(Credit: Anand Kumar Mishra)
현대 농업은 기계화, 농약, 비료 등 여러 혁신으로 투입 노동력 대비 생산성이 크게 늘어났습니다. 하지만 여전히 사람의 손길이 필요한 작업들이 있습니다. 대표적으로 딸기, 라즈베리, 아보카도와 같은 일부 작물은 수확 기간이 매우 짧고 쉽게 흠집이 생기기 때문에 짧은 시간 노동력을 집중 투입해 손으로 수확해야 합니다.
이로 인해 일부 작물의 경우 인건비가 생산 비용의 거의 50%를 차지할 수도 있습니다. 그리고 갈수록 인력 확보가 힘들어지고 농업 인구가 노령화되면서 제대 작물을 수확하지 못해 손실율이 25%까지 치솟는 경우가 선진국에서도 드물지 않습니다.
과학자들은 정교한 로봇 손을 이용해 과일을 수확하기 위해 많은 연구를 진행했지만, 부드러운 과일은 여전히 로봇 손으로 따기 어려운 영역입니다. 웨스트버지니아 대학교(WVU)의 아난드 쿠마르 미스라(Anand Kumar Mishra) 교수와 동료들은 부드러운 과일을 손상 없이 효율적으로 수확할 수 있는 소프트 로봇 손을 개발했습니다.
이 로봇 손의 독특한 부분은 바로 불가사리의 생체 구조를 모방했다는 것입니다. 불가사리가 부드러운 다리를 이용해 바다 모든 곳을 이동하고 먹이를 잡는다는 점에 착안한 것입니다. 사실 농업용 로봇은 이미 오래전부터 존재해 왔지만, 대부분은 단단한 집게를 이용해서 사과 같은 단단한 과일을 수확하는 정도가 최선입니다.
웨스트버지니아 대학교(WVU)의 로바이오틱스 연구실(Robiotics Lab)은 동물의 움직임을 모방하는 생체 모방 로봇을 개발하고 있는데, 특히 소프트 로봇에 관심이 많습니다. 이번에 개발한 소프트 로봇 손은 실리콘과 폴리우레탄으로 만든 불가사리 형태로 5개 부드러운 손가락을 가지고 있습니다. 하지만 소프트 손가락 만으로 부드러운 과일을 손상 없이 잡을 순 없습니다. 압력을 감지하는 센서와 함께 과일의 숙성도를 판단하는 카메라 역시 필요합니다. 아직 다 익지 않은 과일을 따서는 안되기 때문입니다.
연구팀의 로봇 손은 압력 센서와 함께 과일의 상태를 확인하는 카메라를 지니고 있습니다. 하지만 아보카도와 같은 특정 과일은 눈으로 숙성도를 판단하기 어렵기 때문에 농부들은 다 익었는지 보기 위해 보통 과일을 살짝 눌러봅니다. 이 과정을 로봇에게 가르치는 일은 상당히 어려운 과제였습니다.
연구팀은 특수 센서를 추가해서 이 문제를 극복했습니다. 로봇은 센서를 통해 과일을 으깨지 않고도 단단함을 판단할 수 있을 만큼만 쥐어볼 수 있습니다. 이 센서의 다른 유용한 기능은 로봇 손이 과일을 단단히 잡았는지 감지하고, 그렇지 않을 경우 과일이 떨어지지 않도록 압력을 조절하는 것입니다.
시험 결과 로봇 손의 센서는 과일 모양을 거의 100% 정확도로 예측할 수 있었습니다. 현재 프로토타입은 무게가 65g미만에 불과하지만, 2초 이내에 열고 닫을 수 있으면서 최대 1kg의 물체를 들어 올릴 수 있습니다.
연구팀은 이 기술의 상용화를 위해 노력하고 있으며 앞으로 2~4년 내에 현장에 배치하는 것을 목표로 하고 있습니다. 그리고 상용화된다면 이 로봇 손이 농업을 넘어 훨씬 더 다양한 분야에서 활용될 수 있기를 기대하고 있습니다. 소프트 로봇 시스템은 우주 탐사, 수중 탐사, 의료 등 부드럽고 섬세한 작동이 필요한 분야에 사용될 수 있을 것입니다.
참고
https://newatlas.com/robotics/robotic-hand-picks-produce-assesses-ripeness/
Mishra, A.K., Ramaswami, A., Shree, V. et al. Sensor fusion of touch & vision in soft manipulators for fruit picking. Nat Commun 17, 4307 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70588-9
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