A Study on the Hardness Measurement of Tomatoes for the Stiffness of Load Tray in Smart Farm Greenhouse = A Study on the Hardness Measurement of Tomatoes for the Stiffness of Load Tray in Smart Farm Greenhouse

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 스마트팜 이송로봇의 시설작물(토마토) 적재 트레이의 적절한 형상과 재질을 결정하기 위하여 토마토의 경도측정을 수행하고 분석하였다.
스마트팜에서 시설작물들을 효과적으로 수확하기 위한 적재 트레이 개발을 위하여 대저토마토의 경도값들을 측정하였다. 먼저 숙성단계별로 2~6단계로 나누어 분류작업을 한 후, 각 토마토들의 폭, 높이, 무게를 측정하여 기록하였다.
실험장치를 구성하기 위하여 경도측정기 고정 지그, 프레임, z축 스테이지를 사용하였고, 지그는 알루미늄 프레임을 이용하여 만들었으며, 프레임은 알루미늄 프로파일, z축 스테이지는 XPT-100모델을 사용하였고, 경도계는 FR-5105모델과 6mm직경의 니들을 사용하였다. 과일의 경도 측정 방법은 경도측정기의 니들을 이용하여 과일의 균열이 생길 때까지 탐침시켜 측정하였다. 이 실험은 토마토의 상부, 중부, 하부로 나누어 3번씩 실험을 진행하였고, 과일 표면의 경도값은 균열 생성 직전에서 가장 높은 값을 나타내므로 경도계의 피크(Peak)값을 기록하였다.
각 숙성단계별 경도측정기의 피크값(g)들의 평균은 상, 중, 하 위치에서 2단계는 2183, 2428, 2909. 3단계는 2619, 2454, 2963. 4단계는 1837, 2024, 2007. 5단계는 1593, 1299, 1594. 6단계는 1642, 1592, 1670임을 보였다. 니들의 면적을 바탕으로 압력(g/㎟ )을 계산한 결과 상, 중, 하 위치에서 2단계는 77, 86, 103, 3단계는 93, 87, 105. 4단계는 65, 72, 71. 5단계는 56, 46, 56. 6단계는 58, 56, 59의 압력을 보였다. 실험결과 토마토들은 숙성단계별로 경도값의 차이를 보임을 알 수 있었으며, 숙성단계가 낮을수록 경도값이 높음을 알 수 있었다. 4단계 이후부터는 경도값들이 하락함을 보였고, 5단계와 6단계는 비슷한 정도의 경도값을 나타내었다.
이 연구를 통하여 토마토들의 숙성단계별, 부위별 경도값 측정을 수행하였으며 수행결과는 숙성이 진행됨에 따라 경도가 하락하는 것을 볼 수 있었다. 토마토가 견딜 수 있는 하중을 계산한 결과 숙성단계가 낮을수록 더 높은 하중을 견딜 수 있음을 알 수 있었다. 이는 적재트레이의 형상과 재질을 결정하기 위한 자료로 사용할 수 있으며, 추후 수확로봇의 그리퍼 압력에 대한 기초자료로 사용될 수 있을 것이다.