로봇 MARS, 여러 장점을 갖춘 사과 수확기
APAL(Apple and Pear Australia Limited)은 연간 매출 6억 달러 규모의 호주 사과 및 배 산업을 대표하는 전국 단위 기관이며, 100여 개국에서 Pink Lady 브랜드를 소유하고 있습니다. 이 회사는 수확 방식을 바꾸는 독자적인 연구 프로젝트 MARS를 시작했습니다.
MARS(Monash Apple Retrieving System)는 모나시 대학교의 천 차오(Chao Chen) 박사가 개발한 사과 수확 시스템입니다. 이 로봇은 과수 재배의 효율을 높이고 농업 인력 부족 문제를 해결하기 위한 3년 과제의 일환으로 개발되었습니다.
간략하고 핵심적으로 요약하면 다음과 같습니다:
- MARS는 1.2m 거리에서 눈에 보이는 사과의 90% 이상을 식별합니다;
- 로봇은 팔이 닿는 범위 안의 사과의 85% 이상을 수확합니다;
- 집게는 과일의 다양한 크기와 모양에 맞춰 적응합니다;
- 로봇은 사과 한 개를 7초에 수확합니다.
이 로봇은 과일을 인식하고 장애물을 피하며, 수확 중에 과수원의 열 사이를 스스로 이동하면서 자율적으로 작업합니다.
MARS는 세 가지 구성 요소로 이루어져 있습니다:
- 사과를 식별하고 위치를 파악하는 비전 시스템.
- 목표 사과 쪽으로 '손'을 옮기는 로봇 팔.
- 흡착 패드와 집게가 달린 부드러운 로봇 '손'.
"팔의 구조는 흡착 부분의 이중 보호와 집는 힘을 동시에 제공합니다. 덕분에 성공적인 수확 비율을 크게 높일 수 있습니다"라고 천 차오 박사는 말했습니다.
과수원에서의 테스트
MARS는 2021년 수확기 동안 Fankhauser Orchards에서 시험되었습니다. 2월과 4월의 2주 시험 기간 동안 차오 박사의 팀은 로봇이 먼저 Smitten 사과를, 이후 Pink Lady를 다루도록 했습니다. 모든 시험은 특별히 조성된 2D 과수원에서 이루어졌습니다.
“본질적으로 로봇은 차량과 비슷하고, 과수원은 도로와 같습니다. 차량과 도로는 작동하기 위해 서로의 요구를 충족해야 하므로, 앞으로 로봇과 과수원 모두 개선이 필요할 것이며 둘 다 변화할 것입니다”
자동화된 노동
천 차오 박사의 목표는 로봇 시스템이 과수원에서 사람을 완전히 대체하는 것이 아니라 사람과 함께 일하도록 하는 것입니다.
교수는 이렇게 말했습니다. "예를 들어 로봇은 궂은 날씨(너무 덥거나, 너무 춥거나, 너무 습한 날)와 밤에 더 잘 작업할 수 있습니다. 로봇은 사람이 닿기 어려운 높이에서도 과일을 딸 수 있습니다. 로봇 공학이 발전하고 과수원이 재구성되면서 로봇은 더 효율적이고 저렴해지겠지만, 특히 잎 깊숙이 있어 로봇이 닿기 어려운 사과는 여전히 사람이 따게 될 것입니다".
천 차오 박사는 시스템이 더 발전하여 로봇에 적합하게 구조화된 과수원에서 식물과 공간을 더 쉽게 통과할 수 있게 되면, 이 로봇 기술이 다른 농업 작업으로도 진화할 가능성을 보고 있습니다.
장점을 갖춘 로봇
연구자는 수확의 실용성 외에도, MARS와 같은 로봇 혁신을 흥미로운 농업 기술로 젊은 사람들을 과수원으로 끌어들이는 새로운 방법으로 보고 있습니다.
“젊은 사람들은 더 많은 기회가 있다고 보고 대도시에 살기를 선호하는 경향이 보이는 반면, 농촌 지역과 농업은 뒤처진 것으로 여깁니다. 농장에 이런 로봇 시스템이 있으면 여러 이유로 젊은 사람들을 끌어들일 수 있습니다. 매우 첨단 기술을 활용해 설계와 개발 분야에서 일할 수 있는 기회가 생기기 때문입니다. 또한 제공되는 일의 성격도 바뀝니다. 노동력은 줄고, 관리의 역할은 늘어납니다”
박사는 MARS가 계절별 노동 체계에서 큰 잠재력을 가진다고 봅니다. 그에 따르면 로봇은 일 년 동안 서로 다른 수확 계절을 따라갈 수 있습니다. MARS는 사과 수확으로 시작한 뒤, 끝나면 감귤류 수확으로 옮겨갈 수 있습니다. 이후 로봇은 핵과류를 맡고, 그다음 다시 사과로 돌아옵니다.
연구팀 전체는 이 시스템을 다양한 과일에 어떻게 적응시킬 수 있을지 이해하는 데 관심을 가지고 있습니다. 초기의 핵심 난관은 이미 해결되었기 때문에 이 기술은 이제 상업적 개발에 쓰일 준비가 되었습니다.
다른 수확 보조 로봇들
StrawBot 로봇은 딸기 수확이라는 까다로운 작업을 돕습니다. 딸기를 따는 자율 로봇을 만들려는 시도는 많았지만, 완벽하게 해낸 회사는 없었습니다. Ag Pro Robotics는 작업자들이 가득 채운 딸기 용기를 자동으로 가져가 이랑 끝의 수집 지점으로 옮기는 작업을 자동화하기 위해 StrawBot을 만들었습니다.
이런 로봇은 농가의 인건비를 약 18~35% 절감해 줍니다. 또한 15~20% 더 많은 땅을 활용할 수 있게 해 주는데, 이는 파종 면적의 상당한 증가를 의미합니다.
Ripe Robotics의 Eve(이브) 로봇은 사과, 오렌지, 핵과류의 산업적 수확을 준비하고 있습니다. 이브는 각 과일의 품질과 익음 정도를 확인한 뒤, 최적의 시기에 자동으로 수확합니다. 부드러운 흡입 튜브 덕분에 과일은 나무에서 조심스럽게 분리되며 손상되지 않습니다.
