CN110663536A - 可机械化组装的人工光立体栽培装置、组装装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种可机械化组装的人工光立体栽培装置、组装装置及方法，包括：至少两组栽培架，每个所述栽培架包括上支撑体和下支撑体，所述上支撑体和所述下支撑体之间横向均匀设置有多个栽培体，每个所述栽培体包括多个在竖直方向上活动串接的栽培单元，每四个相邻的所述栽培体为一组呈正方形分布，柱状光源竖直设置在每组的中央位置。由于上支撑体和下支撑体中间设置有多个栽培体，每个栽培体又包括多个栽培单元，栽培单元活动串接。便于机械化组装和拆卸，可以机械化种植和收获作物。柱状光源竖直设置在每四个相邻的所述栽培体中心位置，进而可以提高作物的光照均匀度，并且可以同时具有较高的光源栽培指数和栽培密度。

Description

可机械化组装的人工光立体栽培装置、组装装置及方法

技术领域

本申请属于植物栽培技术领域，具体涉及一种可机械化组装的人工光立体栽培装置、组装装置及方法。

背景技术

立体栽培也叫垂直栽培，是立体化的植物栽培模式，通过栽培立柱或者以搭架、吊挂形式按垂直梯度分层栽培，向空间发展，充分利用温室空间和太阳能，以提高土地利用率和单位面积产量。

由于太阳光有限，以及栽培层架的的相互遮挡作用，立体栽培通常需要配合人工光源才能真正实现多层栽培。当前的人工光立体栽培中，一般是3-5层的水平栽培架，每一层下面是栽培床，上面是水平排列的光源或者光源板，这些光源从位于植物上方的特定高度处产生用于植物的光，使得光从上方抵达植物。在这种立体栽培模式下，光源栽培指数(有效栽培面积与光源面积的比)基本为1，也就是光源面积与栽培床面积基本一致，需要的光源较多，另外，由于光源呈平面分布，光源所散发的热量被水平地均匀传递至栽培空间中去，大大增加了其排除难度。此外，由于栽培架体积庞大，栽培层架之间的相互阻碍，在多层水平栽培架上也很难实现作物的机械化种植和收获。

专利ZL201510248438.6(植物栽培装置)公开了一种基于中心辐射方式的植物栽培装置，所述植物栽培装置包括竖直圆筒形植物栽培架，所述植物栽培架上有多层栽培槽和圆筒形光源，所述光源竖直设置在所述植物栽培架的中心位置。这种植物栽培装置具有高光源空间效率、可利用自然光照并且光源热量易于管理的优点，在一定程度上解决了传统多层水平栽培架的问题。尽管如此，在应用中发现，采用上述栽培装置时，由于圆筒形的结构，以及多层分布，很难实现机械化栽培和收获作物。此外，作物面向光源和背向光源的部位的受光差异很大，导致作物生长不均匀。此外，在确保光源栽培指数的前提下，上述栽培装置单位面积可种植的作物数量较低，而在确保栽培密度的前提下，光源栽培指数较低，栽培密度与光源栽培指数之间存在矛盾，无法同时提高。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本申请提供的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种可机械化组装的人工光立体栽培装置，包括：至少两组栽培架，每个所述栽培架包括上支撑体和下支撑体，所述上支撑体和所述下支撑体之间横向均匀设置有多个栽培体，每个所述栽培体包括多个在竖直方向上活动串接的栽培单元，每四个相邻的所述栽培体为一组呈正方形分布，柱状光源竖直设置在每组的中央位置。

采用上述实现方式，由于上支撑体和下支撑体中间设置有多个栽培体，每个栽培体又包括多个栽培单元，栽培单元活动串接。便于机械化组装和拆卸，可以机械化种植和收获作物。柱状光源竖直设置在每四个相邻的所述栽培体中心位置，进而可以提高作物的光照均匀度，并且可以同时具有较高的光源栽培指数和栽培密度。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述栽培单元设置有多个栽培瓣，竖直相邻的所述栽培单元的栽培瓣相互交错，水平相邻的所述栽培单元的所述栽培瓣之间存在间隙。竖直相邻的栽培单元的栽培瓣相互交错，水平相邻的栽培单元的栽培瓣存在间隙,可以同时提高光源栽培指数和栽培密度.

结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，多个所述栽培瓣相连通构成栽培槽，所述栽培槽的中间设置有支撑柱，所述支撑柱的第一端内部开设有正多边形的连接孔，所述第二端设置有正多边形的连接头，所述连接头与所述连接孔相匹配，所述连接头内设置有顶升孔，所述顶升孔的形状为正多边形。所述支撑柱为圆柱体，第一端内部开设的正多边形的连接孔为正八边形的连接孔，第二端为正八棱柱形的连接头，连接头的外径等于或略小于连接孔的直径，使得两个栽培单元可以通过连接孔与连接头的配合上下串接起来。连接头内部的顶升孔为正八边形顶升孔。

结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，还包括营养液管和定植板，所述营养液管的一端设置在所述栽培瓣内，所述营养液管的另一端沿着所述支撑柱延伸至所述支撑柱的第二端；所述定植板设置在所述栽培槽的开口处，所述定植板对应所述栽培板的位置设置有多个定植孔，所述栽培板中央为圆孔，所述圆孔的直径大于所述支撑柱的外径。

结合第一方面第三种可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，相邻所述栽培瓣之间，紧挨着所述支撑柱位置设置有承重部，所述承重部为突出于支撑柱表面的突出体或相邻两个栽培瓣的连接部。承重部位可以是4个均匀分布、略微突出于支撑柱表面的突出体，也可以是相邻两个栽培瓣的连接部位。

结合第一方面第四种可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述栽培瓣外边缘为圆弧，均匀分布地固定在所述支撑柱的上端，所述圆弧对应的圆心角为360/2N度，N为栽培瓣的数量。在这种情况下，栽培瓣与栽培瓣之间的间隔也是360/2N度，也就是说栽培瓣与栽培瓣之间的间距与栽培瓣的大小一致。

结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述上支撑体上均匀设置有支撑轴，所述支撑轴为与所述连接孔相匹配正多边形柱体，所述下支撑体对应所述支撑轴设置有支撑孔，所述支撑孔的尺寸与所述连接孔相同，所述支撑轴通过第一轴承与所述上支撑体活动连接，所述支撑孔通过第二轴承与所述下支撑体活动连接。

第二方面，本申请实施例提供了一种组装装置，用于组装第一方面或第一方面任一实现形式的所述可机械化组装的人工光立体栽培装置，所述组装装置包括：动力主体，所述动力主体上设置有顶升柱，环绕所述顶升柱在所述动力主体上设置有支撑架，所述支撑架的数量与人工光立体栽培装置中栽培单元的栽培瓣数量相对应，每个支撑架的上端设置有可伸缩的回弹角，回弹角地一端为斜面，回弹角的斜面相对设置，斜面朝下。

第三方面，本申请实施例提供了一种栽培装置的组装方法，采用第二方面所述的组装装置，所述方法包括：S11，将栽培单元被按照一定的角度放置到传送机构上，传送机构将当前栽培单元传送到顶升柱正上方；S12，顶升柱升起顶入顶升孔内，升起后顶升柱正转栽培瓣圆弧对应的角度，使当前栽培单元与上一个栽培单元的栽培瓣相互交错，传送机构归位；S13，顶升柱继续升起，使上一栽培单元的连接头完全进入当前栽培单元的连接孔内，当前栽培单元成为当前栽培体的一部分；S14，若当前栽培体的栽培单元数量尚未达到目标值，则顶升柱继续顶升，使当前栽培体整体提升预设高度，上一栽培单元与回弹角分离，同时顶升柱反转栽培瓣圆弧对应的角度；S15，顶升柱继续顶升，使当前栽培体整体上升，直至当前栽培单元突破回弹角；S16，顶升柱回落至初始位置，当前栽培体完全由回弹角支撑，继续步骤S11-S13；S17，若当前栽培体的栽培单元数量达到目标值，则：顶升柱继续顶升，使当前栽培体整体提升，上一栽培单元与回弹角分离，同时回弹角回缩；

S18，顶升柱回落至初始位置，当前栽培单元的连接头完全进入下支撑体对应的连接孔内，当前栽培单元由下支撑体支撑；S19，上支撑体和下支撑体同步向前移动一个单元距离，然后4个回弹角弹出，继续下一个栽培体的组装。

第四方面，本申请实施例提供了一种栽培装置的拆卸方法采用第二方面所述的组装装置，所述方法包括：S21，回弹角回缩，上支撑体和下支撑体往回移动，将当前栽培体传送至顶升柱正上方；S22，回弹角弹出，顶升柱升起顶入顶升孔内，顶升柱继续上升，根据实际情况使顶升柱转动栽培瓣圆弧对应的角度，解除回弹角对栽培单元的阻挡，使当前栽培体顺利上升，直至最下面第二个栽培单元突破回弹角；S23，传送机构移动至当前栽培单元下方预设位置，顶升柱下降，带动当前栽培单元脱离当前栽培体至传送机构上，顶升柱下降至初始位置，此时当前栽培体的其余栽培单元由回弹角支撑；S24，传动机构将当前栽培单元传递至指定回收位置，当前栽培单元被回收；S25，顶升柱升起顶入顶升孔内，顶升柱继续上升，使当前栽培体最下面的栽培单元提升，使最下面的栽培单元与回弹角分离；S26，回弹角回缩，顶升柱下降，使顶升柱转动栽培瓣圆弧对应的角度，解除回弹角对栽培单元的阻挡，使当前栽培体顺利下降直至当前栽培单元向下突破回弹角，此时回弹角弹回；S27，继续步骤S23-S26直至当前栽培体的所有栽培单元被回收；S28，继续步骤S21-S27直至所有栽培体被回收。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种可机械化组装的人工光立体栽培装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种可机械化组装的人工光立体栽培装置的俯视图；

图3为本申请实施例提供的一种栽培单元的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种未安装定植板的栽培单元的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种栽培单元的底部示意图；

图6为本申请实施例提供的一种定植板的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种上支撑体的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种下支撑体的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种圆柱状光源的结构示意图；

图10为传统技术中一种栽培装置的结构尺寸示意图；

图11为本申请实施例提供的一种人工光立体栽培装置的结构尺寸示意图；

图12为本申请实施例提供的一种组装装置的结构示意图；

图13为本申请实施例提供的一种可机械化组装的人工光立体栽培装置的组装示意图；

图14为本申请实施例提供的一种可机械化组装的人工光立体栽培装置的组装方法的流程示意图；

图15为本申请实施例提供的一种可机械化组装的人工光立体栽培装置的拆卸示意图；

图16为本申请实施例提供的一种可机械化组装的人工光立体栽培装置的拆卸方法流程示意图；

图1-图16中，符号表示为：

1-栽培架，2-柱状光源，3-上支撑体，4-下支撑体，5-栽培体，6-栽培单元，7-栽培瓣，8-栽培槽，9-支撑柱，10-连接孔，11-连接头，12-顶升孔，13-营养液管，14-定植板，15-定植孔，16-圆孔，17-承重部，18-支撑轴，19-支撑孔，20-基底，21-发光元件，22-动力主体，23-顶升柱，24-支撑架，25-回弹角，26-传送机构。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一

图1为为本申请实施例提供的一种可机械化组装的人工光立体栽培装置，参见图1，本申请实施例中的可机械化组装的人工光立体栽培装置从整体上看，一套已经组装好的立体栽培装置包含两组栽培架1和柱状光源2，每个所述栽培架1包括上支撑体3和下支撑体4，所述上支撑体3和所述下支撑体4之间横向均匀设置有多个栽培体5，多个栽培体5按照一定的间距均匀安置在上支撑体3和下支撑体4之间，每个所述栽培体5包括多个在竖直方向上活动串接的栽培单元6。

如图2所示，其中，两个相同规格的栽培架1按照一定的间距(此间距最好与栽培体5之间的间距一致)并排排列，每四个相邻的所述栽培体5为一组呈正方形分布，柱状光源2竖直设置在每组的中央位置，从而共同构成了一套人工光立体栽培装置。

进一步如图2所示，所述栽培单元6设置有多个栽培瓣7，竖直相邻的所述栽培单元6的栽培瓣7相互交错，水平相邻的所述栽培单元6的所述栽培瓣7之间存在间隙。竖直相邻的栽培单元6的栽培瓣7相互交错，水平相邻的栽培单元6的栽培瓣7存在间隙,可以同时提高光源栽培指数和栽培密度。垂直方向上相邻的两个栽培单元6上的栽培瓣7相互交错，从顶视角度看，相邻两个栽培单元6在水平面上的投影互补构成了一个完整的圆形。

本申请实施例中，所述栽培瓣7外边缘为圆弧，均匀分布地固定在所述支撑柱9的上端，所述栽培瓣7设置有多个，所述圆弧对应的圆心角为360/2N度，N为栽培瓣的数量。以栽培瓣7数量4个为例，所述圆弧对应的圆心角为45度。在这种情况下，栽培瓣7与栽培瓣7之间的间隔也是45度，也就是说栽培瓣7与栽培瓣7之间的间距与栽培瓣7的大小一致。

如图3-6所示，多个所述栽培瓣7相连通构成栽培槽8，所述栽培槽8的中间设置有支撑柱9，所述支撑柱9的第一端与所述栽培槽8的开口齐平，第二端伸出所述栽培槽8底部，所述第一端内部开设有正多边形的连接孔10，所述第二端设置有正多边形的连接头11，所述连接头11与所述连接孔10相匹配，所述连接头11内设置有顶升孔12，所述顶升孔12的形状为正多边形。当然，本上述支撑柱9的设置方式只是本申请实施例的一种实现方式，支撑柱9的第一端也可以突出栽培槽8的开口，其第二端也可以不伸出所述栽培槽8底部，只要能够实现将不同的栽培单元分隔开即可。具体地，所述支撑柱9为圆柱体，第一端内部开设的正多边形的连接孔10为正八边形的连接孔10，第二端为正八棱柱形的连接头11，连接头11的外径等于或略小于连接孔10的直径，使得两个栽培单元6可以通过连接孔10与连接头11的配合上下串接起来。连接头11内部的顶升孔12为正八边形顶升孔12。

本实施例中为了方便栽培单元6的顺利拆卸和组装，连接孔10和连接头11页可以设置为上大下小形状的多边形，这样不仅在组装栽培单元6时比较快捷，拆卸时也更加方便拆卸。

本申请实施例中的栽培单元6还包括营养液管13和定植板14，所述营养液管13的一端设置在所述栽培瓣7内，所述营养液管13的另一端沿着所述支撑柱9延伸至所述支撑柱9的第二端；所述定植板14设置在所述栽培槽8的开口处，所述定植板14对应所述栽培板的位置设置有多个定植孔15，所述栽培板中央为圆孔16，所述圆孔16的直径大于所述支撑柱9的外径。

在上支撑体3上还设置有营养液输送通道(图中未标出)，可将栽培植物所需的营养液输送到每个栽培体5的最上面一个栽培单元6中，营养液通过每个栽培单元6的营养液管13从上而下依次流经栽培体5的每一个栽培单元6，从最下面的栽培单元6的营养液管13流出，在下支撑体4上设置有营养液回收通道(图中未标出)，将从每个栽培体5最下面栽培单元6流出的营养液回收。

相邻所述栽培瓣7之间，紧挨着所述支撑柱9位置设置有承重部17，所述承重部17为突出于支撑柱9表面的突出体或相邻两个栽培瓣7的连接部。承重部17位可以是4个均匀分布、略微突出于支撑柱9表面的突出体，也可以是相邻两个栽培瓣7的连接部位。

如图7所示，所述上支撑体3上均匀设置有支撑轴18，所述支撑轴18为与所述连接孔10相匹配正多边形柱体。如图8所示所述下支撑体4对应所述支撑轴18设置有支撑孔19，所述支撑孔19的尺寸与所述连接孔10相同，所述支撑轴18通过第一轴承与所述上支撑体3活动连接，所述支撑孔19通过第二轴承与所述下支撑体4活动连接。

进一步参见图7和图8，本实施例中所述支撑轴18为正八棱柱形，其大小等于栽培单元6连接头11的大小，按照一定的间距均匀分布在上支撑体3下表面上，此间距等同于同一个栽培架1上栽培体5之间的间距。所述支撑孔19为正八边形，其大小等于栽培单元6连接孔10的大小，其位置和数量与上支撑体3上的支撑轴18一一对应。支撑轴18插入每个栽培体5的最上面一个栽培单元6的连接孔10中，每个栽培体5最下面一个栽培单元6的连接头11插入支撑孔19中，从而使每个栽培体5固定在上支撑体3和下支撑体4之间。

同一个上支撑体3上的支撑轴18可通过一定的机械装置实现同步旋转，实现同步旋转的机械装置通过现有的常规技术实现，譬如，通过电机-链条系统统一带动固定在每个支撑轴18上端的齿轮(图中未标出)的转动，或者使用与支撑体平行的螺杆传动轴带动固定在每个支撑轴18上端的齿轮的转动。通过支撑轴18的同步转动，带动栽培体5同步转动，从而使栽培单元6上不同位置的植物均能受到光照。

如图9，圆柱状光源2高度应与各栽培体5的高度基本一致，可在植物栽培体5的不同高度处产生均匀一致的光照，确保各层栽培单元6上的植物均接受到充分的光照。所述光源包括基底20和发光元件21，基底20为圆筒形构造，具有较好的导热性，其制造材料可以是铝等金属，也可以是高导热性的塑材。进一步地，基底20还可以是双层圆筒结构，可以使冷却液体流经两层筒体之间，以进一步加快热量排除速度。发光元件21可以发出符合植物生长需求的光线，发光元件21可以是不同颜色发光二极管或激光二极管的组合。发光元件21的引线端固定于基底20上，并与基底20具有良好的热联接，其电子部件产生的热量可以迅速传递至基底20上。

在采用该装置栽培作物时，各个栽培架1上的每个栽培体5是按照一定的规则旋转的，转动的时间间隔可以是根据所栽培作物特性确定的任何合适的时间长度。优选的，使每个栽培单元6在24小时内总共转动360度。

在一种情况下，可以保持各个栽培体5以恒定的低速持续转动。

通过上述方案，可以使得栽培单元6上每个栽培瓣7上的作物获得来自不同方向的光照，换言之，使作物的不同方向均可以获得一定光照，因此，可以提高作物的光照均匀度。

除了可以机械化组装和拆卸、具有较高的光照均匀度，该装置可以同时具有较高的光源栽培指数和栽培密度。如图10和图11所示，分别展示了传统植物栽培装置和本申请装置实施例的结构尺寸示意图。如表1和表2所示，采用传统的5层栽培光照方案时，栽培架1总高度为200cm，此时栽培指数、光源栽培指数、光源栽培密度、栽培密度分别是5、1、100、500。采用传统植物栽培装置的中心光照方案时，在同样的栽培架1间距和和总高度的情况下，在不同的结构尺寸设计下，其栽培指数、光源栽培指数、光源栽培密度、栽培密度存在一定的差异，但总体看来，除光源栽培密度外，其余指标都低于传统的多层光照方案，显示其相比传统方案在栽培空间利用效率和光源利用效率上都不具备明显的优势。采用本申请的技术方案时，在不同的结构尺寸设计下，其栽培指数尽管均低于传统光照方案，但其光源栽培指数和光源栽培密度均远远高于传统的光照方案，是传统光照方案的数倍之多，与此同时，其栽培密度与传统光照方案基本相当，可见，采用本申请的技术方案时，其空间利用效率没有明显的降低，但光源利用效率显著提高，也就是同样面积的光源可以为传统光照模式下数倍数量的作物提供光照。此外，考虑到可以根据栽培作物的特征来优化栽培瓣7的构型、数量，从而进一步提高栽培密度，因此，本申请的方案可以同时具有较高的光源栽培指数和栽培密度，相比传统光照模式和传统植物栽培装置具有显著的提高。

表1传统植物栽培装置在不同不同结构尺寸下和传统多层栽培光照方案的栽培指数、

光源栽培密度和栽培密度

表2本申请装置一实施例在不同结构尺寸下的栽培指数、光源栽培密度和栽培密度

由上述实施例可知，本申请实施例提供的一种可机械化组装的人工光立体栽培装置，由于上支撑体3和下支撑体4中间设置有多个栽培体5，每个栽培体5又包括多个栽培单元6，栽培单元6活动串接。便于机械化组装和拆卸，可以机械化种植和收获作物。柱状光源竖直设置在每四个相邻的所述栽培体中心位置，进而可以提高作物的光照均匀度，并且可以同时具有较高的光源栽培指数和栽培密度。

实施例二

与上述实施例提供的一种可机械化组装的人工光立体栽培装置的实施例相对应，如图12所示，本申请还提供了一种组装装置，用于组装上述实施例一种所述可机械化组装的人工光立体栽培装置，所述组装装置包括：动力主体22，所述动力主体22上设置有顶升柱23，环绕所述顶升柱23在所述动力主体22上设置有4个支撑架24，每个支撑架24的上端设置有可伸缩的回弹角25，回弹角25地一端为斜面，4个回弹角25的斜面相对设置，斜面朝下。

动力主体22的作用在于为顶升柱23提供升降动力，譬如可以是液压装置，控制顶升柱23的升降，同时还可控制顶升柱23按照既定的角度旋转。顶升柱23的上端可插入栽培单元的顶升孔内，优选的，为正八角形，其外径等于或略小于栽培单元顶升孔的内径。支撑架24为4个，以顶升柱23为圆心，均匀相对分布，相邻两个支撑架24相互垂直。每个支撑架24的上端可伸缩地设有回弹角25，回弹角25地一端为斜面，4个回弹角25的斜面相对设置，斜面朝下，在斜面受到自下而上地压力时可使回弹角25回缩，此外，在每个栽培架上还设有可控制回弹角25伸缩的机械装置(图中未标出)。当4个回弹角25弹出时，可起到在栽培单元承重部的下方支撑栽培单元的作用，但回弹角25缩回时，可使栽培单元在垂直方向上从回弹角25之间顺利通过。传送机构26位于栽培架之间，可从指定地方将栽培单元传送到顶升柱23正上方，回弹角25下方，也可将拆下的栽培单元回收至指定地方。

需要指出的是，本实施例中的的支撑架24设置4个是对应栽培单元的栽培瓣数量为4个的情况，本实施例中的所述支撑架的数量与人工光立体栽培装置中栽培单元的栽培瓣数量相对应，因此根据栽培瓣的数量可以灵活设置，具体不再赘述。

实施例三

与实施例一提供的可机械化组装的人工光立体栽培装置的实施例和实施例二中提供的组装装置相对应，本申请还提供了一种栽培装置的组装方法，采用实施例二中所述的组装装置实现对实施例一中的可机械化组装的人工光立体栽培装置进行组装，如图13所示，组装立体栽培装置时，下支撑体位于4个支撑架之间，顶升柱正上方，上支撑体位于下支撑体正上方，支撑轴与支撑孔的竖直位置一一对应。参见图14，所述方法包括：

S11，将栽培单元被按照一定的角度放置到传送机构上，传送机构将当前栽培单元传送到顶升柱正上方；

S12，顶升柱升起顶入顶升孔内，升起后顶升柱正转45度，使当前栽培单元与上一个栽培单元的栽培瓣相互交错，传送机构归位；

S13，顶升柱继续升起，使上一栽培单元的连接头完全进入当前栽培单元的连接孔内，当前栽培单元成为当前栽培体的一部分；

S14，若当前栽培体的栽培单元数量尚未达到目标值，则顶升柱继续顶升，使当前栽培体整体提升预设高度，上一栽培单元与4个回弹角分离，同时顶升柱反转45反转度，使当前栽培体反转45度；

S15，顶升柱继续顶升，使当前栽培体整体上升，直至当前栽培单元突破4个回弹角；

S16，顶升柱回落至初始位置，当前栽培体完全由4个回弹角支撑，继续步骤S11-S13；

S17，若当前栽培体的栽培单元数量达到目标值，则：顶升柱继续顶升，使当前栽培体整体提升，上一栽培单元与4个回弹角分离，同时4个回弹角回缩；

S18，顶升柱回落至初始位置，当前栽培单元的连接头完全进入下支撑体对应的连接孔内，当前栽培单元由下支撑体支撑；

S19，上支撑体和下支撑体同步向前移动一个单元距离，然后4个回弹角弹出，继续下一个栽培体的组装。

值得注意的是，图中并未标出上下支撑体是怎样固定在指定位置的，也没有标出使上下支撑体同步移动的装置，但本领域专业人员可以通过公知常识实现，譬如，将上支撑体和下支撑体放置在一组相互平行的导轨上，并通过电机控制上支撑体和下支撑体同步移动。图中各个栽培单元上没有标出作物，实际上，标准化的单个栽培单元很容易通过机械化定植作物后再组装，从而意味着可以机械化种植作物。

需要指出的是，上述实施例提供的组装方法针对的是栽培单元的栽培瓣为4个的情况，因此其中转动的角度为45°。如果当栽培瓣数量不为4个时，相应的组装装置的支撑架数量也随着栽培瓣的数量变化，转动角度变为360/2N度，其中N为栽培瓣的数量。

实施例四

与实施例三提供的一种栽培装置的组装方法的实施例，本申请还提供了一种栽培装置的拆卸方法，采用实施例二中所述的组装装置实现对实施例一中的可机械化组装的人工光立体栽培装置进行拆卸，如图15为拆卸示意图，参见图16，所述方法包括：

S21，4个回弹角回缩，上支撑体和下支撑体往回移动，将当前栽培体传送至顶升柱正上方。

S22，4个回弹角弹出，顶升柱升起顶入顶升孔内，顶升柱继续上升，根据实际情况使顶升柱转动45度，解除4个回弹角对栽培单元的阻挡，使当前栽培体顺利上升，直至最下面第二个栽培单元突破4个回弹角。

S23，传送机构移动至当前栽培单元下方预设位置，顶升柱下降，带动当前栽培单元脱离当前栽培体至传送机构上，顶升柱下降至初始位置，此时当前栽培体的其余栽培单元由4个回弹角支撑。

本申请实施例中为了实现栽培单元的顺利拆卸，在顶升柱上可以设置一磁体，相应的栽培单元的顶升孔内设置一铁片，在拆卸时可以实现一个辅助的磁性拉力，进而保证栽培单元可以顺利脱落。

S24，传动机构将当前栽培单元传递至指定回收位置，当前栽培单元被回收。

S25，顶升柱升起顶入顶升孔内，顶升柱继续上升，使当前栽培体最下面的栽培单元提升，使最下面的栽培单元与4个回弹角分离。

S26，4个回弹角回缩，顶升柱下降，使顶升柱转动45度，解除4个回弹角对栽培单元的阻挡，使当前栽培体顺利下降直至当前栽培单元向下突破4个回弹角，此时回弹角弹回。

S27，继续步骤S23-S26直至当前栽培体的所有栽培单元被回收。

S28，继续步骤S21-S27直至所有栽培体被回收。

同样的，拆卸后的单个栽培单元上的作物也很容易被机械化收获，也意味着基于该立体栽培装置的作物也可以被机械化收获。

与上述实施例相同，上述实施例提供的拆卸方法针对的是栽培单元的栽培瓣为4个的情况，因此其中转动的角度为45°。如果当栽培瓣数量不为4个时，转动角度变为360/2N度，其中N为栽培瓣的数量。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种可机械化组装的人工光立体栽培装置，其特征在于，包括：至少两组栽培架，每个所述栽培架包括上支撑体和下支撑体，所述上支撑体和所述下支撑体之间横向均匀设置有多个栽培体，每个所述栽培体包括多个在竖直方向上活动串接的栽培单元，每四个相邻的所述栽培体为一组呈正方形分布，柱状光源竖直设置在每组的中央位置。

2.根据权利要求1所述的可机械化组装的人工光立体栽培装置，其特征在于，所述栽培单元设置有多个栽培瓣，竖直相邻的所述栽培单元的栽培瓣相互交错，水平相邻的所述栽培单元的所述栽培瓣之间存在间隙。

3.根据权利要求2所述的可机械化组装的人工光立体栽培装置，其特征在于，多个所述栽培瓣相连通构成栽培槽，所述栽培槽的中间设置有支撑柱，所述支撑柱的第一端内部开设有正多边形的连接孔，所述第二端设置有正多边形的连接头，所述连接头与所述连接孔相匹配，所述连接头内设置有顶升孔，所述顶升孔的形状为正多边形。

4.根据权利要求3所述的可机械化组装的人工光立体栽培装置，其特征在于，还包括营养液管和定植板，所述营养液管的一端设置在所述栽培瓣内，所述营养液管的另一端沿着所述支撑柱延伸至所述支撑柱的第二端；

所述定植板设置在所述栽培槽的开口处，所述定植板对应所述栽培板的位置设置有多个定植孔，所述栽培板中央为圆孔，所述圆孔的直径大于所述支撑柱的外径。

5.根据权利要求4所述的可机械化组装的人工光立体栽培装置，其特征在于，相邻所述栽培瓣之间，紧挨着所述支撑柱位置设置有承重部，所述承重部为突出于支撑柱表面的突出体或相邻两个栽培瓣的连接部。

6.根据权利要求5所述的可机械化组装的人工光立体栽培装置，其特征在于，所述栽培瓣外边缘为圆弧，均匀分布地固定在所述支撑柱的上端，所述圆弧对应的圆心角为360/2N度，N为栽培瓣的数量。

7.根据权利要求3所述的可机械化组装的人工光立体栽培装置，其特征在于，所述上支撑体上均匀设置有支撑轴，所述支撑轴为与所述连接孔相匹配正多边形柱体，所述下支撑体对应所述支撑轴设置有支撑孔，所述支撑孔的尺寸与所述连接孔相同，所述支撑轴通过第一轴承与所述上支撑体活动连接，所述支撑孔通过第二轴承与所述下支撑体活动连接。

8.一种组装装置，其特征在于，用于组装权利要求1-7任一项所述的可机械化组装的人工光立体栽培装置，所述组装装置包括：动力主体，所述动力主体上设置有顶升柱，环绕所述顶升柱在所述动力主体上设置有支撑架，所述支撑架的数量与人工光立体栽培装置中栽培单元的栽培瓣数量相对应，每个支撑架的上端设置有可伸缩的回弹角，回弹角地一端为斜面，回弹角的斜面相对设置，斜面朝下。

9.一种栽培装置的组装方法，其特征在于，采用权利要求8所述的组装装置，所述方法包括：

S11，将栽培单元被按照一定的角度放置到传送机构上，传送机构将当前栽培单元传送到顶升柱正上方；

S12，顶升柱升起顶入顶升孔内，升起后顶升柱正转栽培瓣圆弧对应的角度，使当前栽培单元与上一个栽培单元的栽培瓣相互交错，传送机构归位；

S13，顶升柱继续升起，使上一栽培单元的连接头完全进入当前栽培单元的连接孔内，当前栽培单元成为当前栽培体的一部分；

S14，若当前栽培体的栽培单元数量尚未达到目标值，则顶升柱继续顶升，使当前栽培体整体提升预设高度，上一栽培单元与回弹角分离，同时顶升柱反转栽培瓣圆弧对应的角度；

S15，顶升柱继续顶升，使当前栽培体整体上升，直至当前栽培单元突破回弹角；

S16，顶升柱回落至初始位置，当前栽培体完全由回弹角支撑，继续步骤S11-S13；

S17，若当前栽培体的栽培单元数量达到目标值，则：顶升柱继续顶升，使当前栽培体整体提升，上一栽培单元与回弹角分离，同时回弹角回缩；

S18，顶升柱回落至初始位置，当前栽培单元的连接头完全进入下支撑体对应的连接孔内，当前栽培单元由下支撑体支撑；

S19，上支撑体和下支撑体同步向前移动一个单元距离，然后回弹角弹出，继续下一个栽培体的组装。

10.一种栽培装置的拆卸方法，其特征在于，采用权利要求8所述的组装装置，所述方法包括：

S21，回弹角回缩，上支撑体和下支撑体往回移动，将当前栽培体传送至顶升柱正上方；

S22，回弹角弹出，顶升柱升起顶入顶升孔内，顶升柱继续上升，根据实际情况使顶升柱转动栽培瓣圆弧对应的角度，解除回弹角对栽培单元的阻挡，使当前栽培体顺利上升，直至最下面第二个栽培单元突破回弹角；

S23，传送机构移动至当前栽培单元下方预设位置，顶升柱下降，带动当前栽培单元脱离当前栽培体至传送机构上，顶升柱下降至初始位置，此时当前栽培体的其余栽培单元由回弹角支撑；

S24，传动机构将当前栽培单元传递至指定回收位置，当前栽培单元被回收；

S25，顶升柱升起顶入顶升孔内，顶升柱继续上升，使当前栽培体最下面的栽培单元提升，使最下面的栽培单元与回弹角分离；

S26，回弹角回缩，顶升柱下降，使顶升柱转动栽培瓣圆弧对应的角度，解除回弹角对栽培单元的阻挡，使当前栽培体顺利下降直至当前栽培单元向下突破回弹角，此时回弹角弹回；

S27，继续步骤S23-S26直至当前栽培体的所有栽培单元被回收；

S28，继续步骤S21-S27直至所有栽培体被回收。

Images