‘춤추는 에어 벌룬’과 유사한 구조의 소프트 직물 소재로 제작
학술지 '스마트 애그리컬처럴 테크놀로지’ 최신호에 논문 발표
美 워싱턴주립대(WSU) 기계 및 재료 공학부 연구팀이 과수 농가의 만성적인 일손 부족 문제를 해결할 수 있는 저가형 공기주입식(Inflatable) 버팔로 슬롯 머신 팔을 개발했다고 10일(현지시간) 밝혔다.
이번에 개발된 로봇 팔은 야외 광고용 ‘춤추는 에어 벌룬’과 유사한 구조의 소프트 직물 소재로 제작됐다. 금속 지지대를 포함한 전체 무게가 50파운드(약 22.6kg) 미만으로 매우 가벼운 것이 특징이다.
공기압 방식으로 작동하는 이 버팔로 슬롯 머신은 사과를 감지한 후 팔을 뻗어 수확하기까지 약 25초가 소요된다. 딱딱한 금속 재질이 아니라 부드러운 직물 소재를 사용해 협업하는 작업자의 안전을 보장하며, 수확 시 사과나 나뭇가지에 상처를 입히지 않는다는 장점이 있다.
연구팀에 따르면, 버팔로 슬롯 머신 팔 제작에 들어간 재료비는 약 5500달러(약 809만원) 수준이다. 수천만 원에서 수억 원에 달하는 기존의 크고 복잡한 농업용 버팔로 슬롯 머신 시스템과 비교해 경제성이 뛰어나다.
밍 루오(Ming Luo) 워싱턴주립대 교수는 “디자인이 단순해 제작 비용이 저렴할 뿐만 아니라 유지보수가 쉽고 신뢰성이 높다”며 “일손 부족으로 수확기에 과일이 땅에 떨어져 썩는 낭비를 막는 데 큰 도움이 될 것”이라고 강조했다.
현재 워싱턴주는 인구 고령화와 이주 노동자 감소로 인해 수확철마다 극심한 노동력 부족을 겪고 있다. 2023년 기준 미국 사과 및 체리 생산의 핵심 거점인 워싱턴주 과수 산업은 미 GDP에 약 20억달러 이상 기여하고 있다. 이번 버팔로 슬롯 머신 개발은 과수 산업 경쟁력 유지 측면에서도 중요한 의미를 갖고 있다는 게 연구팀의 설명이다.
연구팀은 현재 숙련된 작업자(약 3초당 1개 수확)에 비해 느린 버팔로 슬롯 머신의 속도를 개선하기 위해 인공지능 기반 감지 시스템 고도화 작업을 진행하고 있다. 또한 수확뿐 아니라 가지치기, 꽃 솎기(품질 좋은 과일을 얻기 위해 일부 꽃을 의도적으로 따버리는 작업) 등 사계절 농작업이 가능하도록 기능을 확장하고 있다.
연구팀은 이 로봇 기술에 대해 현재 지식 재산권 보호 및 상용화 절차를 밟고 있다고 밝혔다. 이번 연구는 국립과학재단(NSF)과 미 농무부(USDA) 등의 지원을 받아 수행됐다. 연구 성과는 학술 전문지인 ‘스마트 애그리컬처럴 테크놀로지(Smart Agricultural Technology)’ 최신호에 발표됐다.(논문 제목:An everting inflatable fabric manipulator (EIFM) designed for apple picking)
백승일 기자 robot3@irobotnews.com