주요 농작업에 따른 농업용 트랙터의 부하율 분석

김완수 ( Wan-soo Kim ) , 김용주 ( Yong-joo Kim )  한국농업기계학회, 한국농업기계학회 학술발표논문집 [2021] 제26권 제1호, 78(총1페이지)

최근 전 세계적으로 다양한 환경 문제로 인하여 배출가스 허용 기준을 강화하고 있다. 이동오염원은 국내 미세먼지 발생 원인의 28%를 차지하며, 이 중 농업기계가 속하는 비도로이동오염원은 16%로 높은 비율을 차지하고 있다. 주요 오염원별 배출량은 국가 대기보전 정책을 수립하기 위해 중요하게 사용되며, 배출량 분석을 위해서는 국가 고유 배출 계수 개발이 요구된다. 농업기계의 경우 이때까지 배출계수 개발 등과 관련된 연구는 전무한 실정으로, 연간 사용비율이 가장 높은 트랙터를 우선대상으로 고려하여 배출계수 개발에 관한 연구를 수행하는 것이 필요하다. 특히, 배출계수 개발을 위해서는 출력 범위, 작업기 종류, 작업 조건 등 다양한 변수 조건을 고려한 부하율 산출이 필수적이나, 기존에는 이러한 변수 고려 없이 부하율을 0.48로 일괄 적용하고 있으므로 실 부...

TAG 농업용 트랙터, 엔진출력, 부하율, 평균출력비율, 농작업

트랙터 로타베이터 공진회피 주파수 해석

김정민 ( Jeong-min Kim ) , 강대식 ( Dae-sik Kang ) , 이충호 ( Choong-ho Lee )  한국농업기계학회, 한국농업기계학회 학술발표논문집 [2021] 제26권 제1호, 79(총1페이지)

로타베이터는 트랙터의 PTO 축에 연결하여 사용하기 때문에 이를 이용하여 농작업을 시작할 때와 이동할 때 메인 프레임에 대한 안전성을 검토하여야 한다. 경운작업 시 경운날이 회전 작업을 하면서 견인부하가 발생하여 메인 프레임에 영향을 미치기 때문에 메인 프레임의 진동해석을 통하여 적정 부하 확인 및 안전성을 검토하였다. Solidworks를 통해 해석을 진행하였고, 제초날의 물성치에 대한 고유진동수를 분석하기 위해 탄성계수 (K=2100Mpa)를 단위환산한 값은 214100㎏f/㎟이고, 로터베이터의 질량은 20kg이다. 이에 따른 고유주파수는 W_n=sqrt {{k} over {m}} =sqrt {{214100} over {20}} =16.47Hz로 도출되었다. 해석 결과 모드넘버(1,3,4,5) 는 주기적으로 결과가 나타났기에 고유진...

TAG 로터베이터, 경운날, 회전부, 고유진동해석

자율주행 트랙터를 위한 적응형 확장칼만필터를 기반의 저가형 GNSS/INS 센서 시스템 기초 연구

전찬우 , 김학진 , 최동석 , 윤창호 , 박승진 , 황예빈  한국농업기계학회, 한국농업기계학회 학술발표논문집 [2021] 제26권 제1호, 83(총1페이지)

농촌인구의 감소, 급속한 고령화로 1인당 경작 규모가 증가 됨에 따라 농기계산업 및 학계는 부족한 일손을 효과적으로 대체하며, 농작업 효율성 증대가 가능한 자율농작업 트랙터 연구에 노력을 기울이고 있다. 자율작업 트랙터가 현장 적용되기 위해서는 안정화된 위치 및 방향각 정보수집 기술 개발이 필수적이지만, 경제성이 확보되며 주행 환경변화가 잦은 노지 환경에서 저속으로 수행되는 농작업에 적합한 항법 시스템 개발에 어려움이 있다. 본 연구에서는 자율작업 트랙터용 저가 항법 시스템을 위한 GNSS/INS 센서 융합 기술 기초 연구를 수행하였다. GNSS와 INS 센서 융합 알고리즘은 차량 기구학 모델 기반의 약결합 확장 칼만 필터(loosely coupled entended kalman filter)를 사용하였으며, 위치 및 방향각 추정 시 다양한 농작업 주행...

TAG 자율작업 트랙터, 센서 융합, GNSS, INS, 적응형 확장 칼만 필터

양봉 사양 관리용 다기능 운반차 적재함 개발

왕평안 ( Pingan Wang ) , 한웅철 ( Xiongzhe Han ) , 손영선 ( Youngsun Son ) , 석지후 ( Jihoo Seok ) , 모창연 ( Changyeon Mo ) , 김동원 ( Dongwon Kim ) , 김준호 ( Joonho Kim ) , 정원기 ( Wonki Chung )  한국농업기계학회, 한국농업기계학회 학술발표논문집 [2021] 제26권 제1호, 84(총1페이지)

현재 국내 양봉업자들은 양봉의 운반, 관리 등을 대부분 수작업으로 진행하고 있으며, 양봉업 종사자의 연령대가 대부분 고령이기 때문에 노동시간을 줄이고, 벌들을 효율적으로 관리하기 위해 양봉 사양 관리용 이동 보조 장치 개발이 필요하다. 본 연구에서는 벌통의 식별, 운반, 운송 등 기능을 갖춘 전기 충전 기반의 벌통 운송용 이동 장비를 구현한다. 실험 초기 단계에서는 춘천시 주변 다수 양봉장에 방문하여 양봉장의 환경구조와 현재 사용 중인 이동 양봉장치에 대해서 구체적인 수요를 조사하였다. 다양한 양봉장의 규모 크기를 고려하여 최종적으로 소형 전동무한궤도운반차(LNS-T500)를 본 연구의 양봉 사양 관리용 이동 플랫폼으로 선정하였다. 기존의 단층 적재함 구조에서 다층구조로 설계하여 전개할 수 있는 소비 및 벌통 전용 적재함을 개발하였다. 시뮬레이션 정...

TAG 양봉장 조사, 소비 및 벌통 전용 적재함, 양봉 사양 관리용 이동 장비, 벌통 관리 자동 보조 장치

Measurement and analysis of soil mechanical properties: according to grouser effects

김지태 ( Ji-tae Kim ) , 임동우 ( Dongu Im ) , 최혁진 ( Hyuek-jin Choi ) , 오재원 ( Jae-won Oh ) , 박영준 ( Young-jun Park )  한국농업기계학회, 한국농업기계학회 학술발표논문집 [2021] 제26권 제1호, 85(총1페이지)

노외차량(Off-road vehicle)은 주행 시 토양에 수직응력과 전단응력을 가하게 된다. 수직응력은 차량의 자체 하중과 접지면적에 의해 결정되며, 차량의 운동저항(Motion resistance)으로 발생한다. 전단응력은 수직응력과 주행장치-토양의 역학적 상호작용에 의해 결정되며, 차량의 추진력(Thrust)으로 발생한다. 발생한 추진력과 운동저항의 차이를 통해 차량의 주행성능을 평가할 수 있다. 따라서, 노외차량의 주행성능을 예측하기 위해선 노외차량으로부터 수직응력과 전단응력을 받는 토양의 강도 및 주행성능에 영향을 미치는 역학적 특성을 측정해야 한다. 본 연구에서는 해안가에서 주행하는 차량의 주행장치-토양의 역학적 상호작용을 분석하기 위해 bevameter 전단시험을 수행하였다. 또한, 그라우저(Grouser)가 전...

TAG 베바미터, bevameter, 그라우저, grouser, 전단응력-전단변위, 관계, Shear, stress-slip, displacement, relationship, 주행장치, running, gear

Magic formula를 이용한 트랙터 타이어-아스팔트의 견인력 예측 모델 개발

김지태 ( Ji-tae Kim ) , 안다빈 ( Da-vin Ahn ) , 김경대 ( Kyeong-dae Kim ) , 조승제 ( Seung-je Cho ) , 박영준 ( Young-jun Park )  한국농업기계학회, 한국농업기계학회 학술발표논문집 [2021] 제26권 제1호, 86(총1페이지)

차량의 주행성능은 차량의 주행장치와 노면의 역학적 상호작용에 의해 결정된다. 농업용 트랙터(이하 트랙터)는 주로 농지에서 농작업 시 운용되기 때문에 트랙터 주행성능(견인력, 견인효율) 예측에 관한 연구는 트랙터 타이어-토양의 역학적 상호작용에 초점을 두고 수행되었다. 하지만, 트랙터는 농작업 이외에도 이동, 운송 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며 아스팔트 도로 위를 주행하는 경우도 빈번히 발생한다. 하지만, 트랙터 타이어-아스팔트의 역학적 상호작용에 관한 연구결과는 미비한 실정이며, 아스팔트 위를 주행하는 트랙터의 주행성능 예측은 승용 차량 타이어-아스팔트의 역학적 상호작용을 통하여 수행되고 있다. 따라서, 아스팔트 도로 위를 주행하는 트랙터의 안정성 및 주행성능 예측을 위해서 트랙터 타이어-아스팔트의 역학적 상호작용에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에...

TAG 농업용 트랙터, agricultural tractor, 아스팔트, asphalt, 견인력, drawbar pull, 타이어, tire, 매직 포뮬러, magic formula

차량의 자갈로 주행성능 예측을 위한 자갈의 이산요소모델

임동우 ( Dongu Im ) , 김지태 ( Ji-tae Kim ) , 한현우 ( Hyun-woo Han ) , 최혁진 ( Hyuek-jin Choi ) , 오재원 ( Jae-won Oh ) , 박영준 ( Young-jun Park )  한국농업기계학회, 한국농업기계학회 학술발표논문집 [2021] 제26권 제1호, 87(총1페이지)

자갈로는 아스팔트 포장 도로에 비해 낮은 수준의 마찰 특성을 가진다고 보고되고 있다. 특히, 경사로에서 자갈은 구름 운동이 발생하게 되며 그에 따라 주행 중 슬립이 발생하게 된다. 이는 차량의 동력손실과 더불어 안정성(stability)에 악영향을 미친다. 본 연구에서는 차량의 자갈로 주행성능을 예측하기 위해 자갈의 이산요소모델을 개발하였다. 이산요소법(discrete element method)은 접촉 이론을 바탕으로 입자와 입자, 입자와 기계장치와의 접촉력을 계산하는 수치해석법이다. 실제와 유사한 입자의 역학적 특성을 시뮬레이션 모델에 반영하기 위해서는 입자의 형상, 밀도, 크기 등의 macro parameters와 Young’s modulus, Poisson’s ratio, 마찰계수 등의 micro parameters를 정확하게 정의해야 한...

TAG 자갈, Gravel, 이산요소법, DEM, 노외차량, Off road vehicle

차량형 로봇 플랫폼을 이용한 농기계의 상위 제어기 평가 방법 개발

윤창호 ( Changho Yun ) , 김학진 ( Hak-jin Kim ) , 전찬우 ( Chan-woo Jeon ) , 강민석 ( Minseok Gang ) , 황예빈 ( Ye Been Hwang ) , 박승진 ( Seung-jin Park )  한국농업기계학회, 한국농업기계학회 학술발표논문집 [2021] 제26권 제1호, 88(총1페이지)

프로토타입 테스트 또는 컴퓨터 시뮬레이터는 자율주행 농기계 개발의 설계 프로세스를 줄이기 위해 중요한 요소이다. 컴퓨터 시뮬레이터의 경우에는 자율주행용 상위 제어기를 개발을 위해 농업환경에서 외부 요인을 물리적 특성 반영하는 데 어려움을 겪어 왔다. 이 연구는 위치 결정, 내비게이션 및 추적의 실증적 솔루션을 개발하기 위해 모바일 로봇 플랫폼을 사용하여 농기계의 프로토타입 시스템의 구성을 통해 자율주행 상위 제어기를 평가하는 방법을 제시합니다. ERP 42는 전륜 조향 드라이브와 차동 기어가 있는 모터 동력을 이용한 4륜 구동형 자율주행 로봇 플랫폼으로서 상위 제어기에서 내려주는 조향각, 속도, 브레이크 명령을 시리얼 통신을 통해 수행하도록 설계되어 있습니다. 연구에서 자체적으로 구성된 상위 제어기는 GNSS 수신기, 관성 측정 장치 및 비전 센서로 이뤄...

TAG 자율주행, 상위 제어기, 프로토타입 테스트, 경로생성 및 추종, 인터페이스

다목적 농작업기계의 평지주행 전도/전복 안정성 분석

장문경 ( Moon-kyeong Jang ) , 황석준 ( Seok-joon Hwang ) , 남주석 ( Ju-seok Nam )  한국농업기계학회, 한국농업기계학회 학술발표논문집 [2021] 제26권 제1호, 89(총1페이지)

2018년 국내에서 발생한 195건의 트랙터 사고 중 사망사고는 전체의 64.1%로 원인은 전도/전복에 의한 것으로 나타났다. 이에 따라, 사고율을 감소시키기 위해 대형 농작업기계의 전도 및 전복에 대한 안전성 분석이 필요하다. 본 연구에서는 다양한 작업기의 견인, 탑재 및 장착이 가능하여 한 대의 기체로 다양한 작업을 수행할 수 있는 다목적 농작업기계를 대상으로 평지주행 시 측방전도 및 후방전복에 대한 안전성을 분석하였다. 다목적 농작업기계의 물리적 특성을 고려하여 자유물체도를 구성하고 전도/전복에 대한 이론적 분석을 수행하였다. 또한, 다목적 농작업기계의 실치수와 물성치를 반영한 3D모델링을 수행하여 시뮬레이션 모델을 구성하였다. 공인성능시험을 통해 도출된 최소선회반경과 정적횡전도각을 이용하여 시뮬레이션 모델을 검증하였다. 측방전도에 대한...

TAG 다목적 농작업기계, 안전성 분석, 측방전도, 후방전복

기온이 정식작업의 농작업 스트레스에 미치는 영향 분석

황석준 ( Seok-joon Hwang ) , 장문경 ( Moon-kyeong Jang ) , 남주석 ( Ju-seok Nam )  한국농업기계학회, 한국농업기계학회 학술발표논문집 [2021] 제26권 제1호, 90(총1페이지)

전세계적으로 농업은 고위험 직업군 중 12번째로 스트레스가 높은 직업이며, 이는 가혹한 작업환경 및 높은 노동강도에 기인한다. 본 연구에서는 뇌파측정 및 분석을 통해 정식기를 활용한 정식작업에서의 온도에 따른 농작업 스트레스를 분석하였다. 뇌파는 뇌의 미세한 전기적 활동을 나타내며 주파수의 범위에 따라 델타파(0 ~ 4 Hz), 세타파(4 ~ 8 Hz), 알파파(8 ~ 13 Hz), 베타파(13 ~ 30 Hz), 감마파(30 ~ 50 Hz)로 분류된다. 각각의 뇌파는 집중, 긴장 및 각성상태의 유무에 따라 세기가 변화하는데, 뇌파 세기 변화를 분석하여 작업자가 받는 스트레스의 정도를 정량적으로 표현할 수 있다. 정식기를 통해 정식작업을 수행하는 피실험자를 대상으로, 뇌파측정장치를 활용하여 휴식상태 및 농작업상태에서의 뇌파를 온도조건별로 각각 측정하여 스트레...

TAG 기온, 뇌파, 농작업 스트레스, 정식작업

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