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시설원예 환경에서 토마토 자동 수확 로봇을 위한 소프트 그리 퍼 개발
정현정 ( Hyeonjeong Jeong ),조성우 ( Sungwoo Cho ),손형일 ( Hyoung Il Son ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1
전 세계적으로 널리 소비되는 토마토는 단일 채소작물 중 최대재배면적을 차지하고, 연도별 소비량도 꾸준히 늘어나는 추세이다. 그러나 우리나라에서는 농업인구의 고령화로 인한 노동력 부족, 인건비 상승 등으로 인해 토마토 수확에 어려움을 겪고 있다. 2010년 이후 대부분의 국내 토마토는 시설재배를 통해 생산된다. 이에 따라 본 논문에서는 시설원예에서 재배되는 토마토 수확 로봇을 위해 유연한 소재를 쓰는 소프트 로보틱스(soft robotics)를 기반으로 한 그리퍼(gripper)를 제안한다. 소프트 그리퍼의 구동장치는 리니어 액추에이터를 선정했으며, 움직임을 구현할 수 있는 박판스프링과 수확물의 손상을 방지할 수 있는 패브릭 소재를 이용해 설계하였다. 그리퍼는 산업용 로봇 팔인 Universal Robot社의 UR3에 부착하여 실험을 진행하였다. 또한 소프트 그리퍼 94g, 제어기 135g, 로봇 팔 장착용 브라켓 107g(브라켓 81g 및 체결부품 26g)으로 총 중량 334g의 경량화를 시도했다. 소프트 그리퍼의 시스템 평가를 위해 시중에서 구매 가능한 방울토마토(cherry tomato)를 파지하여 두 개의 시료접시 사이에서 이동하는 동작을 반복수행하는 실험을 진행하였다. 실험 결과 34번 중 30번 파지에 성공하였으며, 88.23%의 성공률을 보였다. 실패한 파지 테스트는 엔드이펙터의 비틀림 등의 원인으로 방울토마토 표피 갈라짐, 경미한 눌림자국 등이 발생한 경우이다. 토마토의 생육과 생장 상태를 측정할 수 있도록 소프트 그리퍼의 끝단에 초소형 카메라를 부착할 수 있는 형태로 디자인을 재설계하여 현재, 제작 및 성능 평가 실험을 진행 중이다.