【在地生技】中山大開發臺灣首款穿戴式農業輔具「鋼鐵農夫」減6成肌力消耗

2021/05/29
【在地生技】中山大開發臺灣首款穿戴式農業輔具「鋼鐵農夫」減6成肌力消耗
中山大學機械與機電工程學系副教授林韋至,2017年利用仿生長臂猿概念,開發出國內第一套無需具備電池或馬達的農用穿戴省力機具,重量僅1.95公斤,使農友可減少5~6成肌力消耗。

Native Bio|在地生技 2021年 Vol.83

仿生長臂猿─「鋼鐵農夫」減6成肌力消耗
中山大開發臺灣首款 穿戴式農業輔具4月上市

有鑒於臺灣在農業應用的輔具缺乏,中山大學機械與機電工程學系副教授林韋至,2017年在農委會「智慧農業計畫」支持下,利用仿生長臂猿概念,開發出國內第一套無需具備電池或馬達的「農用穿戴省力機具」,重量僅1.95公斤,使農友可減少5~6成肌力消耗,今年4月將量產上市。 

撰文、攝影/劉端雅

臺灣水果農作種類多樣化,有「水果王國」之美譽。不過,隨著臺灣人口老化,務農人口的平均年齡已經超過60歲,農業是一項日曬雨淋和繁重的「體力勞動」,而國內市面上非常缺乏應用在農業的輔具。

有鑒於此,獲得英國劍橋大學工程系博士學位,現為中山大學機械與機電工程學系副教授林韋至所領導的研究團隊,從2017年起,利用仿生長臂猿的概念,在農委會「智慧農業計畫」的支持下,花了3年時間,開發出輕便、無動力的「農用穿戴省力機具」,仿若「鋼鐵農夫」一般,使農友可減少5至6成肌力消耗,藉此降低手臂酸痛和疲勞,並提高工作效率。

「農用穿戴省力機具」已於今年1月21日技轉給欣農民企業行,今年4月首款輔具可量產上市。

目前市售只有去年自日本株式會社Innophys引進的穿戴型肌力服,其重量為3.8公斤,輔助力為25.5公斤力,適合應用在製造及農業等產業。


林韋至指出,利用複製長臂猿骨頭結構,模仿長臂猿擺盪時,肩關節的骨骼、筋、肌肉結構間的運動關係,提供支撐力,減少肌力消耗。 (攝影/劉端雅)


無動力、碳纖維材質重量僅1.95公斤

「農用穿戴省力機具」的重量僅有1.95公斤,甚為輕便,最適合需要抬起手臂的農活(主要以棚架式的農作物為主),平均可節省5至6成肌力消耗。 

林韋至說,當初的原型機主體架構是採用鋁合金,但經農友回饋建議改成使用高強度和輕巧的碳纖維材質,強度因此增強了3.8倍,重量卻減少50%,從原先的3.9公斤降至現有的1.95公斤。至於背帶則採用透氣及散熱較為良好的透氣網布,提升透氣及散熱效果。 

「除了輕巧和穿戴方便之外,無需具備馬達或電池,純粹依靠機械結構力量的方式運作,免除了在戶外工作時電力不足的困擾,極適合『走動式』的農活工作。」

林韋至進一步提到選材方面,「往往看似不起眼的細節,挑戰才是最困難的。」

他舉例,光是背帶材料,就跑了高雄、臺南和彰化等10家廠商。且由於碳纖維材質價格不便宜,加上開發階段只是少量生產,廠商不願意為此開設模組,只好一組一組加工,製造成本也變相加重。 

說服廠商生產成為最困難的部分,但林韋至仍排除萬難量產了100套,其中80套由農委會發放給桃園、臺中、臺南、高雄等各地農改場、產銷班的成員試用,以此測試機具的功效。

仿長臂猿骨頭結構省5至6成肌力

去年,「農用穿戴省力機具」臺灣「走透透」進行了42場田間應用說明與實測推廣,最北至新北市文山區,最南達屏東縣新埤鄉,最東至臺東縣卑南鄉。

「農用穿戴省力機具」可應用的農作物種類繁多,包括:葡萄、苦瓜、小果蕃茄、百香果、小黃瓜、釋迦、茶葉、香蕉、芭樂、水蜜桃、文旦、柑橘、芒果等。

但其中應用成熟、省力效果較佳的是葡萄、苦瓜、小果蕃茄、百香果、小黃瓜等藤蔓類的農作物。

林韋至解釋,棚架農作物,農友經常需要長時間抬高手臂進行摘除側芽和整蔓、疏果、剪枝等工作,導致忙碌了一整天,經常感覺手臂和腰部酸痛。但使用「農用穿戴省力機具」可以幫助農友撐住手臂,減少肌力消耗。

一位嘉義縣太保市福嘉農場的農友就形容,「就像游泳時戴游泳圈的效果一樣,有『浮力』支撐手臂,使用後,手臂和腰部較不酸痛。」 

為何具有浮力?林韋至說明,人體的關節和肌肉會退化,相比之下,長臂猿經常晃蕩,並且力量大,卻不會出現手臂退化的現象。 

因此,他複製長臂猿骨頭結構,模仿長臂猿擺盪時,肩關節的骨骼、筋、肌肉結構間的運動關

係,提供支撐力,減少肌力消耗,從而開發出「農用穿戴省力機具」。

農友指出,使用省力機具就像游泳時戴游泳圈的效果一樣,有『浮力』支撐手臂,使用後,手臂和腰部較不酸痛。 (攝影/劉端雅)

>>本文節錄自《環球生技月刊》Vol. 83

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