資料來源：行政院農業委員會農業試驗所農業工程組/ 邱相文 副研究員、石信德 研究員

我國菇類產業之總體產值目前已逾130億新臺幣，為臺灣農業相當重要之一環。國內菇類產業市場多屬於內銷，常有明顯淡旺季之別，屬於淺碟型市場。近年來由於部分菇類菌種因老化或退化導致活力不足，全球氣候變遷等因素導致產能下降，加上缺乏基層勞力，使得產業面臨轉型壓力。目前外銷菇類以金針菇為主，杏鮑菇次之，鴻喜菇、美白菇、秀珍菇、香菇、木耳及柳松菇佔少數，外銷至東南亞地區及美國，但近年因生產成本高漲，在品質與規格化管理上較為不足，連帶使得產業停滯不前，出口價格較中國及韓國為高，在國際市場上較難有競爭力。

為解決我國菇類產業面臨的現況問題與提升產業動能，政府積極於十大領航產業導入智慧農業技術發展，在菇類產業方面也投入開發菇類全環控與自動化採收智慧化生產技術，以作為未來產業再造的應用發展關鍵技術，經由開發菇類生產設施、相關機械之軟硬體與整合及導入節能設備的相關研究，希冀串接生產端、供應面與消費端等面向之需求，以提升我國菇類整體產業競爭力。

金針菇生產目前大部分已經導入自動化機械進行生產，在金針菇菇體採收部分已有業者引進國外自動化機械進行自動化採收作業，但是無論是應用此類金針菇自動化機械進行採收或是目前大部分業者所使用的人工採收方式，在金針菇採收之前，均必須應用大量人力進行金針菇栽植瓶上生長塑形護膜之拆除作業如圖1所示。此項作業需大量且快速地進行塑形膠膜的抓取與拆下，極度耗費人力，且目前國內外金針菇產業並無相關的自動化機械設備可資利用，也無任何研究論文或使用案例可供參考應用，成為目前金針菇自動化生產技術的最重要技術發展缺口。因此，本研究的目的便是在於發展與產出可以補足目前金針菇自動化生產體系的最後瓶頸與缺口，讓金針菇生產可以從此邁向全自動化與無人智慧化生產的目標。

目前金針菇產業在菇叢採收之前都必須要以人工進行脫膜作業，由於出庫採收作業係利用輸送帶將菇苔輸送出來，每分鐘處理量約達300瓶，其作業人數大部分需要4~6個人才能完成上述作業，本研究為達成省工自動化的的目的，便進行金針菇塑形護膜自動脫模裝置之研製開發，目前已完成包含控制模組、輸送模組、旋轉模組以及塑形護膜撥離模組等機構裝置的開發研究如圖2所示。當輸送帶將金針菇栽培瓶傳送至脫膜機構之前，會先由一對檔板控制閥門對金針菇栽培瓶分別進行制動或通行的進料順序控制，當前一個菇瓶於脫模機構完成脫膜之後，另一個菇瓶才會被放行輸送至脫模位置進行定位脫膜作業。脫模作業方式是利用脫模機構模組上的一對正逆轉的夾持輸送機構將栽培瓶進行夾持並進行順時鐘旋轉並將其往後輸送，當塑形膠膜的黏貼缺口旋轉至脫模夾爪時，膠膜缺口會被一片金屬檔板剝起，並透過光學感測器的偵測膠膜邊緣的進入，當偵測器偵測的膠膜邊緣已經透過輸送帶輸送並順時鐘方向旋轉進行夾板位置時，便會啟動夾爪進行將膜側邊的夾持，然後再透過連接於夾爪機構後端的迴轉旋臂的快速轉動而將膠膜從栽培瓶上拆解下來而完成脫膜作業。

為調查本機的自動脫模機構的脫模效果，本研究以每次連續輸送10個菇籃(3×4瓶，80mm直徑瓶口寬度)，脫膜處理量為120瓶的菇瓶進行脫膜功能測試，共進行3重複的測試，紀錄其為成功脫膜的數量以計算脫膜成功率，測試結果如表1所示。依表1之數值結果顯示，本本機之脫膜成功率分別達到95.0、94.17及95.83%，3次試驗平均成功率達到95%。由於本研究專注在進行塑形護膜的自動脫模功能測試，在本脫膜機構作業之前，整體自動化作業系統尚包含脫膜前段的作業機構，其即是將金針菇菇籃內之12瓶金針菇菇瓶以一批量夾出3瓶的夾持作業方式，將其依序從菇籃取出並且精準定位放置到輸送帶內進行排列的自動化作業機構。因此，本段機構的排列是否穩定性亦會影響到後面脫膜性能，若因金針菇菇瓶的歪斜倒下便會造成後面的整列與定位失誤而影響脫膜性能。另外，本機也會因為前段金針菇菇瓶於出菇入庫栽培前因人工套裝塑形膠膜的失誤，而影響後面出庫採收後自動脫模作業的性能。

表1. 自動脫模裝置脫模成功率與重量損失率

脫膜裝置是否會造成金針菇的損傷為本研究開發是否成功的重要關鍵指標，因此本研究便針對脫模夾爪與迴轉懸臂於進行脫膜過程是否會造成金針菇菇叢的損傷而掉落或折斷進行研究調查，並以本機脫膜前後之金針菇重量差異量為指標進行重量損失率探討，本研究因機械作用對金針菇所可能造成的損傷情形，測試結果如表1所示，3次重量損失率分別為0.45、0.40及0.38%，3次測試重量損失率平均值為0.38%。本研究亦針對人工作業的重量損失率進行調查，因人工脫膜作業方式是利用人工作業方式自裝有12瓶菇瓶的菇籃當中，一次一個的用雙指握緊護膜上方邊緣並快速向上抽出的方式進行脫膜，由於菇籃當中的菇瓶都為緊靠排列，因此人工脫模作業所造成的重量損失率變比自動化脫膜作業還要高，根據初步試驗調查結果顯示，人工作業脫模的重量損失率平均會達到0.65%。

本研究透過智慧農業計畫之「菇類領航產業技術研發與應用」之計畫執行，目前已研製完成金針菇塑形護膜自動脫膜裝置，成果特點係透過夾爪撥離模組搭配光學定位偵測，並利用菇類栽培瓶之定位及旋轉作用連動機械手臂的多維度空間運動作用，將生長塑形護膜從所環繞保護金針菇栽培瓶外圍拆解下來，達到自動化脫膜的作業，成功的解決了目前金針菇產業全面自動化生產所面臨的關鍵技術瓶頸，同時大幅降低產業對人力投入需求依賴、降低生產成本、提高產業競爭力。另外，本研究成果亦與上述計畫執行成果中之金針菇自動採收機構與自動化包裝系統進行整合開發建置，完備了金針菇全面邁向自動化作業採收系統設備的研發與產業應用。

▲研發團隊：行政院農業委員會農業試驗所農業工程組

聯絡人：邱相文 副研究員

電話：04-23317714

E-mail：chiusw@tari.gov.tw