농업용 로봇

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농업용 로봇은 농업용으로 배치된 로봇이다.오늘날 농업에서 로봇의 주요 응용 분야는 수확 단계이다.농업에서 로봇이나 드론의 새로운 응용 분야에는 잡초 관리,^[1][2][3] 구름 파종,^[4] 씨앗 심기, 수확, 환경 모니터링, 토양 ^[5][6]분석 등이 포함된다.검증된 시장 조사에 따르면, 농업 로봇 시장은 ^[7]2025년까지 115억 8천만 달러에 이를 것으로 예상된다.

일반

과일 따는 로봇, 무인 트랙터/스프레이어, 양털 깎기 로봇 등은 인간의 노동력을 대체하기 위해 고안되었다.대부분의 경우, 작업을 시작하기 전에 많은 요소(예: 수확할 과일의 크기 및 색상)를 고려해야 한다.로봇은 가지치기, 제초, 살포, 감시와 같은 다른 원예 작업에 사용될 수 있다.로봇은 또한 자동 착유, 세탁 및 거세와 같은 가축 응용 프로그램(리베스토크 로봇)에 사용될 수 있습니다.이와 같은 로봇은 더 높은 품질의 신선한 농산물과 더 낮은 생산 비용, 그리고 육체 ^[8]노동의 필요성 감소를 포함하여 농업에 많은 이점을 가지고 있다.또한 트랙터 및 기타 사람이 조작하는 차량의 사용이 작업자에게 너무 위험한 경우 잡초나 고사리 살포와 같은 수동 작업을 자동화하는 데 사용할 수 있습니다.

디자인

기계 설계는 엔드 이펙터, 조작기 및 그리퍼로 구성됩니다.조작기의 설계에는 작업, 경제성 및 필수 동작을 포함한 몇 가지 요인을 고려해야 한다.엔드 이펙터는 과일의 시장 가치에 영향을 미치며 그리퍼의 디자인은 수확되는 작물을 기반으로 합니다.

엔드 이펙터

농업용 로봇의 엔드 이펙터는 로봇 팔의 끝에 있는 장치로, 다양한 농업 작업에 사용됩니다.여러 종류의 엔드 이펙터가 개발되었습니다.일본의 포도 농사에서는 수확, 베리 솎아내기, 살포, 봉지 등에 엔드 이펙터를 사용하고 있습니다.각 과일은 과업의 성격과 대상 과일의 모양과 크기에 따라 설계되었다.예를 들어 수확에 사용되는 엔드 이펙터는 포도의 송이를 움켜쥐고 자르고 밀기 위해 고안되었습니다.

베리를 솎아내는 또 다른 방법으로 포도의 시장가치를 높이고 포도의 크기를 늘리며 묶음을 용이하게 하기 위해 사용된다.베리를 솎아내기 위해 엔드 이펙터는 상부, 중간, 하부로 구성되어 있습니다.상부는 2개의 플레이트와 개폐가 가능한 고무로 되어 있습니다.두 개의 접시는 포도를 압축하여 라키스 가지를 잘라내고 포도 다발을 추출합니다.가운데 부분에는 바늘과 압축 스프링, 그리고 표면에 구멍이 뚫린 다른 판이 들어 있다.두 개의 접시가 압축되면 바늘이 포도에 구멍을 뚫는다.다음으로 아랫부분은 길이를 통일하기 위해 번들을 절단할 수 있는 절단장치를 가지고 있다.

분무의 경우 엔드 이펙터는 조작기에 부착된 분무 노즐로 구성됩니다.실제로 생산자들은 화학 액체가 여러 그룹에 고르게 분포되어 있는지 확인하려고 합니다.따라서 노즐이 목표물로부터 거리를 유지하면서 일정한 속도로 움직이게 함으로써 화학물질을 균등하게 분배할 수 있습니다.

포도 생산의 마지막 단계는 포장을 하는 과정입니다.배깅 엔드 이펙터는 봉투 피더와 두 개의 기계식 핑거로 설계되었습니다.봉지 공정에서 봉지를 상하로 연속해서 손가락에 봉지를 공급하는 슬릿으로 이루어진다.봉투가 손가락에 공급되는 동안 봉투의 상단 끝에 위치한 2개의 리프 스프링이 가방을 열어 고정합니다.그 포대는 포도를 송이 모양으로 담기 위해 생산된다.봉지 작업이 완료되면 손가락을 폈다가 풉니다.이렇게 하면 리프 스프링이 닫혀 백이 씰링되고 다시 ^[9]열리지 않습니다.

그리퍼

그리퍼는 목표 작물을 수확하는 데 사용되는 파지 장치입니다.그리퍼의 설계는 단순성, 저비용, 효율성에 기초하고 있습니다.따라서 설계는 일반적으로 작업을 수행할 때 동기적으로 움직일 수 있는 두 개의 기계 핑거로 구성됩니다.설계의 세부 사항은 수행 중인 태스크에 따라 달라집니다.예를 들어, 수확을 위해 식물을 잘라야 하는 절차에서 그리퍼는 날카로운 날을 가지고 있었다.

조작기

조작기를 사용하면 그리퍼와 엔드 이펙터가 환경을 탐색할 수 있습니다.조작기는 그리퍼의 위치와 높이를 유지하는 4바 병렬 링크로 구성됩니다.조작기는 또한 1개, 2개 또는 3개의 공압 액추에이터를 사용할 수 있습니다.공압식 액추에이터는 압축 공기를 에너지로 변환하여 선형 및 회전 운동을 생성하는 모터입니다.공압식 액추에이터는 높은 전력 중량비 때문에 농업용 로봇에 가장 효과적인 액추에이터입니다.조작기를 위한 가장 비용 효율적인 설계는 단일 액추에이터 구성이지만, 이것이 가장 유연한 ^[10]옵션입니다.

발전

농업에서 로보틱스의 첫 번째 개발은 농업에 자동 차량 안내를 통합하기 위한 연구가 ^[11]구체화되기 시작하면서, 1920년대 이후로 거슬러 올라갈 수 있다.이 연구는 1950년대와 60년대 사이에 자율 농업용 ^[11]차량의 발전을 이끌었다.그러나 이 개념은 완벽하지 않았고,^[11] 차량들은 여전히 경로를 안내하기 위한 케이블 시스템이 필요했습니다.농업용 로봇은 다른 분야의 기술도 발전하기 시작하면서 계속 발전했다.컴퓨터의 발달에 따라 1980년대에 이르러서야 기계 시각 안내가 ^[11]가능해졌다.

프랑스와 ^[11][12]미국에서 로봇을 사용하여 오렌지를 수확하는 것도 여러 해 동안 개발되었습니다.

로봇은 수십 년 동안 실내 산업 환경에 통합되었지만, 농업 사용을 위한 실외 로봇은 더 복잡하고 ^{[citation needed]}개발하기가 어렵다고 여겨진다.이는 안전성에 대한 우려 때문이기도 하지만, 다양한 환경적 요인들과 예측 ^[13]불가능성의 영향을 받는 농작물 수확의 복잡성 때문이기도 하다.

시장에서의 수요

농업 부문에 필요한 노동력의 양에 대한 우려가 있다.고령화 때문에 일본은 농업 ^[13]노동 시장의 수요를 충족시킬 수 없다.마찬가지로, 미국은 현재 많은 이민 노동자에 의존하고 있지만, 계절적인 농장 노동자의 감소와 정부의 이민 저지 노력의 증가 사이에 그들 역시 수요를 ^[13][14]충족시킬 수 없다.기업들은 종종 계절이 ^[13]끝날 때까지 모든 작물을 수확할 수 없기 때문에 농작물을 썩게 놔두어야 한다.게다가, 향후 몇 ^[13][15]년 동안 먹여야 할 인구 증가에 대한 우려도 있다.그 때문에, 농기계를 보다 비용 효율이 높고,^[13] 계속 사용할 수 있도록 개량하고 싶다고 하는 큰 바람이 있다.

현재의 어플리케이션과 경향

현재 연구의 대부분은 자율 농업용 차량을 위해 계속 일하고 있다.이 연구는 운전자 보조 시스템과 자율주행 자동차에서 이루어진 ^[14]진보에 기초하고 있다.

로봇은 이미 농업 농업의 많은 분야에 도입되었지만, 다양한 작물의 수확에는 여전히 많이 빠져 있다.이것은 기업들이 농장에서 보다 구체적인 작업을 완료하는 로봇을 개발하기 시작하면서 바뀌기 시작했다.작물을 수확하는 로봇에 대한 가장 큰 우려는 딸기와 같이 쉽게 손상되거나 ^[13][14]완전히 놓칠 수 있는 부드러운 작물을 수확하는 것에서 비롯된다.이러한 우려에도 불구하고, 이 분야는 진전을 보이고 있다.Harvest Croo Robotics의 공동 설립자인 Gary Wishnatzki에 따르면, 현재 플로리다에서 시험 중인 딸기 수확기 중 하나는 "단 3일 만에 25에이커의 밭을 고르고 약 30명의 농장 ^[14]근로자를 대체할 수 있다"고 한다.사과, 포도, 그리고 다른 ^[12][14][15]농작물들을 수확하는 데 있어서 비슷한 진전이 이루어지고 있다.사과 수확 로봇의 경우, 현재의 개발은 상업적으로 실현되기에는 너무 느렸다.현대의 로봇들은 평균적인 인간이 초당 ^[16]1개의 속도로 사과를 수확하는 동안 5초에서 10초 사이에 1개의 속도로 사과를 수확할 수 있다.

농업회사들이 설정한 또 다른 목표는 데이터 ^[15]수집이다.증가하는 인구와 그들을 ^[13][15]먹여 살릴 수 있는 노동력의 감소에 대한 우려가 높아지고 있다.데이터 수집은 ^[15]농장의 생산성을 높이기 위한 방법으로 개발되고 있다.AgriData는 현재 이를 위해 새로운 기술을 개발하고 있으며 과수를 ^[15]검사하여 농부들이 농작물을 수확하기에 가장 좋은 시기를 결정하도록 돕고 있습니다.

적용들

로봇은 농업에 많은 응용 분야를 가지고 있다.로봇의 몇 가지 예와 프로토타입에는 멀린 로봇 밀커, 로스피어, 하베스트 오토메이션, 오렌지 수확기, 양상추 ^[17]봇, 제초기가 있습니다.농업에서 로봇이 대규모로 사용되는 한 가지 사례는 우유봇이다.효율과 이동 필요성 때문에 영국 낙농장에 널리 퍼져있다.데이비드 가드너(영국 왕립농업학회 회장)에 따르면 로봇이 반복되고 로봇이 한 곳에 앉게 된다면 복잡한 작업을 완료할 수 있다고 한다.또한 반복 작업(예: 착유)을 수행하는 로봇은 일관되고 특정 ^[18]표준에 따라 역할을 수행합니다.

또 다른 응용 분야는 원예입니다.원예 분야 중 하나는 하베스트 오토메이션사의 RV100 개발입니다.RV 100은 온실이나 야외 환경에서 화분을 운반할 수 있도록 설계되었습니다.RV100의 화분 처리 및 구성 기능에는 공간 절약, 수집 및 통합 기능이 포함됩니다.이 작업에 RV100을 사용하는 이점은 높은 배치 정확도, 자율적인 실외 및 실내 기능 및 생산 ^[19]비용 절감입니다.

예

• 비노봇 및 비노쿨러^[20][21][22]
• LSU의^[23][24] AgBot
• Burro, 피킹 및 식물병리학으로^[25] 확장 가능성이 있는 운반 및 경로 추적 로봇
• 하베스트 오토메이션(Harvest Automation)은 아이로봇 출신 직원들이 온실용^[26] 로봇을 개발하기 위해 설립한 회사이다.
• Root AI는 온실에서^[27][28] 사용하는 토마토 따는 로봇을 만들었습니다.
• 로보틱 하베스팅과^[29] 아그로봇의^[30] 딸기 따기 로봇
• Small Robot Company는 다양한 소형 농업용 로봇을 개발했으며, 각 로봇은 특정 작업(제초, 분무, 구멍 뚫기 등)에 초점을 맞추고 AI^[31] 시스템에 의해 제어되었습니다.
• 애그린 컬처
• 에코로보틱스는 태양열 제초 및 분무로봇을^[33] 만들었다.
• 블루리버 테크놀로지는 분무가 필요한 식물만 살포하는 트랙터용 농기구를 개발하여 제초제 사용을 90% ^[34][35]줄였습니다.
• Casmobot 차세대 슬로프 예초기^[36]
• Fieldrobot Event는 모바일 농업^[37] 로봇 경연대회이다.
• HortiBot - 식물 간호^[38] 로봇
• 상추봇 - 상추의 유기농^[39] 제초 및 솎아내기
• 국립농업연구센터가^[40] 개발한 모내기 로봇
• ROS 농업 - 로봇 운영^[41] 체제를 사용하는 농업용 로봇용 오픈 소스 소프트웨어
• IBEX가 개발 중인^[42] 극한 지형용 자율 잡초 살포 로봇
• Farm Bot,^[43] 오픈 소스 CNC^[44] 팜
• 아르헨티나의 한 농업기술 스타트업이 개발 중인 VAE는 정밀 살포에서 가축 ^[45]취급까지 다양한 농업 응용 분야를 위한 범용 플랫폼이 되는 것을 목표로 하고 있습니다.
• ACFR RIPPA: 스폿^[46] 스프레이용
• ACFR SwagBot, 가축 모니터링용
• ACFR 디지털 팜핸드: 분무, 제초, 파종용^[47]
• Saga ^[48]Robotics가 개발한 자율 모듈형 다목적 농업 로봇 Thorvald.

「 」를 참조해 주세요.

• 전자농업
• 기계 비전
• 농업용 무인기

레퍼런스

외부 링크

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