化甘藷收穫機。附掛式甘藷 收穫機係利用機構將甘藷挖掘至土面，之後在利用人工方式進行撿拾作業；一貫化甘藷收 穫機其收穫功能與附掛式大致上雷同，然而其上方加裝一組輸送裝置，可將甘藷撿拾至後 方，而輸送裝置兩旁設計分級台，進行人工分級，最後將附帶之泥土由機械後方排出口排 出回歸農田。
二、材料與方法 2.1 薑的收穫模式與田間種植形式之研究探討
薑屬蘘荷科是宿根性、顯花的單子葉草本植物 (蔡與蕭，2013)，依據農情報告資源網 公佈資料，102年全台灣薑種植面積為898.67公頃，其中南投縣約佔1/4，每公頃可收穫29323
圖1 南投名間嫩薑收穫情形
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公斤，每公斤52.38元，每公頃收益約為1536K元，總產值為新台幣13.8億元(農情報告資源 網，2014)。
薑栽種植適期在清明前後，忌強光直射和過分的炎熱，種植園地宜選較溫涼處，適合 土質鬆、肥沃、土層深厚與排水良好之砂質壤土。老薑栽培可選地勢稍高的緩坡地，排水 良好砂質壤土或壤質砂土。薑忌連作，所以栽植1次後隔年必須改種其他作物，否則容易產 生病害，且產量也會銳減，一般常用新開墾的土地種植。
嫩薑栽培管理一般在立春前後(1月下旬到3月中旬)，種植地區大多是砂質壤土和壤質 土，土層深厚以及排水極為良好的田地。為了減少病虫害發生和雜草滋生，最好是在新開 墾之土地種植。開始時先挖50–60 cm深，把心土(底土)翻上，表土沒入底層，有時候為了節 省勞力可使用挖土機操作，然後充分碎土、耙平，並施下已充分腐熟雞屎肥作為基肥。之 後依據薑種植株距60 cm以及行距60 cm進行栽培。施肥時為防止初期分蘗，培土上層略顯 鬆碎或破裂現象，就必須把畦面土壤用鋤頭輕輕鬆動，將行間土壤培於株側，培土高度約5–6 cm，可減少側芽叢生，並可使根部發育良好。
培土時可同時施用追肥，約隔15–20天施行1次，連續4~5次後，畦面土壤因供培土用就 漸漸變成灌溉或排水的畦溝，而原來種植畦溝也就變成高畦了，此時畦高約35cm，大約為 薑作物的收穫深度。收穫時枝莖分支數平均6–8支，塊莖寬、長而肥厚，薑內部平滑而淡白 纖維極少，即為品質優良的產品。本次試驗量測薑寬度平均約為25cm(畦面寬為30cm)，長 度平均約為35cm，植株高度約為30–80cm，根據調查挖掘薑的人工每人150元/小時，輸送 及分級的人工每人100元/小時，常需要3人/組進行收穫作業，每小時約需450元/組，故收穫 成本極高。
七月時有至南投名間進行田間調查並進行拉力試驗，一開始我們先將薑作物周邊的土 壤利用圓鍬清除，於作物兩旁挖掘2 cm之泥土，使薑幾乎裸露出土面，之後利用拉力計量 測將薑拉拔出土面的拉力，以方便進行後續設計。圖2為本試驗所使用之拉壓力計，其可與 電腦連線記錄整個拉力歷程，圖3為拉力計與電腦連線後記錄拉力歷程的軟體，最後本研究 取得薑拉拔出土面的拉力約為18–23公斤。
圖2 拉力計 圖3 拉力歷程紀錄軟體畫面
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2.2薑收穫機之設計與研製
薑收穫機主要由動力底盤、破土機構以及翻轉犁等三個機構組成。原始設計如圖4所 示，其中夾取式為一開始設計之薑收穫機雛形，前方有一破土機構，用於將作物兩旁之泥 土撥離，減少收穫時阻力，之後利用夾取機構夾住薑葉，將其慢慢往後上方拉動，最後將 作物拉拔出土面。
然而經過田間試驗後發現，薑的出土拉力約為18–23公斤，拉力極大可能會造成薑在收 穫過程中斷裂，因此改採犁耕式。犁耕式與夾取式類似，不同點在於破土機構位置在於犁 的前方，利用破土機構將作物附近之土壤挖鬆，在利用犁將其挖掘出土面，最後仍須人工 協助將作物拾取運輸至後方進行簡易的田間清潔與分級動作。
動力底盤：動力底盤係由耕耘機進行改裝，圖5即為耕耘機改造之電動啟動動力底盤。
由於量測的畦高約為35cm，原本的輪胎太小，使收穫機容易卡在田裡，因此將原本輪胎改 成直徑100 cm之水田輪，可避免因田間路況不佳導致底盤卡在田裡，圖6即為本研究所使用 之水田輪。
圖4 夾取式與犁耕式薑收穫機雛形
圖5 動力底盤主體 圖6 薑收穫雛形機使用之水田輪