6축 힘/토크 센서를 이용한 수직농장 로봇 자동화 성공 사례
- hjlee51
- 2025년 12월 24일
- 3분 분량
최종 수정일: 2025년 12월 30일
오늘날 협동로봇은 제조업, 서비스업을 비롯해 수직농장과 같은 농업 등 다양한 산업에서 빠르게 활용 범위를 넓혀가고 있습니다. 특히 인력난이 심한 1차 산업과 제조 현장의 경우 로봇 자동화 도입이 더욱 가속화되고 있고, 이에 따라 로봇과 함께 사용되는 센서, 앤드이펙터 등 부품 수요도 늘어나고 있습니다.
그중에서도 힘/토크 센서는 로봇의 손목 또는 말단에 장착되어 무게 측정, 정확한 힘 제어, 물체 조작, 충돌 감지 등 안전하고 정밀한 작업 수행을 돕습니다.
이번 케이스 스터디에서는 농업 자동화 환경에서 힘/토크 센서가 어떤 역할을 하는지, 그리고 에이딘로보틱스 센서를 실제 수직농장 시스템에 적용한 성공 사례를 함께 살펴보겠습니다.
농업 분야에서 힘/토크 센서의 역할
최근 농업 분야는 자동화·디지털 기반 생산 시스템이 확산되면서, 수직농장(vertical farm)과 같이 고도의 환경조절을 통해 작물의 생산량과 품질을 향상시키는 방향으로 빠르게 변화하고 있습니다. 이에 따라 농업 로봇과 드론 등 최첨단 장비를 활용해 작물을 재배・수확하거나, 기계 장치의 효율을 높이려는 시도도 활발해지고 있습니다.
이러한 농업 자동화 환경에서 6축 힘/토크 센서는 로봇과 자동화 장비의 정밀 제어와 안정적 작업을 위해 다양한 역할을 수행하고 있습니다.
1. 로봇 활용 작물 관리
씨앗 파종 및 수확량 개선: 6축 힘/토크 센서를 활용한 파종 깊이, 간격의 정밀 제어로 생산성 향상
2. 농작물 감지 및 힘 제어
시각 기반 힘 제어: 시각 센서(active perception)와 힘/토크 센서를 결합하여 목표 위치・형상에 맞춰 힘 제어
3. 정밀 수확 및 조작 효율 향상
작물 수확: 로봇 그리퍼에 센서를 부착해, 과일이나 채소를 수확할 때 작물에 가해지는 힘과 토크를 실시간 측정하여 과도한 힘으로 손상되지 않도록 관리
최적 수확 조건 탐색: 힘/토크 센서로 특정 회적 각도에서 힘, 토크 등이 최소화되는 지점을 확인하여 작물 손상 최소화 방안 및 최적의 수확 전략 설정
이처럼 다양한 농업 작업에서 정밀한 힘·토크 제어의 필요성이 커지면서, 실제 현장에서 이를 안정적으로 구현할 수 있는 센서 선택이 중요한 과제로 떠오르고 있습니다.
에이딘로보틱스의 힘/토크 센서란?
앞서 언급한 현장 요구를 반영해, 에이딘로보틱스는 힘과 회전력을 측정할 수 있는 6축 힘/토크(Fx,Fy,Fz,Tx,Ty,Tz) 센서를 제공하고 있습니다. 특히 정전용량(Capacitance)과 저항 타입(Strain Gauge)으로 나뉘는 2개의 로봇 센서 타입 중 정전용량 방식을 택해, 기존 저항 방식 대비 높은 감도와 내구성 등 아래와 같은 다양한 장점을 제공합니다.
• 높은 감도와 정밀도: 전기용량의 미세한 변화를 감지해 로봇 장착 시 여러 축에서 발생하는 힘과 토크 정밀하게 동시 측정 가능. 센서의 기본 성능인 감지 능력과 정밀도 측면에서도 매우 우수.
• 내구성 및 장기적 안정성: 장기간 사용 시 기계적 피로로 인해 감도 저하가 발생하는 저항 타입(Strain Gauge)과 달리, 정전용량(Capacitance) 타입은 안정적인 성능을 유지해 기복이 적고 신뢰도 높음
• 내환경성: 센서 내 온도보상 기능이 탑재돼 있어 다양한 작업 환경에서의 온도 변화에서도 성능 저하 없이 높은 정확도 유지
• 소형화 가능성: 단순한 구조로 초소형 설계가 가능하며, 설치 시 공간을 적게 차지해 로봇의 자유도가 높음
• 가격 경쟁력 및 양산 가능성: 단순한 구조 덕분에 부품 조립만으로 센서 생산이 가능하며, 양산이 용이하고 비용이 적게 듦
• 추가 장비 불필요: 고정밀 데이터를 위해 증폭기가 필요한 저항 타입과는 다르게 정전용량 방식은 별도 증폭기 없이 작동 가능
에이딘로보틱스 6축 힘/토크 센서를 도입한 실제 사례
그렇다면 에이딘로보틱스 6축 힘/토크 센서는 실제 현장에서 어떤 방식으로 활용되었으며, 수직농장 및 농업 자동화 시스템 구축에 어떻게 기여했을까요? 이번 사례에서는 에이딘로보틱스 센서의 적용 과정과 기여 효과를 소개합니다.
⎮고객사 소개
해당 고객사는 협동로봇을 기반으로 한 수직농장 자동화 시스템을 개발·공급하는 국내 기업으로, 기업 내 연구원이 타사 센서 사용 경험을 바탕으로 에이딘로보틱스 힘/토크 센서 도입을 제안하여 도입을 결정했습니다.
⎮도입 제품
협동로봇을 이용한 농업 자동화 관련 과제 수행을 위해 에이딘로보틱스의 6축 힘/토크 센서인 AFT200을 적용했습니다. 센서는 LattePanda Sigma 기반 상위 제어기와 CAN 통신으로 연동했으며, 데이터 송수신을 위해 CAN to USB 인터페이스가 사용되었습니다. 운영 시스템은 Linux Ubuntu 및 ROS 환경에서 C++ 코드를 자체 작성해 구현했습니다.
⎮도입 배경 및 선택 이유
해당 고객은 주로 농작물을 이식하거나 수확하는 과정에서 농업 로봇과 협동로봇을 사용하고 있었습니다. 농업 자동화 시스템 구축 및 협동로봇의 제어기능을 연구하는 과정에서 힘/토크 센서의 필요성을 느꼈고, 타사 대비 성능과 가격 경쟁력이 우수하다고 판단해 에이딘로보틱스 제품 도입했습니다.
⎮적용 결과 및 활용 방식
Universal Robots 협동로봇 라인 중 하나인 UR10과 앤드이펙터에 에이딘로보틱스의 6축 힘/토크 센서(AFT200)를 장착하여 협동로봇의 힘제어 기능을 구현했습니다.
⎮고객 평가
센서의 콤팩트한 크기와 가벼운 무게 덕분에 로봇 팔 관절에 쉽게 장착할 수 있었다는 점을 가장 먼저 언급했습니다. 센서 범위가 일반적인 로봇 팔 앤드이펙터 가반 하중을 적정 상회해 안정적으로 사용할 수 있었으며, 빠른 샘플링 속도(Sampling rate)를 가지고 있어 정밀 제어나 알고리즘 구성에도 적합하다고 평가했습니다. 또한 다양한 통신 인터페이스를 지원해 시스템 구성 시 인터페이스 선택이 용이하다는 점도 강조했습니다.
에이딘로보틱스 6축 힘/토크 센서 도입 후 효과
해당 고객은 에이딘로보틱스 센서를 통해 목표로 한 힘/토크 센싱(감지)을 정확하게 구현하고, 로봇 팔 제어를 안정적으로 수행할 수 있었습니다. 또한 수직농장 내 협동로봇에도 힘/토크 센서를 이용하여 농작물 재배·수확 작업에 힘 제어를 적용함으로써,
자동화 시스템의 완성도 향상
농작물 처리 품질 개선
이라는 두 가지 목표를 동시에 달성했습니다.
이처럼 에이딘로보틱스의 6축 힘/토크 센서는 제조 현장은 물론, 수직농장 등 농업 현장에서 로봇이 물체를 다룰 때 필요한 힘을 정확히 측정·제어하고, 표면 손상을 방지해 균일한 작업을 도와 다양한 산업 분야에서 폭넓게 활용되고 있습니다.
*자료 출처
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