농림식품기술기획평가원(원장 노수현, 이하 농기평)은 농림축산식품부 연구개발사업(첨단농기계산업화기술개발사업)을 통해 시설오이를 자동으로 인식해 수확하는 농업용 로봇 개발에 성공했다고 밝혔다.
최근에는 비닐하우스 등 온실을 이용한 작물 재배기술이 발달하면서 한겨울에도 딸기나 오이 등의 여름 과일과 채소를 저렴한 가격에 먹을 수 있게 되었다. 하지만 시설원예 농가의 입장에서는 덥고 습한 온실 안에서 작물을 재배하는 것은 여간 힘든 일이 아니다. 재배 시설이 많이 현대화되고 자동화되었다지만 실제 대부분의 농작업은 수작업으로 이루어진다. 특히 수확작업은 열매가 익었는지 확인하고 꼭지를 자르고 상자에 담고 하는 모든 작업이 사람의 손으로 이루어진다. 하지만 농촌인구 감소와 고령화 등으로 인해 일손 구하기도 쉽지 않아 수작업을 대체할 수 있는 농기계 개발이 절실한 실정이다.
이에 ㈜생명과기술은 전남대학교, 서울대학교와 함께 시설오이 자동 수확 로봇을 개발하게 되었다. 개발된 로봇은 ▲푸른 줄기와 잎 사이에서 오이를 찾아내 인식할 수 있으며 ▲오이가 수확 적기인지 판단한 후 자를 위치를 찾아내는 인공지능을 가지고 있으며 ▲줄기와 잎을 피해 오이에 접근할 수 있는 로봇팔(매니퓰레이터)과 ▲수확할 오이를 잡고 꼭지를 자를 수 있는 로봇손(엔드이펙터),▲레일을 따라 움직이는 주행부로 구성되어 있다.
연구팀은 약 6,200장의 오이 사진을 학습시켜서 오이 넝쿨 사이에서 오이를 인식할 수 있는 인공지능을 개발했다. 개발된 인공지능은 오이가 잎이나 줄기에 가려져 있어도 약 90% 정확도로 오이를 인식할 수 있다. 최대 30%까지 가려진 오이도 인식이 가능하며 가려진 부분의 오이 모양과 크기도 복원할 수 있다. 인공지능이 가려진 부분의 오이 모양과 크기를 복원하는 성공률은 83%정도 였다.
인공지능이 오이를 인식하여 가려진 부분까지 모양을 복원하고 나면 영상으로 오이의 크기를 측정해서 23cm 이상이 되는 오이는 수확하도록 프로그램했다. 수확할 오이는 인공지능이 절단할 위치를 예측해서 오이 꼭지를 자르게 된다. 로봇손이 오이를 잡고 꼭지를 자르고 상자에 담도록 프로그램했다. 로봇팔은 6개의 관절이 있어 다양한 위치의 오이를 수확하기 적합하도록 개발했다. 이런 일련의 과정을 통해 오이를 수확하는 정확도는 86% 정도였다. 로봇이 이동할 수 있게 해주는 주행부(모바일플랫폼)는 온실 바닥에 설치된 레일 위에서 주행하는 방식을 채택했으며 때에 따라 수동으로 조작하거나 휴대전화 앱을 이용해 조작할 수 있도록 개발했다.
㈜생명과기술 김채주 대표는 “덩쿨 사이에서 오이를 인식해서 수확까지 할 수 있는 로봇 개발은 국내 최초”라며 “이번에 개발된 핵심기술을 발전시켜 나가면 조만간 사람을 대신해서 로봇이 오이를 수확하는 모습을 보게 될 것”이라고 밝혔다.
농기평 노수현 원장은 “농업인구 감소와 일손부족 문제를 해결하고 밭농사를 기계화하기 위해서는 농업용 로봇 개발이 중요하다”며 “농업용 로봇 개발을 위한 핵심기술 개발과 성능 고도화를 위한 연구개발에 지속 지원해 나가겠다”고 밝혔다.
김경호
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