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Nikkei Robotics_2021.2 Cool Topic (p22-25)

덴소, 농업용 로봇에 진출
자사 제작 팔을 이동기구에 탑재해 토마토 등을 자동 수확

대형 산업용 로봇개발 기업인 덴소가 자사의 로봇 팔을 응용해 농업분야에 진출하려 하고 있다. 농업에 종사하는 인구가 줄면서 노동력 부족 문제가 심각해지고 있기 때문에 농업 지원 로봇에 대한 수요가 증가할 것으로 판단. 5년 정도 전부터 신규사업의 하나로서 검토해 왔다.

덴소가 첫 수확 대상으로 주목한 것은 미니토마토다. 미니토마토 시장은 매년 수 %씩 성장하고 있고, 앞으로도 지속적인 성장을 전망할 수 있다고 봤다. 첫 작업으로 미에현에서 토마토 생산 등을 하는 아사이농원과 합작회사를 설립. 미에현 이나베시에 산업용 하우스를 만들어 로봇 실증실험을 추진하고 있다. 로봇에 국한하지 않고 자동차 분야에서 덴소가 축적해 온 각종 제어기술, 자동화 기술을 농업 분야에 어떻게 적용할지 모색해 나간다.

개발한 로봇 ‘FARO’는 미니토마토 수확을 자동화하는 것이다. 미니토마토 하우스 재배에서는 수확 작업이 전체 작업의 약 30%를 차지하고 있으며, 연간 2~3일에 1회는 수확한다. 노동력과 시간을 요하는 작업이기 때문에 자동화에 대한 수요는 높다고 판단했다.

시장이 성장하고 있다고는 하지만 미니토마토는 열매가 작기 때문에 1개씩 로봇 팔로 수확하는 작업은 허들이 높다. 때문에 덴소는 현시점에서는 1개씩 수확하지 않고, 보다 자동화하기 쉬운, 줄기 째 수확하는 타입의 미니토마토로 범위를 좁혀 검증하고 있다. 핸드 이외 부분의 실증을 우선했다고 한다.

-- 통로 사이를 자동으로 이동 --
로봇은 자율이동 대차 위에 수확용 로봇 팔, 토마토 검출용 카메라를 싣고 있는 구성이다. 토마토가 열린 이랑을 따라 주행하며, 수확 시기가 된 토마토를 카메라 이미지인식으로 검출해 수확한다.

미니토마토 하우스 재배에서는 모종을 지면에 직접 심는 것이 아니라, 무릎 정도 높이의 전용 대를 만들어 약간 높은 위치에 심는다. 때문에 로봇이 지나는 바닥은 콘크리트로 되어 있어 크롤러 등이 없어도 일반적인 차륜으로 이동할 수 있다.

이랑을 따라 만들어진 통로(레인) 바닥에는 원래 하우스 내를 따뜻하게 하는 ‘온탕관’이라는 난방기기가 레일 모양으로 부설되어 있다. 이 때문에 수확 시에는 이 레일 위를 주행하도록 했다. 실증을 추진하고 있는 하우스는 4ha의 넓이로, 몇 백 개의 이랑이 있다. 1개의 레인에서의 수확을 마치고 다음 레인으로 이동할 때는 자동으로 레일에서 내려와 다음 레인으로 이동한다. 바닥을 이동할 때는 부설한 자기 테이프를 따라 이동한다. 수확용 레인 위치나 번호는 바닥에 내장한 RFID로 검출한다. 또한 다른 레인에서 수확을 시작할 때, 다른 이랑의 질병을 확산시키지 않도록 핸드를 자동으로 소독한다. 소독 기구는 로봇 본체에 만들었다.

-- 절단과 파지 핸드를 일체화 --
로봇은 1개의 레인을 주행할 때, 좌우 양측 이랑의 토마토를 수확 대상으로 한다. 토마토 검출용 카메라는 로봇의 전방에 설치했기 때문에 후부에 설치한 팔보다 먼저 토마토의 위치나 익은 정도를 계측해 수확에 적합한 것을 찾는다. 후부에 있는 팔은 그 정보를 받아 팔을 뻗어 줄기를 딴다. 카메라는 양측 이랑의 토마토를 동시에 검출할 수 있도록 좌우 측면에 하나씩 총 2대 탑재했다. 로봇 팔은 회전이 가능하기 때문에 1대로 좌우 양측의 토마토에 닿을 수 있다.

핸드는 그리퍼(Gripper)와 원예용 가위를 일체형으로 한 구성으로 되어 있다. 토마토의 줄기를 절단한 후에 지면에 떨어뜨리지 않고 그대로 그리퍼로 잡을 수 있다. 가위 밑에는 다른 줄기에 상처를 내지 않도록 하는 가드도 만들었다. 절단해야 하는 줄기의 뿌리 부분은 핸드 카메라로 인식한다. 수확한 (미니토마토가 달린) 줄기는 상처가 나지 않도록 대차 위의 바구니에 눕히듯이 놓는다. 1개의 바구니에는 20~25개의 줄기를 담을 수 있다.

수확 후의 토마토를 출하 장소까지 운반하는 작업에는 물류분야 등에서 사용되고 있는 선반 운반형 로봇을 채용했다. 중국 Geekplus Technology의 로봇을 4대 채용하고 있다. 미니토마토가 담긴 바구니가 올려진 선반(Rack)을 밑에서 들어올려 운반한다. 또한 현시점에서는 바구니를 이 선반에 올리는 작업은 사람이 하고 있지만 장기적으로는 이 부분의 운반도 자동화할 계획이다.

-- 새벽 수확도 상정 --
현재로서는 로봇을 이용한 자동 수확은 사람과 비교해 속도가 느리다. 사람이 수확할 경우는 한 레인당 30분 정도면 되지만 로봇은 1시간이 걸린다. 이 때문에 덴소는 로봇의 가동 시간을 늘리는 것을 검토하고 있다. 조기 출하에 대비해 어두운 새벽에도 수확할 수 있도록 개량하고 있다. 앞으로는 미니토마토뿐 아니라 다른 작물의 자동 수확으로도 확대해 나갈 계획이다.

 -- 끝 --

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