Journal Search Engine
Search Advanced Search Adode Reader(link)
Download PDF Export Citaion korean bibliography PMC previewer
ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.54 No.5 pp.117-125
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2020.54.5.117

Development of Working-type Simple Power Cart for Fruit Harvesting

Seok-Joon Hwang, Jeong-Hoon Kim, Ju-Yeon Lee, Ju-Seok Nam*
Dept. of Biosystems Engineering, College of Agriculture and Life Sciences, Kangwon National University, 1 Kangwondaehak-gil, Chuncheon, Gangwon-do, 24341, Korea
*Corresponding author: Ju-Seok Nam Tel: +82-33-250-6497 Fax: +82-33-259-5561 E-mail: njsg1218@kangwon.ac.kr
July 22, 2020 September 4, 2020 October 12, 2020

Abstract


The harvesting work in orchard is a major work with the high labor load, and the required labor for loading and transporting fruit is huge. In this study, the working-type simple power cart that can be used for loading and transporting is developed. Moving speed and loading capacity of the power cart were selected considering of requirements of orchard farmers. Accordingly, the main components of the power cart were selected and the power transmission path was analyzed. The performance test was conducted and structural analysis was performed using commercial software. The working-type simple power cart is capable of moving forward and backward, and it can adjust the moving speed from 0 to 1 m/s using the motor controller. The maximum loading capacity is 500 kg. The developed working-type simple power cart is expected to reduce the labor load and increase the work efficiency required for the harvesting work in orchard.



열매 수확물 운반을 위한 간이형 보행 동력운반차 개발

황 석준, 김 정훈, 이 주연, 남 주석*
강원대학교 농업생명과학대학 바이오시스템공학과

초록


과수농가에서 수행되는 수확작업은 노동부하가 큰 주요작업으로 수확된 과실의 적재 및 운반작업에 소모되는 노동력이 크다. 본 연구에서는 과수농가를 대상으로 수확된 열매의 적재 및 운반작업에 사용 가능한 간이형 보행 동력운반차를 개발하였다. 과수 농민들의 요구조건을 고려하여 동력운반차의 이동속도 및 적재 용량을 선정하였다. 이에 따라, 동력운반차의 주요 구성요소를 선정하고 동력전달경로를 분석하였다. 또한, 개발된 동력운반차의 성능시험을 수행하였으며 상용 소프트웨어를 활용하여 구조해석을 수행하였다. 설계된 간이형 보행 동력운반차는 전·후진이 가능하고 이동속도는 최대 1 m/s이며, 최대적재용량은 500 kg이다. 본 연구에서 개발된 간이형 보행 동력운반차를 활용하면 농민들의 작업효율을 높이고 신체적인 부담을 경감시킬 수 있을 것으로 판단된다.



    Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs
    320001-4

    서론

    과수농가에서 수행되는 수확작업은 계절성을 띄며, 많은 노동력 과 전문성이 필요한 주요작업이다. 이에 따라, 수확작업에 소모되 는 노동력 절감을 위해 수확기 개발 및 지원사업이 지속적으로 수행되고 있다(Han et al., 2015). 농산업 인력지원센터는 수확시 기에 과수농가를 대상으로 전문인력을 파견하지만, 주로 대농의 인력 수요에 집중하고 있어 소·중규모의 농가에서는 인력 수급이 어려운 실정이다(Kim et al., 2014). 또한, 농촌인구의 고령화 및 여성화가 진행됨에 따라 노동력 부족현상이 발생하고 있으며 작업 자의 정신적·육체적 부담이 가중되고 있다(Chae et al., 2011). 이 에 따라, 기계화율을 제고하기 위한 연구가 수행되고 있으나 구매 여력이 낮은 소·중농가에는 농기계 보급이 어려운 실정이다(Nam et al., 2018;Yoo et al., 2018). 따라서 농촌의 현실을 고려하면, 수확작업의 편의성 및 효율성을 증대하기 위해 직접 노동력을 지원 해주는 사업보다는 소·중농에도 자체적으로 운용이 가능한 저렴한 농기계의 연구개발이 요구된다.

    최근 과수농가에서는 신소득 과수에 대한 관심이 높아지고 있으 며, 이에 따라 기능성 소과류 재배량이 매년 점진적으로 증가하고 있다(Kim et al., 2013). 소과류는 열매의 크기가 작고 과실이 많은 특성 때문에 수확작업 시 진동형 열매수확기가 주로 사용된다(Kim et al., 2017). 이때, 수확작업은 진동형 열매 수확기를 이용해 열매 를 낙하시키는 작업과 낙하된 열매를 수집하는 작업 및 수집된 열매를 저장고로 운반하는 작업이 동시에 수행된다. 작업자는 수확 작업이 진행되는 동안, 약 12 kg의 중량을 가진 진동형 열매수확기 를 들고 이동해야 한다. 이에 따라 발생하는 노동부하는 작업자에 게 근골격계질환을 유발할 수 있으며 작업능률을 저하시킨다(Kim et al., 2005). 또한, 과도한 노동부하는 수확작업 중에 발생하는 안전사고를 증가시킨다(Kim et al., 2009). 이러한 문제점을 해결 하기 위해 작업자가 이동하는 구간에는 진동형 열매수확기를 거치 할 수 있으며, 수확된 열매의 적재 및 운반이 동시에 가능한 간이형 보행 진동운반차 개발이 필요하다.

    국내 과수농가에서 주로 사용되고 있는 동력운반차는 운전자의 탑승여부에 따라 보행형과 승용형으로 분류되며, 주행부의 작동방 식에 따라 바퀴형과 무한궤도형으로 분류된다. 보행형 동력운반차 는 승용형 대비 지상고가 높고 기체 폭이 좁아 과수원 주행과 운반 작업에 용이하지만 고중량의 수확물 적재가 어렵다는 단점이 있다. 승용형 동력운반차는 덤프형 적재구조를 적용 가능하여 하역작업 이 용이하며, 고중량의 수확물을 적재할 수 있는 장점이 있지만, 상대적으로 가격이 비싼 단점이 있다(Nongsaro, 2020). 2019년 기준, 국내에서 시판되는 농업용 동력운반차의 가격은 약 900 ~ 1,000만원으로 상대적으로 고가이며 적재용량은 500 ~ 1,000 kg 의 중대형급이 대부분이다. 2020년부터 농업용 동력운반차의 적재 용량 검정기준을 기존 300 kg에서 100 kg으로 완화하여 구매여력 이 낮은 소·중농가에 보급이 가능한 소형급 동력운반차 개발이 가 능하다(MGL, 2020;Shin, 2012). 따라서, 국내 소·중농가들의 동 력운반차 구매 여력과 작업환경 등의 조건을 고려하면, 기체의 폭 이 좁아 과수원에서의 주행과 운반작업에 유리하고 상대적으로 저 렴한 바퀴가 적용된 보행형 동력운반차가 효용성이 높을 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 과수농가에서 수확된 열매의 적재 및 운반작업에 사용 가능한 간이형 보행 동력운반차를 개발하였다.

    재료 및 방법

    1. 주요 기계요소 선정 방안

    1.1 동력원

    최근 탄소배출 저감을 위해 농업기계에 전기 모터 및 태양광 모듈 등을 적용한 연구가 수행되고 있다(Kang et al., 2018;Lim et al,. 2019;Park et al., 2019). 따라서, 본 연구에서는 유해가스 배출이 없고 낮은 출력에도 일정한 토크를 유지할 수 있는 DC모터 를 선정하여 간이형 보행 동력운반차에 적용하였다. DC모터 선정 과정에서 동력운반차의 사양과 주행조건 등의 요인이 고려되어야 한다. DC모터의 정격출력은 요구되는 추진력과 주행속도를 고려 하여 결정할 수 있으며, 추진력은 구름저항력, 공기저항력, 등판저 항력, 가속저항력, 견인저항력의 합으로 계산된다. 이때, 동력운반 차의 주행조건과 작업환경을 저속, 등속주행 및 평지로 가정하였으 며, 별도의 견인되는 요소는 없다. 따라서, 공기저항력, 등판저항력, 가속저항력 및 견인저항력은 무시하였다. 추진력에는 구름저항력 만 포함되며 식 (1)을 통해 결정할 수 있다(Gillespie TD, 2004).

    F = μ × m × g
    (1)

    Where,

    • F = Thrust force, N

    • μ = Rolling resistance coefficient

    • m = Weight of the power cart, kg

    • g = Gravitational acceleration, m/s2

    • 요구조건을 만족하는 DC모터의 정격출력은 추진력과 주행속도 를 고려하여 식 (2)를 통해 도출할 수 있다.

      P r a t e d = F × υ
      (2)

    Where,

    • Prated =Rated output of DC motor, W

    • v = Moving speed, m/s2

    1.2 스프로켓 및 체인 선정

    간이형 보행 동력운반차의 동력전달장치로 스프로켓-체인을 선 정하였다. DC모터의 출력축과 바퀴축의 입력축에 각각 스프로켓 -1과 스프로켓-2를 설치하고 체인을 통해 동력을 전달할 수 있다. 스프로켓-1 및 스프로켓-2의 잇수는 감속비를 고려하여 결정된다. 또한, 각 스프로켓의 중공축 직경은 각각 DC모터의 출력축 직경 및 바퀴축 직경을 고려하여 선정할 수 있다. 체인의 링크수는 스프 로켓 간의 축간거리, 각 스프로켓의 잇수 및 체인의 피치 등을 고려 하여 식 (3)을 통해 결정할 수 있다(Tsubakimoto chain, 2013).

    L = 2 · c p + Z + Z 2 + p · ( | Z Z | 2 π ) c
    (3)

    where,

    • L = Number of chain link

    • c = Wheel space between sprocket-1 and sprocket-2, mm

    • p = Pitch of chain, mm

    • Z = Teeth number of sprocket-1

    • Z′ = Teeth number of sprocket-2

    1.3 배터리 선정

    동력운반차에 적용되는 베터리의 용량을 선정하기 위해서는 작 업시간 및 DC모터를 구동하는데 소모되는 구동전류가 고려되어야 한다. 따라서, 베터리의 용량은 식 (4)을 통해 결정할 수 있다.

    C = A × V × t
    (4)

    where,

    • C = Capacity of battery, W

    • A = Consumed rated current per hour in DC motor, Ah

    • V = Rated voltage of DC motor, V

    • t = Working time, hr

    1.4 모터 컨트롤러

    동력운반차의 전·후진 및 속도 조절을 위해 모터 컨트롤러를 사용하였다. 모터 컨트롤러는 전기식의 제어장치가 있어 DC모터 출력축의 방향제어와 속도제어가 가능하다. 모터 컨트롤러는 DC 모터의 구동전압 및 구동전류를 고려하여 선정할 수 있다.

    2. 간이형 보행 동력운반차 설계방안

    진동형 열매수확기를 이용하는 수확작업은 열매를 낙하시키는 작업과 낙하된 열매를 수집하는 작업 및 수집된 열매를 저장고로 운반하는 작업으로 분류된다(Fig. 1). 간이형 보행 동력운반차는 이동 간에 진동형 열매수확기를 거치할 수 있으며, 수집된 열매를 적재하고 저장고로 운반할 수 있어야 한다. 따라서, 동력운반차의 목적상 다음 사항들을 고려하여 구성요소들을 선정해야 한다.

    • (1) 작업자의 노동부하를 감소하기 위해 차량의 자동주행이 가 능해야 한다.

    • (2) 작업의 편의성을 위해 차량의 전진/후진 및 속도 조절이 가능해야 한다.

    • (3) 진동형 열매수확기를 적재할 수 있는 거치대가 필요하다.

    • (4) 수집된 열매를 적재하기 위해 두 개 이상의 열매 수집함을 탑재할 수 있어야 한다.

    3. 동력전달경로 분석

    간이형 보행 동력운반차의 동력전달경로를 분석하였다. 전체 동 력전달장치 및 경로는 Fig. 2와 같다. 동력원인 DC모터의 출력은 체인-스프로켓을 통해 바퀴축으로 전달된다. 이때, DC모터 출력축 은 모터드라이브의 PWM제어를 통해 회전속도가 변화한다. 동력 전달경로의 정확한 분석을 위해 각 동력전달장치에서의 속도비를 도출하였다. DC모터 출력축의 회전속도에 따른 요소별 회전속도 를 측정하여 각각의 동력전달장치의 속도비를 도출하였다. 측정 기구로는 타코미터(TESTO 470, TESTO, Lenzkirch, Germany) 를 사용하였고 제원은 Table 1과 같다.

    4. 성능시험 수행 방안

    주행 성능을 평가하기 위해 속도의 변화를 시험요인으로 설정하 여 성능시험을 수행하였다. 성능시험은 동력운반차의 이동속도 변 화를 시험요인으로 설정하여 수행하였다. 콘크리트와 노지에서 각 각 성능시험을 수행하였으며 실험한 노지의 성분을 알아보기 위해 토양 함수율 측정 및 미농무성법을 고려한 토양 분류를 수행하였 다. 토양 샘플러를 이용하여 노지 중 임의로 선정한 6곳에서 토양 을 채취하였다. 오븐법(Oven method)을 통해 채취된 토양의 수분 함량을 측정한 결과, 함수율은 11.51%로 나타났다. 또한, 토입자 의 크기 분포에 따라 토양을 분류한 결과, 실험에 이용된 노지는 식토(clay) 0.09%, 미사토(silt) 1.85%, 사토(sand) 98.06%로 사 토(sand)인 것으로 나타났다.

    5. 정적안전도 분석

    상용 구조해석 프로그램(Inventor, Autodesk, USA)을 사용하 여 적재 하중이 가해졌을 때 간이형 보행 동력운반차의 안전도를 분석하였다. 상용 구조해석 프로그램은 구조물에 가해지는 하중과 안전도를 도출하기 위한 연구에 이용되고 있다. 정적 구조해석을 위해 간이형 보행 동력운반차의 3D모델링을 수행하였다. 동력운 반차의 차체 프레임은 알루미늄(A6063-T5)재질로 구성되며, 정적 구조해석에 적용된 물성치는 Table 2와 같다.

    결과 및 고찰

    1. 간이형 보행 동력운반차 개발

    개발된 간이형 보행 동력운반차의 모습은 Fig. 3과 같다. 동력운 반차의 주요 구성요소는 열매수집함 거치대, 진동형 열매수확기 거치대, 전/후륜, 컨트롤 박스, 전류차단기 및 동력원 등이며 주요 제원은 Table 3과 같다. 열매수집함 거치대(fruit collecting box holder)의 길이(L)는 460 mm, 폭(W)은 635 mm, 높이는 600 mm 이다. 따라서 과수농가에서 대표적으로 활용되는 열매수집함(콘티 박스)를 최대 두 개까지 적재할 수 있다. 적재 및 하역작업이 용이 하도록 사면을 개방하여 설계하였다. 진동형 열매수확기 거치대 (vibrating harvester holder)는 소과류 열매를 수집하는데 활용되 는 진동형 열매수확기를 거치할 수 있는 요소이다. 거치대의 길이 (L) 및 폭(W)의 크기는 각각 460 mm 및 635 mm로 진동형 열매수 확기의 크기를 고려하여 설계하였다. 전/후륜(front/rear wheel)은 일반 고무타이어에 비해 허용 하중이 높아 내구성이 우수한 우레탄 소재의 바퀴를 동력운반차에 적용하였다. 총 네 개의 우레탄 바퀴 가 사용되었으며, 후륜은 힌지를 적용하여 조향이 가능하고 전륜은 별도의 조향 없이 직선 주행만 가능하도록 프레임에 고정하였다. 컨트롤 박스(control box)는 속도조절레버, 전・후진 장치 등이 장 착되어 있어 작업자가 동력운반차 주행 중에도 손쉽게 동력운반차 를 작동할 수 있다. 속도조절레버를 통해 이동속도를 조절할 수 있다. 또한, 전・후진 제어장치를 통해 주행 방향을 조절할 수 있다. 전류차단기(current breaker)는 전류차단기의 온·오프 설정을 통해 정지상태에서의 대기전력 소모를 방지할 수 있다. 동력원(power source)은 동력운반차의 동력원으로 DC모터를 선정하였으며, 모 터 컨트롤러를 적용하여 DC모터 출력축의 회전속도 및 회전방향 을 제어할 수 있도록 하였다.

    2. 주요 기계요소 선정 결과

    2.1 동력원

    농업에서 이용되는 동력운반차의 평균 이동속도가 약 3 ~ 4 km/h 인 것을 고려하여 간이형 보행 동력운반차의 이동속도는 0.85 m/s로 선정하였다(Ha, 2011). 중소벤처기업부에서 권고한 동력운반차의 검 정 기준에 따르면, 농업에서 활용되는 동력운반차는 총 100 kg 이상 의 무게를 적재할 수 있어야 한다(MSS, 2018). 따라서, DC모터 출력 을 도출하기 위한 동력운반차의 무게는 권고적재중량(100 kg)과 차 체의 무게(45 kg)을 고려하여 145 kg으로 설정하였다. 문헌조사를 통해 도출한 콘크리트와 노지(사토)에서의 구름저항계수는 Table 4에서와 같다(Kim, 2009). 동력운반차의 주행환경을 고려하여 콘크 리트 및 노지조건에서의 추진력을 각각 도출하였다. 식 (1)을 통해 도출한 콘크리트 및 노지조건에서의 추진력은 각각 21.34 N 및 142.25 N이다. 따라서, 식 (2)에 적용되는 동력운반차의 추진력은 상대적으로 가혹한 노지조건을 사용하였다. 이에 따라, 요구조건을 만족하는 DC모터의 출력은 120.9 W로 나타났다. 이때, 모터의 효 율이 65%인 점을 고려하면, 필요한 최소 정격출력은 186.01 W 이상이 요구된다. 따라서, 정격출력 200 W인 모터를 선정하였으며 제원은 Table 5와 같다. 선정된 동력원은 DC모터와 감속기 조립체 이며, 감속기의 감속비는 36:1이다.

    2.2 스프로켓 및 체인

    선정된 스프로켓은 단열 스프로켓으로 감속비 및 안정성을 고려 하여 잇수를 18개로 결정하였다. 작은 스프로켓과 큰 스프로켓 사 이의 잇수비는 1:1이다. 또한, 스프로켓-1 및 스프로켓-2의 중공축 은 모터축 직경과 바퀴축 직경을 고려하여 각각 12 mm, 20 mm로 설정하였다. 체인은 스프로켓 모델과 함께 사용되는 모델로, 체인 의 피치는 12.7 mm이다. 따라서, 스프로켓 간의 축간거리는 식 (5)를 통해 300 mm로 결정하였으며 체인링크 수는 20개 이상의 조건을 만족한다. 운반차에 쓰인 체인링크의 개수는 총 66개이며 선정된 스프로켓에 대한 세부사항은 Table 6에서와 같다.

    2.3 배터리

    수확작업 시 동력운반차의 가동시간은 평균 4시간으로 나타났다. 선정된 DC모터를 구동하는데 필요한 정격전류는 27 Ah이다. 따라서, 4시간을 작업하기 위해서는 최소 108 Ah의 배터리 용량이 필요하다. 일반적으로 작업시간 동안 작업차가 연속주행을 하는 것이 아니므로, 실질적인 작업차의 사용시간을 고려하여 정격전압 12 V의 100 Ah의 배터리를 선정했다. 선정된 배터리는 1회 충전 당 모터를 3.7시간을 사용할 수 있다. 선정된 배터리의 주요 제원은 Table 7과 같다.

    2.4 모터 컨트롤러

    간이형 보행 동력운반차에 적용된 모터 컨트롤러의 형상 및 제 원은 각각 Fig. 4 및 Table 8과 같다. 선정된 모터 컨트롤러는 PWM제어를 통해 모터의 회전속도를 제어한다. 이때, 모터 컨트롤 러에 의해 동력운반차의 이동속도는 0 ~ 1 m/s 까지 조절 가능하 다. 또한, DC모터에 공급되는 전압의 극성을 변화시켜 DC모터 출력축의 방향제어가 가능하다.

    3. 동력전달경로 분석 결과

    본 연구대상인 간이형 보행 동력운반차의 동력전달경로를 분석 하였다(Fig. 5). 작업차의 동력원은 2,260 rpm의 정격회전속도를 가지는 DC모터이며 36 : 1의 감속비를 가진 감속기에 의해 62.78 rpm으로 회전한다. 이후 동력은 체인-스프로켓을 거쳐 바퀴축 및 바퀴로 전달된다. DC모터 출력축과 바퀴축 사이의 감속비는 1:1이 다. 이때, DC모터의 출력축 회전속도는 모터 컨트롤러를 통해 조 절 가능하다. 각 DC모터 출력축 회전속도에 따른 바퀴축 회전속도 는 Table 9와 같다. 분석된 동력전달경로의 타당성을 검증하기 위해 타코미터를 사용하여 DC모터의 출력축 및 바퀴축의 회전속 도를 측정한 결과, 설계 속도 대비 실제 속도는 오차가 없는 것으로 나타났다(Fig. 6).

    4. 성능시험 수행 결과

    농업에서 활용되는 동력운반차의 평균 이동속도인 0.85 m/s를 기준으로, 0.15 m/s 만큼의 속도 간격을 두고 성능시험을 수행하였 다. 따라서, 성능시험에서의 이동속도는 0.1, 0.25, 0.4, 0.55, 0.7, 0.85, 1 m/s의 7단계로 설정하였으며, 각 시험요인 조건별로 3반복 시험을 수행하였다(Fig. 7).

    성능시험 수행 결과는 Table 10과 같다, 콘크리트에서의 평균 이동속도는 노지(사토)에서 계측한 평균 이동속도보다 높게 나타 났다. 이는 노면과 바퀴 사이의 구름저항이 콘크리트보다 노지에서 크기 때문인 것으로 판단된다. 구름저항은 주로 바퀴와 노면의 변 형에 의해 발생한다. 바퀴의 변형이 큰 경우 동반경이 감소하여 슬립이 발생하고 노면의 변형이 큰 경우 노면의 강도가 약화되어 슬립이 발생하므로 구름저항이 큰 경우 슬립도 증가하게 된다. 따 라서 동일한 이동속도를 기준으로, 콘크리트에서의 주행은 노지에 서의 주행보다 상대적으로 슬립이 적게 발생하며, 실제 이동속도는 콘크리트에서 주행했을 때가 더욱 높은 것으로 나타났다. 노지와 콘크리트에서의 슬립율은 각각 달랐으며, 콘크리트 보다 노지에서 더 크게 나타났다. 또한, 노지 및 콘크리트 조건에서 모두 이동속도 가 증가함에 따라 슬립율도 증가하는 경향을 보였다.

    5. 정적안전도 분석 결과

    Fig. 8은 정적 구조해석 프로그램을 활용하여 동력운반차의 진 동형 열매수확기 거치대 및 열매수집함 거치대에 걸리는 등가응력 을 도출한 결과이다. 진동형 열매수확기 거치대 중앙에 5,000 N의 힘이 작용한다고 가정하였을 때, 고정부 끝단에 32.33 MPa의 최대 등가응력이 발생하는 것으로 나타났다. 따라서 거치대의 정하중에 의한 안전계수는 4.48이다. 열매수집함 거치대에 동일한 조건으로 힘을 작용했을 때, 고정부 끝단에 26.18 MPa의 최대 등가응력이 발생하였으며 이에 따른 안전계수는 5.54로 나타났다. 따라서, 동 력운반차에 최대 적재중량(500 kg)이 실린 조건에서도 응력에 대 한 안전계수는 2.0 이상을 만족하는 것으로 나타나 해당 구조는 안전하다고 판단된다.

    본 연구에서는 과수농가를 대상으로 수확된 열매의 적재 및 운 반작업에 사용 가능한 간이형 보행 동력운반차를 개발하였다. 문헌 조사 및 방문조사를 통해 동력운반차의 이동속도 및 적재 용량을 도출하고 주요 구성요소를 선정하였다. 개발된 동력운반차의 동력 전달경로를 분석하였으며 성능시험을 수행하였다. 또한, 상용 소프 트웨어를 활용하여 최대적재용량을 고려한 구조해석을 수행하였 다. 본 연구에서 분석된 간이형 보행 동력운반차의 주요 구성요소 는 열매수집함 거치대, 진동형 열매수확기 거치대, 전/후륜, 컨트롤 박스, 전류차단기, 동력원이다. 콘크리트 및 노지조건에서 동력운 반차의 추진력은 각각 21.34 N 및 142.25 N으로 나타났다. 이에 따라, 요구조건을 만족하는 DC모터의 최소 정격출력이 186.01 W인 것을 확인하였다. 성능시험 결과, 각각의 동일한 시험조건에 서 동력운반차의 이동속도는 노지에서 보다 콘크리트에서 높게 나 타났다. 구조해석을 통해 열매수집함 거치대에 5,000 N의 힘을 작용한 결과, 고정부 끝단에 26.18 Mpa 크기의 최대등가응력이 발생하였으며 이때의 안전계수는 5.54로 나타났다. 진동형 열매수 확기 거치대의 경우에도 고정부 끝단에 32.33 Mpa 크기의 최대등 가응력이 발생하였으며 이때의 안전계수는 4.48로 나타났다. 개발 된 간이형 보행 동력운반차의 이동속도는 0 ~ 1 m/s까지 조절가능 하며 최대 적재용량은 500 kg으로 나타났다.

    감사의 글

    본 결과물은 농림축산식품부의 재원으로 농림식품기술기획평 가원의 농식품기술융합창의인재양성사업의 지원을 받아 연구되었 음(320001-4). 또한, 본 결과물은 농림축산식품부의 재원으로 농림 식품기술기획평가원의 첨단생산기술개발사업의 지원을 받아 연구 되었음(319041-03).

    Figure

    JALS-54-5-117_F1.gif

    Harvesting work in the orchard.

    JALS-54-5-117_F2.gif

    Power path of the power cart.

    JALS-54-5-117_F3.gif

    A view of working-type simple power cart for fruit harvesting.

    JALS-54-5-117_F4.gif

    Motor controller used in power cart.

    JALS-54-5-117_F5.gif

    Speed ratios of the components.

    JALS-54-5-117_F6.gif

    Rated speed of front wheel.

    JALS-54-5-117_F7.gif

    Performance test of power cart. concrete condition(left) and sand condition(right)

    JALS-54-5-117_F8.gif

    Structural analysis results for holder and loading part. holder (top) and loading part(bottom).

    Table

    Specifications of the tachometer

    Specifications of aluminium(A6063-T5)

    Specifications of working-type simple power cart for fruit harvesting

    Driving condition of the cart

    Specifications of DC motor assembly

    Specification of sprocket

    Specifications of battery

    Specifications of motor controller

    Rotational speed of the wheel shaft according to the DC motor output shaft speed

    The results of performance test

    Reference

    1. Chae HS , Kim SC , Kim KW , Lee KS , Kim HC and Park KS. 2011. Prevention of work-related musculoskeletal disorders in grapes pinching by using electro-motion scissors designed ergonomically. J. of the Ergonomics Society of Korea 30(6): 749-755.
    2. Gillespie TD. 2004. Fundamentals of vehicle dynamics. In Jinsaem. Kim SS, Park ST, Park TW, Baek WK, Lee DY, Hong DP. pp.104-110. eds. Society of Automatics Engineers Inc. USA.
    3. Ha YS , Son CM , Nam SH , Kim JH , Kim TS and Park KK. 2011. Convenience and productivity analysis of harvesting- transporting farm products with self-propelled power transportation devices. KSAM 16(2): 188-189.
    4. Han KS , Kim JB and Son BC. 2015. The evaluation and measurement method development for the convenience safety enhancement. Conference of KSAM 20(1): 271-272.
    5. Kang EU , Pratama P , Byun JY , Supeno D , Chung SW and Choi WS. 2018. Development of super-capacitor battery charger system based on photovoltaic module for agricultural electric carriers. J. of Biosystems Engineering 43(2): 94-102.
    6. Kim EJ , Cho CH , Lim JR , Choi SR and Song YJ. 2013. Growth and fruit characteristics of small fruits introduced in Korea. Conference of the Korean Society for Horticultural Science, Korea. p.125.
    7. Kim JS , Oh NW and Heo JN. 2014. Supply and demand of hired farm labour and policy. Report of Korea Rural Economic Institute.
    8. Kim JW. 2009. Advanced automotive chassis. In Goldenbell (3rd ed.). pp.282-567. Seoul, Korea.
    9. Kim KR , Lee KS , Kim HC and Kim KS. 2005. Disease, accident and public health consciousness of agriculture, forestry and fishing worker. Conference of the Korean Society of Community Living Science, Korea. pp.188-189.
    10. Kim KR , Lee KS , Kim HC , Ko ES and Song EY. 2009. Health condition and musculoskeletal disorders (MSDs) in fruitgrowers. J. of Community Living Science 20(1): 5-17.
    11. Kim YJ , Choi KH and Kim SM. 2017. Current status and the way forward for fruit harvesting mechanization. KSAM 22(1): 53-53.
    12. Lim SJ , Kwon HJ , Kang YS , Lee PU , Kim TJ , Kim YJ and Kim YS. 2019. Power analysis of a 3-kW class motordriven multipurpose walking-type transplanter. J. of Biosystems Engineering 44(3): 135-145.
    13. MGL: Ministry of Government Legislation.2020. Criteria for testing agricultural machinery. http://www.law.go.kr/admRulLsInfoP.do?admRulSeq=2100000184146#AJAX (2020.08.26.)
    14. MSS.2018. Public-private regulatory reform project. https://www.mss.go.kr/site/smba/ex/bbs/View.do?cbIdx=86&bcIdx=1005991 (2020.07.03.)
    15. Nam JS , Byun JH , Kim TH , Kim MH and Kim DC. 2018. Measurement of mechanical and physical properties of pepper for particle behavior analysis. J. of Biosystems Engineering 43(3): 173-184.
    16. Nongsaro.2020. Conveying machine-agricultural power transport vehicle. http://www.nongsaro.go.kr/portal/ps/psb/psbk/kidofcomdtyDtl.mo;jsessionid=kQqdsHrVnKkkySACvaIw9Or1DlffU9eI7jdJO3v8n5rqRLwO0n6Lbm6iZNjgsdfF.nongsaro-web_servlet_engine1?menuId=PS00067&kidofcomdtyNo=28742 (2020.07.01.)
    17. Park DH , Lee CG , Park HN , Baek SH and Rhee JY. 2019. Discrete element method analysis of the impact forces on a garlic bulb by the roller of a garlic harvester. J. of Biosystems Engineering 44(4): 208-217.
    18. Shin SH. 2012. Usage status of agricultural equipment for convenience in the farm area and analysis of the outcome. J. of the Korean Institute of Plant Engineering 17(1): 45-53.
    19. Tsubakimoto Chain.2013. Tsubaki drive chain & sprocket. Catalog, Japan. p.121. (2020.07.03)
    20. Yoo SN , Lee CH , Lee BS and Yun YT. 2018. Harvesting performance of the prototype small combine for buckwheat and adlay. J. of Biosystems Engineering 43(4): 320-330
    오늘하루 팝업창 안보기 닫기