국내 농업의 위기가 가속화되고 있다. 농가 인구 감소와 고령화로 인해 일손이 부족해지면서다. 통계청에 따르면 2021년 기준 국내 농가 인구는 221만5,000명으로 전년 대비 4.3% 감소했다. 반면 65세 이상 농촌 고령 인구 비율은 전년 대비 4.5% 증가했다.

이런 농가 일손 부족 문제의 해결책이 될 수 있는 ‘협동로봇’ 시스템을 국내 연구진이 개발했다. 최태용 한국기계연구원(기계연) AI로봇 연구본부 로봇메카트로닉스연구실 책임연구원팀은 작물을 자동으로 수확·운반하는 ‘원예작물 수확 다수 로봇 시스템’ 개발에 성공했다고 9일 밝혔다.

이번에 기계연에서 개발한 ‘원예작물 수확로봇 시스템’은 단순히 수확에 다수의 로봇이 수확-운반을 연계해, 원예시설 전체의 작물 수확 작업 자동화를 가능하도록 한 것이 특징이다. 스템은 작물을 수확하는 ‘수확로봇’과 수확한 작물을 후방으로 운반하는 ‘이송로봇’으로 구성됐다. 

수확 로봇은 작물의 위치와 자세 인식이 가능한 인공지능(AI)기술이 적용됐다. 이를 통해 수확로봇은 정확히 과일이 나뭇가지에 매달린 모양을 파악한다. 그 다음, ‘고파워 로봇 손’을 이용해 과일을 수확한다. 이 로봇 손은 기계연 연구팀이 직접 개발한 것이다. 질긴 나뭇가지에 달린 과일도 상처 없이 딸 수 있다. 수확로봇은 수확한 과일을 바구니에 임시 저장했다가, 이송로봇에게 전달한다. 과일을 받은 이송로봇은 정밀 자율주행기술을 통해 하역장으로 과일을 운반한다.

연구팀은 이 협동로봇 시스템으로 작물 수확 실증 테스트를 진행했다. 그 결과, 24시간 동안 작물인식률 90% 이상, 사람 대비 80% 효율로 작물 수확하는데 성공했다. 또 이 시스템은 로봇 대수 제한이 없어, 복수의 수확로봇과 이송로봇이 작물 수확 및 운반을 동시에 진행할 수 있다.

최태용 책임연구원은 “원예작물 수확을 위한 다수 로봇 시스템은 농촌의 일손 부족 문제를 해결하기 위해 개발한 것”이라며 “향후 성능 강화와 기능 보강을 통하여 실내 시설원예 뿐만 아니라 실외 환경 적용을 위한 연구도 지속하겠다”고 밝혔다.