CN109788737B - 用于繁殖植物的设备和方法 - Google Patents

Abstract

观赏和经济植物对于工业应用而言越来越被需要。为了满足提高的需求，这些植物种苗在实验室中在无菌的条件下作为克隆体经由组织培养以高的件数来生产。体外方法非常人力密集的并由此与非常高的成本相关联。由于在开放的工作台上的手动的处理存在持续的污染以病菌的污染危险，所述污染危险可以导致生产的损失。本发明提出用于繁殖植物(13)的一种方法以及一种设备(10)，通过所述方法和设备可以使植物(13)的生产成本下降。通过使待繁殖的植物(13)首先自动地通过第一抓取器(20)来抓取和分开，将多个单个的植物(13)悬挂在第一抓取器(20)上地有针对性地分割成多个克隆体(14)并且将多个单个的克隆体(14)自动地通过第二抓取器(28)运走以用于进一步的处理，来实现这个。

Description

用于繁殖植物的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于繁殖植物的方法。此外，本发明涉及一种根据权利要求8所述的用于繁殖植物的设备。

背景技术

观赏和经济植物对于工业应用而言越来越被需要。在此，尤其取决于这些植物的限定的特性如视觉外观、高的含油量、确定的抗性或同类特性。为了满足提高的需求，这些植物种苗在实验室中在无菌的条件下作为克隆体经由组织培养以高的件数来生产。植物的这种体外繁殖、尤其是“定制的”植物种苗的繁殖手动地实现。也就是说，多个单个的植物种苗必须由人员来接纳并且为了繁殖而相应地分割。由此所产生的植物的克隆体然后被输送给培养基，由此克隆体进一步生长并且通过发芽来进行繁殖。

体外方法是非常人力密集的并由此与非常高的成本相关联。然而，因为具有限定的特性的植物的繁殖属于生物技术的关键工业，所以为了该技术的扩建必须使成本大幅下降。此外，由于在开放的工作台上的手动的处理存在被病菌持续污染的危险，所述污染的危险可以导致整个生产的损失。

发明内容

因此，本发明基于如下任务，提供用于繁殖植物的一种方法以及一种设备，通过所述方法以及设备可以使植物的生产成本下降。

该任务的解方案通过权利要求1的措施来描述。据此，设有一种方法，在该方法中，待繁殖的植物自动地通过第一抓取器抓取和分开，将各个植物悬挂在第一抓取器上地有针对性地分割成多个克隆体并且将各个克隆体自动地通过第二抓取器运走以用于进一步的处理。通过用于繁殖植物的方法的这种全自动化，可以几乎完全取消对成本密集的人力的投入。由此，通过该方法的这种自动化能够大大地减少针对生产植物的成本。此外，通过该方法使污染危险最小。

该方法不仅可以应用于经济植物而且可以应用于观赏植物。尤其，根据本发明可以规定，将在首先封闭的、尤其被标记的容器中的待繁殖的植物引入到关闭的、无菌的空间中，并且在该空间中自动地尤其通过至少一个吸盘来打开容器。为了避免可对植物生长产生消极作用的病菌传播到另外的植物上，整个用于繁殖植物的方法在关闭的或无菌的空间中实现。该舱室式的空间例如也可以是净化空间。为了使关闭的空间中的大气保持尽可能无菌，植物种苗或植物首先在关闭的容器中通过例如闸口引入到该空间中。该容器通过用于打开容器的装置、例如吸盘来打开。然后可以将容器的固定在吸盘上的盖子清除。可能定位在盖子上的且描述容器的内容的信息可以例如被自动地读取且存储并且对于另外的方法用作为多个单个的种苗的标识。打开的容器然后通过相应的设备进一步运输。

本发明的另一种有利的实施例可以规定，将打开的容器输送给第一图像识别装置并且通过该图像识别装置确定如下适合的位置，在所述位置上，多个单个的植物通过第一抓取器依次被抓握并且从容器中取出。多个单个的处于容器中的植物或植物种苗形成极端不均等的、也就是说不均匀的由叶片、茎干或类似物组成的形貌。为了可以通过第一抓取器有针对性地抓握植物并且例如不抓空或甚至抓取如下位置，在该位置上应之后执行分割，则首先拍摄植物的整个形貌、也就是说在容器中向上伸出的叶片的全部，并且通过控制装置来处理。该控制装置然后通过图像识别确定植物上的哪个位置特别良好地适用于通过抓取器接纳植物。当如此确定一个位置时，尤其钳状的抓取器通过机器人臂引导到相应的位置上，并且将植物种苗从容器中拿出。在此，各个容器通过负压固定在底部上。由此抓取的植物然后通过机器人臂输送给另外的用于繁殖植物的站。

进一步地，根据本发明可以规定，通过第二图像识别装置确定在悬挂在第一抓取器上的植物上的分割线，植物沿着所述分割线自动地通过刀、激光束、水束或等离子束分割成植物的克隆体。在此，植物的分割线由图像识别装置相应于预定的预定值来确定。在执行繁殖工艺之前已经确定评价标准并且将其传输到图像识别装置的控制装置上，分割必须根据所述评价标准来实现，由此植物可以毫无问题地在分割之后进一步生长。植物借助于激光束实现的分割构成无接触的且准确的用于分开植物的方法。

根据本发明可以规定，将克隆体优选在输送带上运输至第三图像识别装置，由该第三图像识别装置确定如下位置，在所述位置上，将多个单个的克隆体通过第二抓取器抓取并且放置在容器中，优选根据经编程的放置图案放置在容器中。从保持在第一抓取器上的植物切下的克隆体由于重力落到输送带上，该输送带正好布置在用于分割植物的装置下方。通过该输送带向前驱动地，然后将克隆体引导到如下区域中，该区域配设有第三图像识别装置。通过该图像识别装置确定多个单个的克隆体上的如下位置，该位置显得特别适合用来通过第二抓取器抓取克隆体并且将其放置在准备的容器中。在放置时，抓取器可以跟随预定的矩阵，由此植物以尽可能高的密度定位在容器中，而不相互干扰。

本发明的另一种实施例可以规定，将包含营养介质的容器在接纳克隆体之前在无菌的空间中打开并且在接纳克隆体之后在将容器从该空间中运走之前在该空间中再次关闭。和植物输送到空间所在的容器完全一样，克隆体引导离开所在的容器也通过作用在容器的底部上的吸力来固定。容器输送给具有经标记的盖子的空间。盖子的标记包含关于培养基的信息。在通过例如吸盘取下盖子以及将多个单个的克隆体添加到容器中之后，容器再以相同的盖子封闭。在取出新占用的容器时，使这些容器设有所接纳的克隆体的信息。以这种方式可以例如避免不同容器的交叉污染。此外，容器和克隆体的完整记录在繁殖的整个工艺上得到维持。包含培养基的容器经由滑坡或输送带输送给该空间。同样地，填充有克隆体的容器可以例如经由闸口再次离开该空间。

本发明可以进一步规定，将该空间和/或抓取器定期地，尤其是在经过一批待繁殖的植物之后，进行杀菌。该杀菌用于杀灭如下病菌，所述病菌例如通过受污染的一批植物到达该空间中。例如将通过布置在该空间中的相应的发光器件实现的UV照射用于除去污染，或通过加热或通过以例如过氧化氢对该空间进行气熏来除去污染。

一种用于解决开头提及的任务的设备具有权利要求8的特征。据此设有一种设备，该设备具有至少一个用于有针对性地抓取和分开待繁殖的植物的第一抓取器，具有至少一个用于将植物自动地分割成多个克隆体的装置，具有至少一个用于自动地运走多个单个的克隆体的第二抓取器，其中，抓取器和至少一个用于分割的装置布置在一个空间中。通过用于繁殖植物的设备的这种自动化，不再需要操作人员的手动操作。通过所要求保护的设备全自动地实现植物的整个体外繁殖。植物种苗从容器中的取出、植物的分开、克隆以及克隆体到用于进一步的生长工艺的营养介质中的输送都通过控制系统自动地控制。由此能够减少工业上制造的植物的生产成本。

本发明可以优选规定，该空间是无菌的净化空间，该净化空间具有用于放入和放出带有待繁殖的植物和克隆体的容器的多个入口、尤其是闸口，其中，该空间、尤其是该空间的入口配设有至少两个用于容器的输送器件、优选转盘，利用所述输送器件可以将容器自动地移动到预定的位置中。通过闸口到达用于繁殖植物的空间中的容器直接由转盘中的接纳部接纳并且通过同一输送器件的旋转运动来运走。通过输送器件或转盘的转动，使带有植物的容器沿着不同的用于繁殖植物的站被引导并且作为空的容器在旋转结束时通过闸口从该空间中放出。

所述空间可以在上侧上具有换气系统，通过该换气系统可以在该空间中获得无菌的大气。通过附加的杀菌器如UV灯、气熏系统或类似物能够在确定的植物的每个繁殖工艺之后对该空间进行杀菌。附加地，该空间例如可以具有传感器，利用所述传感器可以证明或记录该空间的无菌性。例如填充有营养溶液的容器也可以用于证明或记录该空间无菌性，该容器可以在定期的间隔下针对生长情况进行检查。

尤其是可以进一步规定，输送器件配设有至少一个装置，尤其是至少一个吸盘，用于自动地打开和/或关闭容器。在将容器引入到空间中时，容器的盖子通过吸盘取下，而容器体本身通过相应的反力在输送器件的底部上保持固定，该反力例如也可以通过吸盘来产生。该吸盘如此可运动地构成，使得盖子可以在清楚通道中被清除。用于接纳克隆体的容器配设有用于取下盖子的吸盘。这种取下的盖子然后转交到另外的吸盘上，该吸盘在容器填充克隆体之后又将盖子关闭。

本发明的另一种有利的实施例可以规定，至少一个输送器件、优选两个输送器件和/或一个输送带分别配设有图像识别装置，用于确定如下适合的位置，在所述位置上，植物和/或克隆体可以通过第一抓取器和/或第二抓取器、尤其是通过布置在多轴的机器人臂上的镊子自动地抓取。该图像识别装置例如可以是CCD摄像机，该CCD摄像机与控制系统耦合。通过该控制系统来分析所拍摄的形状并且将其与数据系统相对照。通过该对照可以确定植物上的如下优选的位置，所述位置特别良好地适用于通过抓取器抓取植物。用于图像识别装置、用于抓取器以及用于机器人臂的控制器处于该设备的基础元件中。保持抓取器的机器人臂如此设计，使得所述机器人臂可以沿所有空间方向运动并由此能够将植物从一个位置转交到另一个位置中。抓取器基本上由镊子组成，该镊子可以通过伺服马达有针对性地打开和关闭。两个扩宽部处于镊子的顶部上，以便特别保护性地构造植物的接纳部。

根据本发明可以规定，用于自动地分割植物的装置是激光器、等离子发生器、刀或水分割器，用于自动地分割植物的装置配设有图像识别装置，用于确定适合的分割线，其中，用于自动地分割植物的装置配设有用于送走克隆体的输送带。该第二图像识别装置也优选是CCD摄像机，该CCD摄像机与控制装置连接。激光器(该激光器例如可以是CO₂激光器)如此可移动地支承，使得该激光器可以精确地跟随由图像识别装置计算出的分割线并由此可以从植物中分割出多个克隆体。

附图说明

随后借助附图更详细地描述本发明的优选的实施例。图中：

图1示出在第一方法步骤中的设备的示意图,

图2示出在第二方法步骤中的设备的示意图，以及

图3示出根据第三方法步骤的设备的示意图。

具体实施方式

在图1中高度示意性表示的用于繁殖植物的设备10基本上安放在关闭的空间11中。至少在根据本发明的用于繁殖植物13的方法期间无菌的大气处于该空间11中。为了空间11的空气调节或换气，未示出的通风系统处于该空间11上方。设备10的未示出的电子控制器处于该空间11下方。

为了供应容器12(不仅待繁殖的植物13而且所述植物的克隆体14可以在所述容器中被运输)，空间11配设有闸口式的入口15。这些入口15也用于将空的或填充有克隆体的容器12从空间11中放出。此外，空间11配设有另外的闸口式的入口16，以便将容器12的盖子17从空间11中放出。

闸口式的入口15、16特别适合于将容器12全自动地引入到空间11中或引出，而不与设备10的周围环境发生过大的空气交换。这尤其对于空间11中无菌的大气的维持是必要的。

为了在设备10中或在空间11中运输容器12，在图1中示出的实施例中布置有两个转盘式的输送器件18、29。这些转盘式的输送器件18、29能够围绕竖直的轴线沿顺时针方向转动并且此处分别具有三个用于接纳容器12的接纳部19。这些接纳部19具有未示出的吸盘，利用该吸盘可以将处于接纳部19中的容器12固定在输送器件18、29上。

此外，输送器件18、29配设有未示出的，可运动的吸盘，利用所述吸盘可以取下首先关闭的容器12的盖子17。利用这些吸盘或利用另外的吸盘也可以再次以盖子17来封闭容器12。

为了将待繁殖的植物13从容器12中取出，输送器件18配设有抓取器20。该抓取器20基本上由多轴的机器人臂组成，该机器人臂在一个端部上配设有自动地打开和关闭的镊子21。利用该抓取器20能够将各个植物13或种苗从定位到输送器件18的接纳部19中的容器12中取出。为了有针对性地通过抓取器20或镊子21取出植物13，输送器件18配设有第一图像识别装置22。该图像识别装置22优选是CCD摄像机，该CCD摄像机与电子控制系统连接并且识别确定的形状并且与此相应地将控制信号传输给抓取器20，由此该抓取器可以精确地抓取多个单个的植物13。

在输送器件18、29之间布置有输送带23。包壳部24处于输送带23的一个端部上，激光器25定位在该包壳部中。利用该激光器25可以将植物分割，该激光器可以例如是CO₂-气体激光器。为了使植物的分割精确且受控制地进行，包壳部24或激光器25配设有第二图像识别装置26。和第一图像识别装置22完全一样，第二图像识别装置26也与电子控制装置连接。由此，图像识别装置26识别确定的图案，所述图案可以配设有相应的分割线。这些关于确定的分割线的信息然后被传输到激光器25上，由此该激光器可以将多个单个的植物13分割成克隆体14。

多个单个的克隆体14然后可以经由输送带23沿方向27被运走。输送带23的与激光器25相对置的端部配设有另一抓取器28。该抓取器28和抓取器20一样地构造。利用该抓取器28能够从输送带23接纳植物13的多个单个的克隆体14并且放置到无菌的容器12中，所述容器处于输送器件29的接纳部19中。为了使抓取器28可以从输送带23抓住多个单个的克隆体14，输送带23配设有第三图像识别装置30。该图像识别装置30也和图像识别装置22和26完全一样地与电子控制系统连接并且确定对于抓取器28在克隆体14上的优选的着手点。

为了抓取器20和28的镊子21的杀菌，每个抓取器20、28配设有用于杀菌的装置31、32。在这些装置31、32中，镊子21例如被加载以热量，以便必要时杀灭病菌。此外，UV灯可以处于空间11中，以便在一批植物的繁殖之后照射整个空间11并由此除菌。

随后应借助图1至3描述根据本发明的用于繁殖植物的方法：

在该方法开始时，带有待繁殖的植物13中的多个待繁殖的植物的容器12通过入口15被引入到空间11中。在该处，容器12自动地转交到输送器件18的接纳部19上，并且由吸盘固定在接纳部19中。然后，通过另外的可运动的吸盘将容器12的盖子17移开并且通过入口16从空间11中放出。

随后，具有容器12的转盘式的输送器件18沿顺时针方向转动。在接下来的位置中，容器12中的植物13通过第一图像识别装置22拍摄并且经由控制装置确定植物13的如下部位或叶片，该部位或叶片能够特别适合地通过抓取器20来抓取。当确定到这类叶片时，抓取器20全自动地正好移向这一个叶片并且将植物13分开(图1)。抓取器20然后将被分开的植物3引导到包壳部24中。

在包壳部24中待复制的植物13由抓取器20移动到如下位置中，该位置由第二图像识别装置26检测。该第二图像识别装置26与控制系统一起确定多个分割线，沿着所述分割线可以将植物13分割，以便生成植物13的克隆体14。当分割线被确定时，植物13通过激光器25分割成多个克隆体14(图2)。当植物13不可以被进一步分割时，这些植物落到带上并且抓取器20运动回到容器12，以便抓取新的植物13。该过程一直持续，直至容器12不再具有植物13。空的容器12然后通过输送器件18运走并且通过入口15从空间11中放出。同时，新的容器12通过入口15放入到空间11中，容器运动到如下位置中，在该位置中，多个单个的植物13又可以由抓取器20抓取。

由激光器25分割的植物13或克隆体通过输送带23沿方向27被运走(图3)。在输送带23的端部上，克隆体又通过第三图像识别装置30识别并且确定如下位置，在该位置上，多个单个的克隆体14能够特别适合地由第二抓取器28抓取。在此期间，第二输送器件29装载以无菌的容器12。这些无菌的容器12同样通过入口15放入空间11中。这些容器12也首先通过吸盘固定在接纳部19中。新引入的容器12的盖子17首先通过可运动的吸盘取下并且然后转交到另外的吸盘上，该另外的吸盘将填充有克隆体14的容器12再次以相同的盖子17来关闭。

输送器件29将容器12转动到如下位置中，在该位置中，抓取器28可以将多个单个的克隆体14压入到容器12的培养基中。多个单个的克隆体14在容器12中的定位根据图案或矩阵来实现。一旦容器被填充或矩阵的所有位置被占据(如上所描述)，就使容器12又设有其盖子17并且通过入口15从空间11中放出。

一旦一批待繁殖的植物13得到处理，就将抓取器20和28的镊子21引导至用于杀菌的装置31、32。在该阶段，也可以使整个空间11通过电磁辐射和/或气熏来杀菌。一旦杀菌结束，就可以繁殖新的一批植物13。

附图标记列表

10 设备

11 空间

12 容器

13 植物

14 克隆体

15 入口

16 入口

17 盖子

18 输送器件

19 接纳部

20 抓取器

21 镊子

22 第一图像识别装置

23 输送带

24 包壳部

25 激光器

26 第二图像识别装置

27 方向

28 抓取器

29 输送器件

30 第三图像识别装置

31 装置

32 装置。

Claims (17)

1.一种用于繁殖植物(13)的方法，其中，将在首先封闭的容器(12)中的待繁殖的植物(13)引入到关闭的无菌的空间(11)中，并且在所述空间(11)中将容器(12)自动地打开，将打开的容器(12)输送给第一图像识别装置(22)并且通过所述第一图像识别装置(22)拍摄植物(13)的整个形貌以确定如下适合的位置，在所述位置上，将各单个的植物(13)通过第一抓取器(20)依次抓取并且从所述容器(12)中取出，其中，将待繁殖的植物(13)首先自动地通过第一抓取器(20)来抓取并分开，将各单个的植物(13)悬挂在所述第一抓取器(20)上地有针对性地分割成多个克隆体(14)并且将各单个的克隆体(14)自动地通过第二抓取器(28)运走以用于进一步的处理，其中，通过第二图像识别装置(26)确定悬挂在所述第一抓取器(20)上的植物(13)上的分割线，将植物(13)沿着所述分割线自动地通过刀、激光束(25)、水束或等离子束分割成所述植物(13)的克隆体(14)。

2.根据权利要求1所述的用于繁殖植物(13)的方法，其特征在于，将在首先封闭的被标记的容器(12)中的待繁殖的植物(13)引入到关闭的无菌的空间(11)中，并且将在所述空间(11)中的容器(12)通过至少一个吸盘自动地打开。

3.根据权利要求1所述的用于繁殖植物(13)的方法，其特征在于，将所述克隆体(14)运输至第三图像识别装置(30)，由所述第三图像识别装置(30)确定如下位置，在所述位置上，将所述各单个的克隆体(14)通过第二抓取器(28)抓取并且放置在一个容器(12)中。

4.根据权利要求3所述的用于繁殖植物(13)的方法，其特征在于，将所述克隆体(14)在输送带(23)上运输至第三图像识别装置(30)。

5.根据权利要求3所述的用于繁殖植物(13)的方法，其特征在于，将所述各单个的克隆体(14)按照容器(12)中的网格形式放置在该容器(12)中。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于繁殖植物(13)的方法，其特征在于，将包含营养溶液的容器(12)在接纳所述克隆体(14)之前在所述无菌的空间(11)中打开，并且在接纳所述克隆体(14)之后在将容器(12)从所述空间(11)中运走之前在所述空间(11)中又关闭所述容器。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的用于繁殖植物(13)的方法，其特征在于，对所述空间(11)和/或所述抓取器(20、28)定期地进行杀菌。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的用于繁殖植物(13)的方法，其特征在于，在通过一批待繁殖的植物之后，对所述空间(11)和/或所述抓取器(20、28)进行杀菌。

9.一种用于繁殖植物(13)的设备(10)，所述设备具有至少一个用于有针对性地抓取和分开待繁殖的植物(13)的第一抓取器(20)，所述设备具有至少一个用于将所述植物(13)自动地分割成多个克隆体(14)的装置，所述设备具有至少一个用于自动地运走各单个的克隆体(14)的第二抓取器(28)以及具有空间(11)，所述第一和第二抓取器(20、28)和所述至少一个用于分割的装置布置在所述空间中，其中，用于自动地分割所述植物(13)的装置是激光器(25)、等离子发生器、刀或水分割器，所述用于自动地分割所述植物的装置配设有图像识别装置以用于在悬挂在所述第一抓取器(20)上的植物(13)上确定适合的分割线，其中，用于自动地分割所述植物(13)的装置配设有用于送走所述克隆体(14)的输送带(23)，至少一个输送器件(18、29)配设有一个图像识别装置，以用于确定如下适合的位置，在所述位置上，植物(13)和/或克隆体(14)能够通过所述第一抓取器(20)和/或第二抓取器(28)被自动地抓取。

10.根据权利要求9所述的用于繁殖植物(13)的设备(10)，其特征在于，所述空间(11)是无菌的净化空间，所述净化空间具有用于放入和放出带有待繁殖的植物(13)和克隆体(14)的容器(12)的多个入口(15、16)，其中，所述空间(11)配设有至少两个用于所述容器(12)的输送器件(18、29)，利用所述输送器件能够将所述容器(12)自动地移动到预定的位置中。

11.根据权利要求10所述的用于繁殖植物(13)的设备(10)，其特征在于，所述入口是闸口。

12.根据权利要求10所述的用于繁殖植物(13)的设备(10)，其特征在于，其中，所述空间(11)的入口(15、16)配设有至少两个用于所述容器(12)的输送器件(18、29)。

13.根据权利要求10所述的用于繁殖植物(13)的设备(10)，其特征在于，所述输送器件(18、29)是转盘。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的用于繁殖植物(13)的设备(10)，其特征在于，所述输送器件(18、29)配设有至少一个用于自动地打开和/或关闭所述容器(12)的装置。

15.根据权利要求14所述的用于繁殖植物(13)的设备(10)，其特征在于，所述用于自动地打开和/或关闭所述容器(12)的装置是吸盘。

16.根据权利要求9至13中任一项所述的用于繁殖植物(13)的设备(10)，其特征在于，两个输送器件(18、29)和/或一个输送带(23)分别配设有一个图像识别装置，以用于确定如下适合的位置，在所述位置上，植物(13)和/或克隆体(14)能够通过所述第一抓取器(20)和/或第二抓取器(28)被自动地抓取。

17.根据权利要求16所述的用于繁殖植物(13)的设备(10)，其特征在于，植物(13)和/或克隆体(14)能够通过布置在多轴的机器人臂上的镊子(21)被自动地抓取。

Images