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한국로봇융합연구원은 4차 산업혁명시대에 대응해 ICRT(ICT+Robot)기술을 접목한 밭작물용 로봇 개발로 첨단 농기계화의 구현을 목표로 연구사업을 수행하고 있다. 특히 농업인구의 고령화, 여성화, 기후변화 등에 대응해 안정·고품질 농업생산이 가능한 무인 자율주행 밭농업용 로봇 플랫폼 개발을 중점 진행한다.

지난 2017년 11월부터 2021년 11월까지 4년간 진행되는 밭농업용 지능형 로봇 개발 사업은 국비, 지방비. 민자 등 총 62억6,000만원이 사업비가 투자돼 한국로봇융합연구원의 주관으로 아세아텍, 안동대학교, 경북하이브리드부품연구원, 테크비아이, 한국농기계공업협동조합이 참여해 연구를 진행해왔다.

그간 표준 플랫폼(구동 테스트용), 작업기 모듈 2종(로터리, 휴립피복), 자가진단 시스템, 체결시스템 부품의 설계와 제작 등의 성과를 거뒀으며 ‘이동로봇의 직진성 유지장치 및 이의 방법’ 등 2종의 특허를 출원했고, 한국생산제조학회 등의 학술대회서 5건의 연구발표를 진행했다. 또 ‘이동 로봇 섀시 누전 모니터링 센서 개발’ 등 2건의 논문을 마련했다.

이밖에 사업과 연계해 실환경 성능검증과 상용화 촉진을 위해 경상북도와 안동시의 지원으로 테스트베드 구축을 추진하고 있다.

△ 밭작물용 지능형 플랫폼 기반 ‘팜봇’
연구개발 목표는 밭 농업용 지능형 플랫폼 기반의 팜봇(FarmBot)의 개발과 모듈형 작업기 5종(로터리, 휴립피복기, 정식기, 운반기, 방제기)의 개발이다. 주요 연구내용으로는 핵심부품 모듈화 개발, 지능형 밭농업용 로봇개발, 관리·작업모듈 5종 개발, 현장 실증연구를 통한 산업 고도화 등 크게 4부분으로 구성됐다.

밭농업용 지능형 플랫폼 개발에서는 고령자, 여성 농업인도 쉽게 사용할 수 있고 농작업 노동력 절감을 통한 작업 능률 극대화가 가능하도록 구현한다. 이를 위해 다목적 농작업이 가능한 지능형 플랫폼 운영 체계 설계, 전기모터 구동부·주행장치 등이 포함된 자율 주행 운영 체계 설계, 노지 환경 내 주행 및 경로 탐색·맵핑 알고리즘 개발, 밭의 지형·경사·형상 등의 환경 인식을 통한 경사지 적응 및 작업기 자세제어 시스템 개발에 주력하고 있다.

팜봇 플랫폼과 연동하는 모듈형 농업용 작업기 5종은 로터리, 휴립피복, 정식, 운반, 방제의 용도에 맞는 간편 체결구조를 가지는 모듈형 작업기로 개발할 계획이다. 로봇과 연동 가능한 동력·신호 전달 장치 개발, 로터리·휴립피복·정식·운반·방제에 적합한 작업용 로봇 모듈 제작을 위해 노력하고 있다.

또 팜봇 플랫폼에 적용되는 노지환경 인식, 자가진단, 자세제어 및 모션 제어 등의 핵심 부품 모듈 개발도 이뤄지고 있다.

연구개발 목표에 따라 1차년도에는 노지 환경 주행이 가능한 로봇플랫폼 개발을 목표로 비포장 노지 환경에서 운영 가능한 노지 주행 플랫폼의 4륜 독립구동과 조향 메커니즘의 설계 및 노지 환경내 이동특성 분석 등의 연구를 진행했다.

플랫폼을 개발하는데 있어서 중요하고 시급한 것 중에 하나가 바로 지능형 농기계 또는 농업용 로봇과 관련된 법규나 평가하는 기준이 없다는 것이다. 따라서 한국로봇융합연구원은 실용화재단 등과 긴밀한 협의를 통해서 개발을 진행해 나가고 있으며, 한국농기계공업협동조합은 본 사업의 3~4차년도에 위탁기관으로 참여할 예정이다.

△ 다목적 농업로봇이 최종 목표
최종적으로 자율주행을 이용한 무인 작업과 고장에 대응하는 자가진단 시스템을 갖춘 다목적 농업로봇으로 로터리, 휴립피복, 정식, 운반, 방제의 5가지 작업을 수행하는 시스템을 개발이 목적이다.

또 2020년 완공 예정인 로봇제품화에 필요한 안동시 연구실증센터와 테스트베드에서는 평탄한 밭, 경사지, 굴곡지, 주행시험장 등을 갖춰, 다양한 밭작물의 이식, 방재, 수확, 제초 등 실제 환경과 동일한 환경에서 농기계의 시험?성능평가?현장 적용이 가능한 시설로 구축할 예정이다. 테스트베드는 연구 실증을 위해 다양한 환경을 제공하며 연구원에서 개발한 농업용 로봇뿐 만 아니라 타 기관과 농기계 회사 등에서 개발된 시제품의 검증에도 활용되도록 할 계획이다.