Selection of gear reduction ratio is essential for machine design to ensure suitable power and speed during agricultural operations. The goal of the study was to evaluate the gear reduction ratio for a 1.6 kW four-wheel-drive (4WD) multi-purpose agricultural electric vehicle platform using workload data under different off-road conditions. A data acquisition system was fabricated to collect workload (torque) of the vehicle acting on the gear shaft. Field tests were performed under three driving surfaces (asphalt, concrete, and grassland), payload operations (981, 2,942, and 4,903 N), and slope conditions (0 - 4°, 4 - 8°, and 8 - 12°), respectively. Commercial speed reduction gear phases were attached to the input shaft of the vehicle powertrain. The maximum required torque was recorded as 37.5 Nm at a 4,903 N load with 8 - 12° slope levels, and the minimum torque was 12.32 Nm at 0 - 4° slope levels with a 981 Nm load for a 4 km/h speed on asphalt, concrete, and grassland roads. Based on the operating load condition and motor torque and rotational speed (TN) curve, the minimum and maximum gear reduction ratios were chosen as 1 : 50 and 1 : 64, respectively. The selected motor satisfied power requirements by meeting all working torque criteria with the gear reduction ratios. The chosen motor with a gear reduction ratio of 1 : 50 was suitable to fit with the motor T-N curve, and produced the maximum speeds and loads needed for driving and off-road activities. The findings of the study would assist in choosing a suitable gear reduction ratio for electric vehicle multi-purpose field operations.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.20
no.1
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pp.27-33
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2017
An agriculture machines are subjected to different loads conditions. Due to this loads variations there will be certain deformations and stress which affect the performance of the electric vehicle in adverse manner. The purpose of this paper is to analyze the total deformation and stress of the electric farm vehicle middle frame based on the finite element method. The proposed electric farm vehicle has lifting and dumping capability. Therefore, in this research four operational condition such as normal condition, dumping condition, lifting condition, and lifting-dumping condition was analyzed. In this research, the design for whole frame structure is elaborated. According to the mechanical characteristics of the frame, materials are selected and manufacturability requirements are limited. Based on ANSYS 15 software, the finite element model of electric farm vehicle is established to carry out static analysis on full-loaded conditions. The simulation results shows that the proposed design meet the strength requirements and displacement requirements. The maximum deformation 0.53611 mm and maximum stress 30.163 MPa occurred at lifting-dumping condition.
The aim of this study was to verify an E-driving system of a 44 kW-class electric tractor using agricultural workload data. Workload data were acquired during field test (plow tillage, rotary tillage, loader operation, field driving, asphalt driving) using a conventional tractor with a load measurement system. These workload data were converted to data of a 44 kW-class tractor based on the load factor of the engine. These data were used to verify the design of the E-driving system of an electric tractor. High-load operations such as plow tillage, rotary tillage, and loader operation could be performed at stage L and stage M. High-speed operation (asphalt driving) could be effectively performed at stage H using a rated rotational speed of the motor. As a result, the E-driving system of the electric tractor was possible to perform all major agricultural operations according to gear stages of range shift. Based on results of this research, we plan to develop an electric tractor equipped with an E-driving system and conduct research on actual vehicle verification in the future.
As environmental concerns including climate change drive the strong regulations for car exhaust emissions, electric vehicles attract the public eye. The purpose of this study is to identify rural areas vulnerable for charging infrastructures based on the spatial distributions of the current gas stations and provide the target dissemination rates for promoting electric cars. In addition, we develop various scenarios for finding optimal way to expand the charging infrastructures through the administrative districts data including 11,677 gas stations, the number of whole national gas stations. Gas stations for charging infrastructures are randomly selected using the Monte Carlo Simulation (MCS) method. Evaluation criteria for vulnerability assessment include five considering the characteristic of rural areas. The optimal penetration rate is determined to 21% in rural areas considering dissemination efficiency. To reduce the vulnerability, the charging systems should be strategically installed in rural areas considering geographical characteristics and regional EV demands.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.21
no.5
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pp.197-205
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2018
In this research, tricycle vehicle simulation based on multi-body environment has been introduced. Mathematical model of tricycle vehicle was developed. In this research the left and right wheel speed are calculated based on the rear steering angle and velocity. The kinematic model for the three - wheel drive system was completed and the results were analyzed using the actual vehicle drawings. Through simulink vehicle performance on linear and rotation movement were simulated. Using the mathematical model the control system can be applied directly to the tricycle vehicle. The simulation result shows that the proposed vehicle model is successfully represent the movement characteristics of the real vehicle. This model assists the vehicle developer to create the controller and understand the vehicle during the development process.
Hong, Young-Ki;Lee, Dong-Hoon;Shin, Ik-Sang;Kim, Sang-Cheol;Tamaki, Koji
Journal of Biosystems Engineering
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v.34
no.6
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pp.391-396
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2009
The percentage of those aged 60 and over is 43.5% among our country's 3,186 thousands farming population, so farm village is getting aging society rapidly. Moreover agricultural competitiveness has being weakened due to labor shortage by degradation in quality of labor configuration from elderly porson. For realisms easy workability, we developed a motor vehicle for agricultural activity. The vehicle has an automatic guidance system which could follows a track of magnetic tape on the floor for easy moving to given working position. We collected data from two guidance sensors, located on front and rear end of the vehicle and calculated displacement and angle deviation from the track. This traveling system was stably controlled with processing information deflection S, angle of deviation, D and angle velocity, Vt = $k_1D$ - $k_2S$ from two guidance sensors attached on front and rear of th motor vehicle. Also this system have been tested under various condition of $k_1$, $k_2$ for comparison on both stepped and turning routes. The results show that traveling performance is best at $k_1$=0.7, $k_2$=3.
In order to respond to carbon neutrality and climate change in agriculture, agricultural machinery, which has been developed centered on internal combustion engines, needs to be converted to an electric-based technology that does not emit greenhouse gases. In this study, simulations for electric UTV suspension design were performed to reduce vibration and shock of electric UTV for agricultural use and to improve driving stability and control performance of the vehicle. The simulation was performed by dividing the tolerance load of the vehicle body and the loaded load state. The range of motion of the suspension spring of UTV is within 30% of the range of motion under condition B under tolerance, the displacement of the UTV suspension with full load is reduced from 264mm to 121mm, and the damping speed is 260mm/s to 300mm/s that it can be seen that the range of motion is within 60%. Suspension design of electric UTV for multi-purpose agricultural work is a very important factor for maintaining agricultural work ability in towing work such as tillage as well as driving and terrain adaptation. The results of this study can be usefully used to determine the spring parameters with the appropriate damping range so that the electric UTV can be used for various agricultural tasks.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.13
no.6
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pp.556-561
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2020
The aging and declining agricultural population in the modern society requires improvement of the agricultural environment and is one of the representative problems. And since most of the work systems always require a transport work, the ratio of labor consumed in the transport work is very high. Accordingly, many types of transport vehicles are being developed and sold, and in the early days, most of them are powered transport vehicles using fossil fuels. However, it is paying attention to next-generation eco-friendly energy such as hydrogen, fuel cells, solar power, and bio due to the strengthening of international environmental regulations such as global warming and the Convention on Climate Change and the depletion of fossil fuels. Therefore, in this study, the ultimate goal is to develop an eco-friendly, easy-to-operate, safe agricultural electric vehicle that replaces fossil fuels. It was designed with a focus on controlling a wide range of vehicle speeds and securing stability of electric agricultural vehicles. Considering the performance and design, it is composed of a frame, a driving part, a steering part, and a controller system, and we are going to review and manufacture each part. It is believed that the manufactured electric vehicle for agriculture can be easily and conveniently operated in an agricultural society where young manpower is scarce, and can be helpful to the agricultural society through high efficiency.
Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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v.47
no.3
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pp.95-103
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2024
The diversity of smart EV(electric vehicle)-related industries is increasing due to the growth of battery-based eco-friendly electric vehicle component material technology, and labor-intensive industries such as logistics, manufacturing, food, agriculture, and service have invested in and studied automation for a long time. Accordingly, various types of robots such as autonomous mobile robots and collaborative robots are being utilized for each process to improve industrial engineering such as optimization, productivity management, and work management. The technology that should accompany this unmanned automobile industry is unmanned automatic charging technology, and if autonomous mobile robots are manually charged, the utility of autonomous mobile robots will not be maximized. In this paper, we conducted a study on the technology of unmanned charging of autonomous mobile robots using charging terminal docking and undocking technology using an unmanned charging system composed of hardware such as a monocular camera, multi-joint robot, gripper, and server. In an experiment to evaluate the performance of the system, the average charging terminal recognition rate was 98%, and the average charging terminal recognition speed was 0.0099 seconds. In addition, an experiment was conducted to evaluate the docking and undocking success rate of the charging terminal, and the experimental results showed an average success rate of 99%.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.20
no.9
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pp.70-75
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2021
We developed a platform that was capable of autonomous steering in a furrow environment. It was developed to autonomously control steering by recognizing the furrow using a laser distance, three-axis tilt, and temperature sensor. The performance evaluation indicated that the autonomous steering success rate was 99.17%, and it was possible to climb up to 5° on the slope. The usage time was approximately 40 h, and the maximum speed was 6.7 km/h.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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