품목번호

2022-서비스로봇-일반-19

산업

기술

분류

중분류Ⅰ

중분류Ⅱ

품목유형

□ 원천기술   ■ 혁신제품

로봇/자동화기계

산업/일반기계

융합유형

□ 산업고도화형 □ 사회문제해결형  □ 신산업창출형  ■ 해당없음

해당여부

□ IP연계  □ 표준연계  □ 디자인연계  □ BI연계  □ 경쟁형  □ 복수형  □ 국가핵심기술  □ 서비스형  □ 안전과제  □ 탄소중립  □ 국제공동   □ BM형  □ 원스톱형  □ 챌린지형  □ 통합형  ■ 실증형

R&D 샌드박스 유형

■ R&D 샌드박스(일반)  □ R&D 샌드박스(지정)

품목명

실외 과수환경에서 1분에 3개 이상 연속적인 과실 수확과 다중 운반로봇 관제가 가능한 농작업 로봇플랫폼 개발

품목코드

(HSK10)

류

호

소호

통계부호

(TRL :  [시작] 4단계 〜 [종료] 7단계)

8

4

2

4

8

1

9

0

0

0

1. 개념 및 산업동향

ㅇ 개념 : 실외 과수환경[eqn: {}^{1)}]에서 1분에 3개 이상[eqn: {}^{2)}] 연속적인 과실[eqn: {}^{3)}] 수확 작업이 가능한 수확로봇과 수확된 과실을 비포장 경사면 위로 자율주행하며 선별장으로 전달하는 다수 운반로봇[eqn: {}^{4)}] 및 관제기술이 포함된 농작업 통합 운영시스템 개발

[eqn: {}^{1)}]자연광 변화, 수확 여부에 따른 과수 외관 변화 등 실외 과수 농작업 시 고려해야 할 동적 비정형 환경을 의미

[eqn: {}^{2)}]1분에 3개 이상 과실 수확 작업 시 수확로봇의 과수나무 간 이동하는 시간은 제외하여 산정

[eqn: {}^{3)}]1kg당 생산면적, 연간소비량, 노동력 투입량 등 고려하여 실외환경에서 재배되는 과실을 제시(과제 중복성 등을 고려하여, 대상품목 선정 시 만감류/감귤, 감, 포도는 제외)

[eqn: {}^{4)}]운반로봇은 군집 관제를 통해 수확로봇과 도킹하며, 수확로봇이 수확한 과실을 적재하는 매커니즘과 운반로봇에 적재된 과실을 선별장으로 이송하는 주행기술이 포함됨

- 제품형태 : 수확로봇, 운반로봇, 관제시스템

- 기술형태 : 1분에 3개 이상의 연속적인 과실 수확 작업을 할 수 있는 수확로봇 로봇암 조작기술, 실외 과수원 비포장 경사면에서의 로봇 자율주행 기술, 수확된 과실을 선별장으로 이동할 수 있는 다수 운반로봇 관제 및 자율주행기술

ㅇ 산업동향 : 기존에는 구조화된 실내에서의 과실 수확 등 무인 농작업 지원이 가능한 로봇 기술이 연구되는 반면, 실외는 적용 한계로 인해 산업화 수준 기술이 부재함

2. 지원 범위

ㅇ 실외 비포장 경사면 환경에서의 로봇 주행을 위한 하드웨어 플랫폼 개발

- 과실 수확, 이송 및 적재작업이 가능한 플랫폼(수확/이송로봇) 개발 및 시스템 통합

- 수확로봇으로부터 수확 과실을 전달받아 이송 및 적재할 수 있는 매커니즘

ㅇ 비포장 경사면 실외 과수환경 조건에 강인한 지능형 자율주행 기술 개발

- 비포장 경사면 환경조건에 강인한 농작업 환경 자율주행 및 매핑기술 개발

- 수확된 과실을 선별장으로 이동할 수 있는 다수 운반로봇 제어기술 개발

ㅇ 실외 과수환경에서 연속적인 과수 수확 작업을 위한 수확용 엔드이펙터 개발

- 과수의 안정적 파지 및 수확 작업이 가능한 수확용 엔드이펙터 개발

- 1분에 3개 이상 연속적인 과실 수확 작업을 할 수 있는 로봇암 제어기술 개발

ㅇ 영상처리 기술을 이용한 과수 수확 정보 및 품질판별 기술 개발

- 자연광 조건에서 수확 정보 인식 및 수확 과실에 대한 품질판별 기술 개발

ㅇ 실외 과수원 무인 자동화를 위한 농작업 통합 운영시스템

- 수확과 이송작업 연계를 위한 로봇 통합 관제기술 개발

- 수요기관 연계*를 통한 대규모 과수원 현장에서의 로봇 운용 및 사업화 검증

* 대상 과수를 주산지로 하는 지자체 혹은 유관기관을 포함하여 실증 및 홍보방안 제시, 스마트팜 공공분야 시장을 기반으로 한 정부 보조금 사업을 연계한 사업화 전략 수립이 필수적임

ㅇ 핵심 목표 성능

핵심 성능지표		단위	달성목표
1	수확 적기 판별률	%	90
2	1분당 과실 최소 수확량	개	3
3	과실당 수확 성공률	%	80
4	사람대비 이송 작업 효율	%	80

3. 지원 필요성

ㅇ (정책성) D.N.A 기술을 농업 현장에 도입하기 위한 정책 지원 등이 활발히 이루어지는 측면에서 디지털 뉴딜의 육성 분야에 부합

ㅇ (기술성) 기존에는 구조화된 실내 농업환경에서의 수확, 방제 등 농작업 지원이 가능한 무인 로봇시스템이 활발하게 연구되고 있으나, 실외 농업환경에서는 여러 환경적인 특성으로 연구가 초기 단계에 머물러 관련 기술의 선점이 필요함

- 자연광 조건의 변화, 경사지거나 비평탄한 과수원 주행노면 등 특성으로 인한 로봇 주행 및 운영의 어려움 등 실외 환경에서의 기술적 애로사항 존재

ㅇ (경제성) 과수농업(171,248가구)은 밭농업(389,572가구) 다음으로 많은 농가를 보유하고 있으며 시장진입 측면에서 밭농업 대비 중소/중견기업급 로봇기업의 과수농업 스마트팜 시장진출이 용이하여 관련 연구지원을 통한 핵심 원천기술 및 가격 경쟁력을 확보하여 기업의 성장과 국가 경쟁력 기여 가능

ㅇ (사회성) 실외 과수원에서 노동력 절감이 필요한 노동집약적인 과수로 사과, 배, 키위 등이 있으며, 해당 분야에 기술 적용을 통해 실외 과수원 환경에서의 무인 자동화 실현이 가능한 로봇기술 개발하여 관련 시장에서의 선제적 선점 필요

4. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 45개월 이내 (1차년도 개발기간 : 9개월, 2~4차년도 : 12개월)

ㅇ 정부출연금 :  ‘23년 15억원 이내(총 정부출연금 75억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 제한없음(수요기관 참여 필수)

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수