기존의 로봇 엔드이펙터를 이용한 과수 수확에서 손가락을 가지는 엔드이펙터는 과일의 비정형성에 강인하게 대응할 수 있지만, 손가락이 과일이나 줄기에 걸리기도 하여 수확에 실패하는 경우가 발생한다. 석션 컵을 이용한 엔드이펙터로 과수를 수확하면 손가락 운동이 방해받는 것으로 인한 수확 실패에 대응할 수 있지만, 과일의 형태 등으로 인해 압력이 유출되어 파지가 실패하는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 기존 과수 수확 그리퍼의 한계를 극복하기 위해 그리퍼는 과일의 손상을 최소화하면서 손가락의 움직임을 보호하고 과일과 그리퍼의 비정렬에 의한 수확 실패 문제에 대응해야 한다. 이를 위해 주머니와 같은 그리퍼의 형태를 고려함으로써 과일 위치의 불확정성에 대응하면서 손가락의 움직임을 보호하고 과일을 손상 없이 파지해야 한다. 그리고 주머니 형태의 엔드이펙터를 이용한 과수 분리를 고려했을 때, 과수 절단 메커니즘은 수확 중 그리퍼와 접촉하는 과일의 손상을 최소화하고 보호구조물의 위치 오차에 대한 강인성이 유지되어야 한다. 이를 위해서 주머니형 그리퍼의 줄기 절단 메커니즘은 그리퍼의 높이 변화를 최소화하고 과수의 줄기를 자를 수 있는 절단력을 내야 한다. 줄 꼬임 구동기를 이용했을 때 기어를 이용하지 않고 앞서 제시한 조건을 만족할 수 있고, 조리개의 구동 방식을 이용하면 줄기 절단 소요시간을 최소화할 수 있다.
본 연구에서는 당김줄 가방과 같이 입구가 열리고 오므라들면서 과일을 감싸듯 파지할 수 있는 주머니형 로봇 그리퍼와 줄 꼬임 구동형 줄기 절단 메커니즘, 조리개형 줄기 절단 메커니즘을 제안하였다. 그리퍼는 넓은 파지 면적과 바구니형 구조를 이용하여 실제 과일을 놓치지 않고 손상시키지 않으며 파지할 수 있음을 확인하였다. 또한, 보호구조물이 인공 덤불 속의 과일을 파지하는 과정에서 손가락이 이파리나 줄기에 의해 움직임을 방해 받지 않았고, 그리퍼와 과일 사이의 위치 오차에 강인하게 대응하였다. 그리고 실제 과일을 이용한 장애물 극복 능력 확인에서 주머니형 로봇 그리퍼가 제시한 설계 조건을 만족하며 동작하였음을 확인하였다. 줄 꼬임 구동형 줄기 절단 메커니즘과 조리개형 줄기 절단 메커니즘의 구동을 수학적으로 모델링하고, 검증 실험에서 접촉 소요시간을 측정함으로써 모델링 결과를 검증하였다. 토마토 줄기 절단실험에서 줄 꼬임 구동형 줄기 절단 메커니즘은 주어진 실제 토마토의 줄기를 4.6초~6.5초 내에 최대 132.4N의 절단력을 내며 절단하였다. 그리고 조리개형 줄기 절단 메커니즘은 1.3초 내에 줄기를 절단하였다. 실제 과일을 이용한 장애물 극복 능력 확인에서 확장된 보호구조물이 과일을 향해 접근하여도 주변 과일의 손상 없이 장애물을 밀어내며 목표 과일을 잡는 것을 확인하였다. 줄기 절단 방식과 플럭킹 방식에 잘 대응하는지 검증하기 위해 토마토를 이용하여 수확 능력을 확인하였다. 수확실험에서 플럭킹 방식과 조리개형 줄기 절단 메커니즘이 장착된 엔드이펙터는 다섯 개의 과일 중 다섯 개의 과일을 모두 수확하였고, 줄 꼬임 구동형 줄기 절단 메커니즘이 장착된 엔드이펙터는 다섯 개의 과일 중 네 개의 과일을 수확하였다. 이로써 제안된 엔드이펙터가 과수 수확에 적합하다는 것을 검증하였다.