▲ 펜실베니아대 연구진이 개발한 양송이 버섯 수확 로봇 메카니즘

美 펜실베니아주립대 연구진이 양송이 버섯을 수확할 수 있는 로봇 메카니즘을 개발했다고 테크익스플로어가 1일(현지 시각) 보도했다.

이번에 개발된 양송이 버섯 수확 로봇 시제품은 머신 비전시스템과 결합돼 운영되며, 양송이 버섯을 뽑고 손질하는 과정을 독자적으로 수행할 수 있다.

양송이 버섯은 미국인들의 대표적인 식재료다. 지난 2017년부터 2018년까지 미국에서 소비된 양송이 버섯의 양은 8억9100만 파운드(11억 3천만 달러 상당)에 달한다. 수확된 양송이 버섯의 91%가 식료품점으로 간다.

이처럼 양송이 버섯의 수요는 많지만 수확 과정은 매우 힘들다. 버섯 농장에서 일하는 일꾼을 구하는게 힘든데다 인건비도 점점 높아지고 있어 버섯 농가에 부담이 되고 있다. 양송이 버섯의 수확과정에 들어가는 노동 비용이 전체 비용의 15~30%를 차지할 정도로 높은 비율을 차지한다. 특히 펜실베니아주는 미국에서 생산되는 양송이 버섯의 3분의 2 가량이 생산되고 있어 인력 수급에 더욱 어려움을 겪고 있는 상황이다.

양송이 버섯을 수확하는 과정은 꽤 복잡하다. 수확 작업을 하는 일꾼은 재배용 선반에서 수확 시기에 이른 양송이 버섯을 찾아내 한 손으로 버섯을 떼어내고, 이어 다른 손에 있는 칼을 이용해 버섯 끝부분을 손질한다. 숙련된 일꾼은 한번에 3개의 버섯을 손에 들고 칼로 끝부분을 한번에 잘라낸다. 이렇게 손질을 마친 양송이 버섯은 최종적으로 수확 바구니에 담긴다.

펜실베니아주립대 연구진이 개발한 로봇 메카니즘은 이런 복잡한 과정을 독자적으로 처리할 수 있다. 이 로봇 메카니즘은 여러 개의 엔드 이펙터를 갖고 있다. 다 자란 버섯을 뽑는 엔드 이펙터, 뽑는 엔드 이펙터를 다른 곳으로 옮기는 엔드 이펙터, 버섯의 끝부분을 손질하는 엔드 이펙터 등이 있다. 여기에 전기-공기압 방식 제어 시스템, 흡착 컵 메카니즘 등이 있다.

연구팀은 버섯을 흡착하는 과정에서 버섯이 손상을 입지 않을까 우려해 상처 테스트를 진행했다. 흡착컵의 작동 시간과 공기압 등 요소가 버섯의 손상에 미치는 영향을 분석했다. 작동 시간보다는 공기압이 버섯의 손상에 더 영향을 미치는 것으로 나타났다. 연구팀은 흡착컵의 공기압을 최적화하는 방식으로 버섯의 손상 정도를 낮출 수 있었다.

연구팀은 캠퍼스내 버섯연구센터에서 총 70차례의 테스트를 실시해 로봇 수확 메카니즘의 성능을 평가했다. 연구팀이 테스트한 결과 버섯을 뽑는 엔드 이펙터가 수확할 버섯의 위치를 정확히 찾아 뽑는 과정에서 90%의 성공률을 보였다. 두번째 수확 작업시 성공률은 94.2%로 높아졌다. 버섯을 손질하는 엔드 이펙터의 성공률은 97%에 달했다. 이번 연구는 전문 저널Transactions of the American Society of Agricultural and Biological Engineers 최신호에 게재됐다.