CN102781223A - 植物栽培装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种植物栽培装置，该植物栽培装置能够减小在生长初期浪费的空间，并增大每单位空间的栽培量，从而提高了空间效率，并且能够提供与生长相应的最适当的环境。在植物栽培装置（100）中具有：配置成多层及多列并且能够分别容纳可栽培多个植物株S的栽培托盘（120）的多个栽培托盘容纳架（110）；以及使栽培托盘（120）移动的栽培托盘移载机构（150），在植物栽培装置（100）中具有能够从栽培托盘（120）分别把持并移动植物株S的操纵机构（140）。

Description

植物栽培装置

技术领域

本发明涉及一种植物栽培装置，该植物栽培装置具有：能够栽培多个植物株的栽培托盘；能够容纳该栽培托盘并且能够以多层及多列进行配置的多个栽培托盘容纳架；以及将栽培托盘移入和移出任意的栽培托盘容纳架的栽培托盘移载机构。

背景技术

以往，已知有一种植物栽培装置，该植物栽培装置配置有能够栽培多个植物株的栽培托盘、以及能够容纳该栽培托盘并以多层及多列进行配置的多个栽培托盘容纳架，并且通过对各栽培托盘容纳架进行日照、施肥、浇水等作业，由此增大了植物在每单位面积的栽培量。

另外，公知一种植物栽培装置，该植物栽培装置具有使栽培托盘移入和移出任意的栽培托盘容纳架的栽培托盘移载机构，将栽培托盘移动至特定的作业台后进行施肥、浇水等栽培所需的作业（例如，参见专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1日本特开2000－209970号公报（全文、全部附图）

发明内容

本发明所要解决的技术问题

然而，公知的植物栽培装置虽然能够根据植物株的生长而移动栽培托盘、移动所容纳的栽培托盘容纳架的位置、或改变各栽培托盘的栽培条件，但无法针对各个栽培托盘的各植物株改变条件。

因此，例如，在栽培向水平方向扩展而生长的植物的情况下，由于无法与生长相适应地调节植物株的间隔，因此需要从最初就将各个植物株的间隔设定得较宽，因而存在空间效率低的问题。

另外，在栽培根大幅生长的植物的情况下，无法与生长相适应地改变栽培托盘的最适当的深度或形状，因此需要从最初就使用深度或形状最适合生长后的栽培托盘，由于从最初就使用较深的栽培托盘，所以存在空间效率低、或者无法在生长初期提供最适合的栽培托盘的形状的问题。

本发明是为了解决如上所述的现有技术的问题而做出的，即，本发明的目的是提供一种植物栽培装置，该植物栽培装置能够减小在生长初期浪费的空间，增大每单位空间的栽培量，从而提高空间效率，并且能够提供与生长相应的最适合的环境。

用于解决技术问题的技术手段

本发明的第一项发明是一种植物栽培装置，具有：能够栽培多个植物株的栽培托盘；配置成多层及多列并且能够分别容纳所述栽培托盘的多个栽培托盘容纳架；以及使所述栽培托盘移入和移出任意的栽培托盘容纳架的栽培托盘移载机构，在所述植物栽培装置中具有能够从所述栽培托盘单独地把持并移动植物株的操纵机构，由此解决上述的技术问题。

在本发明的第二项发明中，除第一项发明所述的植物栽培装置的结构以外，将所述操纵机构配置成能够把持并移动载置于栽培托盘移载机构中的栽培托盘的植物株，由此进一步解决上述的技术问题。

在本发明的第三项发明中，除第一项发明或第二项发明所述的植物栽培装置的结构以外，将所述多个栽培托盘容纳架内的特定的栽培托盘容纳架构成为进行栽培所需的作业的作业台，由此进一步解决上述的技术问题。

在本发明的第四项发明中，除第三项发明所述的植物栽培装置的结构以外，使所述作业台兼用作从外部移入栽培托盘以及向外部移出栽培托盘的出入部，由此进一步解决上述的技术问题。

在本发明的第五项发明中，除第三项发明或第四项发明所述的植物栽培装置的结构以外，使所述作业台具有检测栽培托盘中栽培的植物株的状态的生长检测机构，由此进一步解决上述的技术问题。

在本发明的第六项发明中，除第一项发明至第五项发明中任一项所述的植物栽培装置的结构以外，通过将所述操纵机构设置在所述栽培托盘移载机构中，来进一步解决上述的技术问题。

在本发明的第七项发明中，除第一项发明至第六项发明中任一项所述的植物栽培装置的结构以外，通过使所述栽培托盘移载机构能够同时载置多个所述栽培托盘，来进一步解决上述的技术问题。

在本发明的第八项发明中，除第一项发明至第七项发明中任一项所述的植物栽培装置的结构以外，通过使所述栽培托盘移载机构具有检测栽培托盘中栽培的植物株的状态的生长检测机构，来进一步解决上述的技术问题。

在本发明的第九项发明中，除第三项发明至第八项发明中任一项所述的植物栽培装置的结构以外，通过将所述操纵机构设置在所述作业台中，来进一步解决上述的技术问题。

在本发明的第十项发明中，除第五项发明至第九项发明中任一项所述的植物栽培装置的结构以外，通过使所述生长检测机构具有图像拍摄单元以及对通过所述图像拍摄单元获得的图像数据进行处理、判断的图像处理单元，来进一步解决上述的技术问题。

发明效果

本发明的植物栽培装置具有能够栽培多个植物株的栽培托盘；配置成多层及多列并且能够分别容纳栽培托盘的栽培托盘容纳架；以及使栽培托盘移入和移出任意的栽培托盘容纳架的栽培托盘移载机构，由此能够增大每单位空间的栽培量，并且能够实现以下特殊效果。

即，第一项发明的植物栽培装置通过具有能够从栽培托盘单独地把持并移动植物株的操纵机构，能够根据植物的生长，使用操纵机构，将各栽培托盘中栽培的植物株单独地进行间苗，或者移动到其他栽培托盘，由此能够减小在生长初期浪费的空间，并进一步增大每单位空间的栽培量，从而提高了空间效率，并且能够提供与生长相应的最适当的环境。

在第二项发明的植物栽培装置中，除第一项发明的植物栽培装置所实现的效果以外，通过将操纵机构配置成能够把持并移动载置于栽培托盘移载机构中的栽培托盘的植物株，能够以与栽培托盘的移动作业相同的定时（timing）进行以下作业，即使用操纵机构将各栽培托盘中栽培的植物株单独地进行间苗或移动到其他的栽培托盘，由此作业效率提高，并且各栽培托盘的管理变得容易。

在第三项发明的植物栽培装置中，除第一、二项发明的植物栽培装置所实现的效果以外，通过将多个栽培托盘容纳架内的特定的栽培托盘容纳架构成为进行栽培所需的作业的作业台，从而在作业台集中进行施肥、浇水等栽培所需的作业，而不需要在各栽培托盘容纳架设置施肥或浇水的设备，因此使设备简化。

在第四项发明的植物栽培装置中，除第三项发明的植物栽培装置所实现的效果以外，通过使作业台兼用作从外部移入栽培托盘以及向外部移出栽培托盘的出入部，从而使空间效率进一步提高。

在第五项发明的植物栽培装置中，除第三、四项发明的植物栽培装置所实现的效果以外，通过使作业台具有用于检测在栽培托盘中栽培的植物株的状态的生长检测机构，能够根据生长检测机构的检测值自动地进行以下作业，即，使用操纵机构对各栽培托盘中栽培的植物株单独地进行间苗或移动到其他的栽培托盘的作业；以及施肥、浇水等栽培所需的作业，所以各栽培托盘的管理变得更容易。

在第六项发明的植物栽培装置中，除第一至第五项发明中任一项所述的植物栽培装置所实现的效果以外，通过将操纵机构设置在栽培托盘移载机构中，能够在各栽培托盘容纳架的侧部进行以下作业，即，使用操纵机构对各栽培托盘中栽培的植物株单独地进行间苗或移动到其他的栽培托盘，并且在仅进行植物株的间苗或移动的作业的情况下，提高作业效率。

在第七项发明的植物栽培装置中，除第一至第六项发明中任一项所述的植物栽培装置所实现的效果以外，通过使栽培托盘移载机构能够同时载置多个栽培托盘，从而在栽培托盘移载机构上完成植物株在栽培托盘之间的转移，因此作业效率进一步提高。

在第八项发明的植物栽培装置中，除第一至第七项发明中任一项所述的植物栽培装置所实现的效果以外，通过使栽培托盘移载机构具有用于检测在栽培托盘中栽培的植物株的状态的生长检测机构，能够在不将各栽培托盘移动至作业台的情况下进行植物株的状态的检测，因此不进行不必要的移动，从而作业效率进一步提高。

在第九项发明的植物栽培装置中，除第三至第八项发明中任一项所述的植物栽培装置所实现的效果以外，通过将操纵机构设置在作业台中，能够在作业台进行所有作业，即，将各栽培托盘中栽培的植物株单独地进行间苗或移动到其他的栽培托盘的作业以及施肥、浇水等栽培所需的作业，因此能够集中进行作业，使各栽培托盘的管理变得更容易。

在第十项发明的植物栽培装置中，除第五至第九项发明中任一项所述的植物栽培装置所实现的效果以外，通过使生长检测机构具有图像拍摄单元以及对通过该图像拍摄单元获得的图像数据进行处理、判断的图像处理单元，从而能够检测各栽培托盘中栽培的植物株的大小，以外还能够使用颜色信息综合地检测熟度、病变等，因此能够严密地确定应该进行间苗的植物株，并且管理变得更容易。

附图说明

图1是本发明一个实施例的植物栽培装置的整体立体图。

图2是图1的植物栽培装置的主视图。

图3是图1的植物栽培装置的俯视图。

图4是图1的植物栽培装置的侧视图。

图5是本发明一个实施例的植物栽培装置的栽培托盘移载机构的立体图。

图6是图5的栽培托盘移载机构的俯视图。

图7是图5的栽培托盘移载机构的主视图。

图8是本发明一个实施例的植物栽培装置的操纵机构的立体说明图。

图9是图8的操纵机构的俯视图。

图10是图8的操纵机构的主视图。

图11是说明图8的操纵机构的把持臂的动作的放大图。

图12是说明本发明一个实施例的植物栽培装置的动作的立体图。

图13是图12的俯视图。

图14是图12的主视图。

图15是图12的侧视图。

图16是利用操纵机构移载栽培托盘的立体说明图。

图17是图16的侧视图。

具体实施方式

本发明的植物栽培装置具有：能够栽培多个植物株的栽培托盘；配置成多层、多列以分别容纳栽培托盘的多个栽培托盘容纳架；以及使栽培托盘移入和移出任意的栽培托盘容纳架的栽培托盘移载机构，该植物栽培装置具有能够从栽培托盘单独地把持并移动植物株的操纵机构，减小在生长初期浪费的空间，增大每单位空间的栽培量，使得空间效率提高，并且能够提供与生长相应的最适合的环境，只要是上述植物栽培装置即可，其具体实施方式可以为任何实施方式。

即，本发明的植物栽培装置可以栽培蔬菜、谷物、豆类、果实、观赏用植物等任意的植物，可以从种、苗等任意的状态开始培育，也可以在任意的状态下结束培育。另外，本发明的植物栽培装置可以被设置在塑料大棚（vinyl house）、建筑物等的屋内、屋外的任一者中，日照、浇水、施肥等也可以使用任意的方法进行。

另外，用于本发明的植物栽培装置的栽培托盘可以直接保持土壤，也可以保持盆（pot）状土壤或栽培地，还可以成为水耕栽培、喷雾栽培等栽培地。另外，本发明的植物栽培装置的作业台中的栽培所需的作业可以是对营养液的pH、EC、溶存氧气浓度等进行检测，从而根据需要自动地进行施肥、灌水等作业。

实施例1

以下，基于附图对作为本发明的实施例的植物栽培装置进行说明。

作为本发明的一个实施例的植物栽培装置100如图1至图4所示，具有：能够分别容纳可栽培多个植物株的栽培托盘120，并以多层及多列进行配置的栽培托盘容纳架110；以及使栽培托盘120移入和移出任意的栽培托盘容纳架110的栽培托盘移载机构150，最下层的栽培托盘容纳架被构成为进行栽培所需的作业的作业台130，并且栽培托盘移载机构150中设置有能够从栽培托盘120单独地把持并移动植物株的操纵机构140。

各层栽培托盘容纳架110和作业台130沿横向设置两列，并且栽培托盘移载机构150能够与各层的两列栽培托盘容纳架110和作业台130相对应地将两个栽培托盘120并排载置。

需要说明的是，在图1、图2和图4中，为了示出栽培托盘移载机构150和操纵机构140的移动上限和下限，在上方和下方两个位置进行了图示。

如图5至图7所示，栽培托盘移载机构150构成为：可并排载置两个栽培托盘120的移载架152能够沿左右设置的升降导杆（guide）151上下移动。

与升降导杆151并行配置有升降链154，利用设置在下面侧的升降驱动单元155旋转驱动与升降链154配合的升降链轮153，由此上下移动移载架152。

在移载架152中与所载置的两个栽培托盘120的移动方向相对应地分别设置有移载辊156，并且在移载架152的上方经由支承框157而设置有操纵机构140。

此外，在本实施例中，栽培托盘容纳架110配置两列，栽培托盘移载机构150仅进行升降，但也可以构成为：栽培托盘容纳架110为多列，升降导杆151可在水平方向上移动，从而栽培托盘移载机构150可以在升降方向和水平方向上移动，由此，能够栽培更多量的植物。

如图8至图10所示，操纵机构140具有X轴框141、Y轴框142、Z轴框143、把持臂旋转单元144以及把持臂160，并且把持臂160的前端具有四轴控制构造，即三个正交的轴和一个旋转的轴。

即，形成以下结构：X轴框141能够在栽培托盘移载机构150的支承框157上沿栽培托盘容纳架110的列方向（X方向）移动，Y轴框142能够在X轴框141上在水平面内沿着与X方向正交的方向（Y方向）移动，Z轴框143能够相对于Y轴框142沿垂直方向（Z方向）移动，把持臂160能够旋转至被固定在Z轴框143上的把持臂旋转单元144的下端。

需要说明的是，在图8至图10中，为了示出把持臂160的转动，图示了六个方向的位置。

如图11所示，把持臂160具有：转动部161，其在一端具有轴支承部163，在另一端具有把持爪驱动部164；以及设置在把持爪驱动部164的下方的一对把持爪162，轴支承部163被固定在把持臂旋转单元144的旋转轴（未图示）上，并且能够转动，一对把持爪162可通过把持爪驱动部164进行开闭驱动。

在本实施例中，植物株S被单独地种植到保持于栽培托盘120的育苗盆P中，操纵机构140的把持爪162把持和放开育苗盆P，在栽培托盘120上载置或移去育苗盆P，由此对各栽培托盘120中栽培的植物株S单独地进行间苗或移动到其他的栽培托盘120上。

基于图12至图15对如上所述构成的植物栽培装置100的动作进行说明。

首先，将种植有育苗初期的植物株S的育苗盆P载置于能够紧密地配置育苗盆P的初期栽培托盘122中，并且将该初期栽培托盘122配置在兼用作入口和出口的作业台130上。

载置于作业台130上的初期栽培托盘122被栽培托盘移载机构150移动，并容纳在任意的栽培托盘容纳架110中。

此时，由于形成以下结构，即通过操纵机构140的把持爪162移动栽培托盘移载机构150与作业台130或各栽培托盘容纳架110之间的栽培托盘120，所以，不需要单独的栽培托盘120的移载单元。

例如，如图16、图17所示，在栽培托盘120的外框设置配合部123，在操纵机构140的把持爪162中设置托盘移动销165，通过将托盘移动销165***设置在配合部123上的孔中，能够通过操纵机构140的移动使栽培托盘120在推拉方向移动。

在各栽培托盘容纳架110中，调整生长所需的日照、温度、湿度等环境，并且对于施肥、灌水，以适当的定时利用栽培托盘移载机构150使初期栽培托盘122移动至作业台130，由此能够使设备简化，管理变得容易。

在作业台130中设置有用于检测植物株S的状态的生长检测机构（未图示），在通过栽培托盘移载机构150使初期栽培托盘122移动到作业台130时判断为需要间苗的情况下，利用操纵机构140的把持爪162，将育苗盆P转移到如图12至图15所示的能够稀疏地配置育苗盆P的后期栽培托盘121。

此时，在图示的例子中，由于操纵机构140的把持爪162的移动范围限于栽培托盘移载机构150的移载架152上，因此，初期栽培托盘122和后期栽培托盘121均被排列于移载架152后进行育苗盆P的转移作业，而不是处于图示的状态。

此外，通过以使残留于初期栽培托盘122中的育苗盆P的间隔最适当的方式选择要转移的育苗盆P，从而能够使初期栽培托盘122以进行过间苗的状态直接用于其后的后期的栽培。

另外，可以用CCD照相机等图像拍摄单元构成生长检测机构，并根据大小信息或颜色信息来判断发育状态或病变等，然后从良好的植物株S开始依次地向后期栽培托盘121转移，并将确认为发育不良或病变等的植物株S与初期栽培托盘122一起移除。

另外，可以将操纵机构140设置在作业台130侧，也可以将操纵机构140的把持爪162的移动范围向Y轴方向扩展，从而能够在栽培托盘移载机构150的移载架152与作业台130或各栽培托盘容纳架110之间进行育苗盆P的转移作业。

如此，提高与其他栽培作业的顺序的自由度、进行转移作业的位置的自由度，并提高整体的作业效率。

另外，通过在栽培托盘移载机构150中设置生长检测机构，能够在不将栽培托盘120移动至作业台130的情况下判断是否需要间苗，并能够在各栽培托盘容纳架110的侧部进行转移作业，从而提高作业效率。

另外，在上述实施例中，操纵机构140的把持爪162构成为把持和放开育苗盆P，但在不使用育苗盆P而直接将植物株栽培到栽培托盘120的情况下，通过将操纵机构140的把持爪162形成为能够直接把持植物株S的结构，从而能够进行间苗作业。

另外，在本实施例中，仅在栽培托盘移载机构150的正面侧配置有多层栽培托盘容纳架110，但也可以在背面侧配置多层栽培托盘容纳架110，也可以将各栽培托盘容纳架110的长度设为能够沿Y方向纵列载置多个栽培托盘120。

如此，能够用一个栽培托盘移载机构150、一个作业台130对多个栽培托盘120进行作业，进一步提高空间效率。

另外，也可以使每层栽培托盘容纳架110的高度不同，并且根据生长状况改变用于容纳的层。

进而，为了调整温度、湿度等，也可以使用罩（cover）覆盖全体并从空调机进行送风，为了按照各栽培托盘容纳架110改变条件，也可以设置隔板等。

另外，通过将空调设备、电源设备容纳在最下层的栽培托盘容纳架110的下方空间，因此能够减小整体的设置面积。

如上所述，根据本发明，减小在生长初期浪费的空间，并增大每单位空间的栽培量，从而提高了空间效率，并且能够提供与生长相应的最适当的环境，其效果非常大。

需要说明的是，对于栽培托盘移载机构150的具体结构，只要能够将栽培托盘120移入和移出任意的栽培托盘容纳架110即可，并不限于实施例的装置，而可以是任意结构。

另外，对于操纵机构140的具体结构，只要是能够把持并放开育苗盆P或植物株S，将其进行转移即可，并不限于实施例的装置，而可以是任意结构。

【符号说明】

100植物栽培装置

110栽培托盘容纳架

120栽培托盘

121后期栽培托盘

122初期栽培托盘

123配合部

130作业台

140操纵机构

141X轴框

142Y轴框

143Z轴框

144把持臂旋转单元

150栽培托盘移载机构

151升降导杆

152移载架

153升降链轮

154升降链

155升降驱动单元

156移载辊

157支承框

160把持臂

161转动部

162轴支承部

163把持爪

164把持爪驱动部

165托盘移动销

S植物株

P育苗盆

Claims (10)

1.一种植物栽培装置，具有：能够栽培多个植物株的栽培托盘；配置成多层及多列并能够分别容纳所述栽培托盘的多个栽培托盘容纳架；以及使所述栽培托盘移入和移出任意的栽培托盘容纳架的栽培托盘移载机构，所述植物栽培装置的特征在于，具有：

能够从所述栽培托盘单独地把持并移动植物株的操纵机构。

2.如权利要求1所述的植物栽培装置，其特征在于，所述操纵机构配置成能够把持并移动载置于栽培托盘移载机构中的栽培托盘的植物株。

3.如权利要求1或2所述的植物栽培装置，其特征在于，所述多个栽培托盘容纳架内的特定的栽培托盘容纳架构成为进行栽培所需的作业的作业台。

4.如权利要求3所述的植物栽培装置，其特征在于，所述作业台兼用作从外部移入栽培托盘以及向外部移出栽培托盘的出入部。

5.如权利要求3或4所述的植物栽培装置，其特征在于，所述作业台具有检测栽培托盘中栽培的植物株的状态的生长检测机构。

6.如权利要求1至5中任一项所述的植物栽培装置，其特征在于，所述操纵机构设置在所述栽培托盘移载机构中。

7.如权利要求1至6中任一项所述的植物栽培装置，其特征在于，所述栽培托盘移载机构能够同时载置多个所述栽培托盘。

8.如权利要求1至7中任一项所述的植物栽培装置，其特征在于，所述栽培托盘移载机构具有检测栽培托盘中栽培的植物株的状态的生长检测机构。

9.如权利要求3至8中任一项所述的植物栽培装置，其特征在于，所述操纵机构设置在所述作业台中。

10.如权利要求5至9中任一项所述的植物栽培装置，其特征在于，所述生长检测机构具有图像拍摄单元以及对通过所述图像拍摄单元获得的图像数据进行处理、判断的图像处理单元。

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