이 연구 주제는 노지, 과수원, 시설원예 등 복잡하고 비정형적인 농업 환경에서 작업할 수 있는 필드 로봇의 자율화와 협업 기술 개발에 초점을 둔다. 연구실은 트랙터, 무인항공기(UAV), 무인지상차량(UGV), 작업용 매니퓰레이터 등 서로 다른 형태와 기능을 가진 이종 로봇들이 파종, 예찰, 방제, 수확, 탐색과 같은 농작업을 분담하고 협력할 수 있도록 시스템을 설계한다. 이는 단일 로봇으로 해결하기 어려운 농업 현장의 넓은 작업 범위와 다양한 작업 요구를 효과적으로 처리하기 위한 핵심 접근이다. 특히 연구실은 하이브리드 시스템, 계층적 제어 구조, 관리제어이론(supervisory control theory), 협조 SLAM, 분산 경로 계획과 같은 방법론을 활용해 다수 로봇의 상태 전이와 협업 규칙을 체계적으로 모델링한다. 이러한 접근은 통신 제약, 가변적인 작업 환경, 장애물 회피, 로봇 간 충돌 방지, 연결성 유지와 같은 현실 문제를 반영하면서도 시스템 전체의 안정성과 확장성을 보장하는 데 강점이 있다. 관련 논문과 프로젝트에서는 농업용 로봇 팀을 위한 하이브리드 오토마타 기반 제어, 연결성 기반 계층적 제어, 가중치 보로노이 기반 작업 영역 분할, 그래프 신경망 기반 분산 경로 계획 등이 지속적으로 발전되고 있다. 이 연구는 디지털 농업의 실질적 구현을 위한 기반 플랫폼이라는 점에서 중요하다. 단순한 자동화 장비를 넘어 현장에서 스스로 인식하고 판단하며 여러 로봇이 유기적으로 협업하는 농업용 로보틱스 생태계를 구축함으로써 노동력 부족, 작업 효율 저하, 농업 생산성 불균형 문제를 해결하는 데 기여한다. 향후에는 AI 기반 상황 이해, 장면 그래프 생성, 대규모 농업 데이터 연계, 자율 군집 운용 기술과 결합되어 보다 지능적이고 현장 적응적인 차세대 농업 로봇 플랫폼으로 확장될 가능성이 크다.

이 연구 주제는 과채류와 과수 작물을 대상으로 한 정밀 수확, 적화·적과, 파지, 절단, 이송 등 고난도 농작업을 수행하는 로봇 매니퓰레이션 기술을 다룬다. 농업 환경에서는 작물의 형상과 위치가 일정하지 않고 줄기, 잎, 열매가 복잡하게 얽혀 있어 일반 산업용 로봇보다 훨씬 섬세하고 유연한 작업 능력이 요구된다. 연구실은 이러한 문제를 해결하기 위해 작물 특성을 반영한 엔드이펙터 설계와 비전 기반 제어, 작업자 시연 학습을 결합한 수확 로봇 시스템을 개발하고 있다. 연구실의 성과는 오이, 토마토, 파프리카, 참외 등 다양한 작물에 적용되는 그리퍼와 절단장치 특허, 흡착컵 기반 소프트 그리퍼, 줄기 견인형 절단장치, 로봇 엔드이펙터 개발로 구체화된다. 또한 강인 비주얼 서보잉, 작물 줄기와 꽃자루 인식, 유전 알고리즘 기반 수확 순서 최적화, 촉각 기반 폐색 제거, 양팔 로봇 협력 제어 등 인지와 조작을 통합한 기술이 활발히 연구되고 있다. 이는 단순히 열매를 잡는 수준을 넘어 작물 손상을 최소화하면서 작업 성공률과 속도를 동시에 높이기 위한 방향으로 발전하고 있다. 이 연구는 농업 자동화의 핵심 난제인 ‘사람 수준의 섬세한 작업’을 기계적으로 재현하는 데 의미가 있다. 수확과 정밀 농작업의 자동화는 농촌 고령화와 계절성 노동력 부족 문제 해결에 직접 연결되며, 스마트팜과 노지 농업 모두에서 높은 산업적 파급효과를 가진다. 향후에는 모방학습, 강화학습, 촉각 센서, 장면 이해 기반 작업 계획을 결합해 다목적 농업용 양팔 로봇과 범용 농작업 플랫폼으로 확장될 수 있다.

이 연구 주제는 사람이 로봇을 보다 직관적이고 안전하게 제어할 수 있도록 하는 원격조작과 햅틱 인터페이스 기술, 그리고 이를 농업 및 야외 환경에 적용하는 융합 연구를 포함한다. 연구실은 초기부터 다중 이동로봇과 UAV를 대상으로 한 양방향 원격조작, 힘 피드백, 인간 중심 성능 평가를 수행해 왔으며, 조작자의 기동성, 환경 인지, 작업 안정성을 동시에 향상시키는 제어 구조를 제안해 왔다. 이는 복잡한 현장 환경에서 인간의 판단력과 로봇의 기동성을 결합하기 위한 핵심 기술이다. 관련 대표 연구에서는 시변 토폴로지를 갖는 다중 이동로봇 군의 bilateral teleoperation, 햅틱 큐를 활용한 다중 로봇 원격조작 성능 평가, 통신 지연과 패킷 손실 상황에서의 안정성 보장 등이 다뤄졌다. 이 과정에서 패시비티 기반 제어, 분산 제어 구조, 인간-로봇 상호작용 설계가 중요한 방법론으로 활용되었다. 이러한 기반 기술은 선박 청소 시스템, 해양·산업 설비 유지보수뿐 아니라 농업용 UAV, 멀티로봇 방제, 원격 수확 지원, 디지털 양봉과 같은 응용으로 확대되고 있다. 최근에는 원격조작 중심 연구가 디지털 농업의 새로운 응용과 연결되면서, 해충 조기 탐지, 말벌 추적, 벌류 서식처 탐색, 인공수분 시스템, 정밀 방제, 센서 기반 농작업 지원 등으로 확장되고 있다. 특히 UAV-UGV 협력 기반 병해충 관리, 소형 드론 기반 인공수분, 디지털 양봉, 농업용 센서 융합 플랫폼은 기후변화 대응과 생태 기반 농업 관리의 중요성이 커지는 상황에서 매우 실용적인 의미를 가진다. 향후에는 인간 중심 인터페이스와 자율지능을 결합한 반자율 농업 시스템으로 발전해, 작업자 부담을 줄이면서도 현장 대응력을 높이는 방향으로 고도화될 것이다.