ปัจจุบันภาคเกษตรกรรมไทย ประสบปัญหาการขาดแคลนแรงงานและใช้จ่ายแรงงานสูง โดยเฉพาะการทำเกษตรกรรมมันสำปะหลัง ยังไม่มีเครื่องจักรที่ใช้สำหรับสับเหง้ามันฯ แทนแรงงานคน นักศึกษาวิศวกรรมเกษตร นำโดย…นายกิตติเชษฐ์ สิริพันธุ์ภัค นายณัฐวัตร ศรีสุขขี และนางสาวสรารัตน์ สุภาเฮือง โดยมี…ผศ.ดร.เสรี วงส์พิเชษฐ เป็นอาจารย์ที่ปรึกษาโครงงาน จึงได้พัฒนา ชุดกลไกจับยึดและสับเหง้ามันสำปะหลัง สำหรับเครื่องสับเหง้ามันสำปะหลัง แบบกึ่งอัติโนมัติ ขึ้น เพื่อช่วยแก้ปัญหาขาดแคลนแรงงานและใช้แรงงานราคาสูงในภาคการเกษตรของไทย ซึ่งจะส่งผลโดยตรงต่อผลกำไรในการทำเกษตรกรรมมันสำปะหลังไทย
การพัฒนาชุดกลไกจับยึดและสับเหง้ามันสำปะหลังนี้ จากการศึกษารูปทรงและขนาดของต้นมันสำปะหลังก่อนสับ พบว่า สามารถจำแนกรูปทรงลำต้นได้ 6 กลุ่ม ประกอบด้วย S11, S12, S13, S2, S3 และ X ( ดูภาพประกอบ ) ในการศึกษาครั้งนี้ ได้ พัฒนากลไกสำหรับการสับเหง้ากลุ่ม S11, S12 และ S13 ( ดูภาพประกอบ )และศึกษาขนาดของลำต้นสำหรับใช้ในการออกแบบชุดจับยึดและสับเหง้ามัน ฯ พบว่า เส้นผ่านศูนย์กลางชุดจับยึดและสับเหง้ามันฯ 5.50 และ 5.63 cm. ตามลำดับ ระยะระหว่างจุดศูนย์กลางชุดกลไกถึงก้าน กระทุ้ง 20.50 cm. ความสูงของชุดจับยึดและใบมีดรวมกันไม่เกิน 9.67 cm. มีพื้นที่สำหรับป้อนต้นมันฯ กว้าง 41.00 cm. ยาว 41.00 cm. และสูง 37.00 cm. ชุดจับกลไกที่ออกแบบ สามารถปรับขนาดความกว้างได้ โดยให้ชุดจับยึดอยู่ด้านบน และชุดสับอยู่ด้านล่าง ทำการสับแยกหัวมันฯ โดยให้ชุดสับเคลื่อนที่ลงในแนวดิ่ง ในขณะที่ชุดจับยึดกับต้นมันฯอยู่นิ่ง จากการทดสอบการทำงาน พบว่า ใช้แรง สับเฉลี่ย 2.16 kN และมีเปอร์เซ็นต์หัวมันฯที่สับไม่หมดโดยเฉลี่ย 15.60 เปอร์เซ็นต์ ชุดทดสอบทำงานได้ดีกับต้นมันฯกลุ่ม S12 และ S13 เนื่องจากต้นมันฯทั้ง 2 กลุ่มมีกิ่งแตกออก ซึ่งใช้ในการประคองและค้ำต้นมันไม่ให้เกิดการลื่นไถลในขณะทำการสับ
วิธีการศึกษาและลำดับขั้นตอนการศึกษา เริ่มจากศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของลำต้น เหง้า และรูปทรงของหัวมันสำปะหลัง เพื่อใช้เป็นข้อมูลในการออกแบบกลไก การศึกษาวงจร ดังนี้
- การเตรียมดิน > การปลูก > การบำรุงรักษา > การเก็บเกี่ยว (อดีตใช้แรงงาน สิ้นเปลืองเวลา ค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูง ส่งผลถึงคุณภาพ ปริมาณผลผลิต และผลกำไรของเกษตรกร )
- การขุด > การรวมกอง > การสับเหง้า > ขนขึ้นรถบรรทุก
จากนั้น จึงทำการศึกษา สำรวจ และจำแนกรูปร่างของลำต้นมันสำปะหลังและศึกษาลักษณะทางกายภาพ ต่อด้วยการศึกษาแรงที่ใช้ในการจับยึด ศึกษาความสามารถในการรับแรงกดของลำต้นมันฯ ถึงขั้นตอนการออกแบบหลักการทำงานและการออกแบบสร้างกลไกโดยใช้หลักการทำงานเหมือนกับเครื่องเจาะกระแทก ประกอบด้วย ชุดจับยึด และชุดสับเหง้าหัวมันฯ กลไกมีลักษณะเหมือนกลไกที่จับคอนเดนเซอร์ และเฉือนขอบด้านล่าง ชุดสับทำมุม 45 องศา จากแนวดิ่งเพื่อใช้เป็นคมมีด
จากการศึกษาพบว่า ชุดกลไกจับยึดและสับเหง้ามันฯ ที่ออกแบบนี้ สามารถใช้งานได้อย่างดีกับเหง้ามันและต้นมันที่มีกิ่งเป็นตัวช่วยค้ำ เพื่อไม่ให้ต้นมันเกิดการลื่นไถล แต่ชุดพัฒนาฯ ยังมีข้อจำกัดและปัญหาบางประการไม่สามารถตัดหัวมันสำปะหลังที่แผ่ออกในลักษณะแนวดิ่ง และเนื่องจากใบมีดมีลักษณะเป็นแบบคีมคีบ ทำให้หัวมันสำปะหลังบางส่วนไม่ถูกตัด เกิดความสูญเสียจากหัวมันสำปะหลังที่ยังติดอยู่กับเหง้า ซึ่งจะได้มีการศึกษาพัฒนาแก้ไขข้อจำกัดบางประการนี้ต่อไป
สำหรับ การศึกษาพัฒนาชุดกลไกจับยึดและสับเหง้ามันสำปะหลังนี้ เป็นผลงานชนะเลิศประเภทพัฒนาองค์ความรู้ จากการจัดประกวดโครงงานนักศึกษา ครั้งที่ 20 ซึ่งคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น จัดขึ้นเป็นประจำทุกปี เพื่อเป็นเวทีให้นักศึกษา เผยแพร่จัดแสดงผลงานการศึกษาของนักศึกษาเอง