CN114206102A - 用于抓取生长塔的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于可释放地抓取生长塔(50)的设备(2700)。所述设备(2700)包括横梁(2704)、附接到所述横梁(2704)的对置端的抓手组合件(2702a、2702d)及用于控制所述抓手组合件(2702a、2702d)的致动器机构(2714)。

Description

用于抓取生长塔的设备

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2019年5月8日申请的美国临时申请案序号62/845,177的优选权，所述临时申请案的揭示内容出于所有目的以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明一般来说涉及受控环境农业，且更特定来说涉及用于垂直生长塔的自动处理及输送系统。

背景技术

背景技术章节中所论述的标的物不应仅因为其在背景技术章节中的提及而被认为是现有技术。类似地，在背景技术章节中提及或与背景技术章节的标的物相关联的问题不应被认为先前已在现有技术中有所认知。背景技术章节中的标的物仅表示就其本身来说还可对应于所主张技术的实施方案的不同方法。

在二十世纪，农业开始缓慢地从一个保守行业演变成快速发展的高技术行业。全球食品短缺、气候变化及社会变革促使人工实施的农业技术朝向计算机实施的技术转变。过去，且在许多情况下，当今依然如此，农民仅有一个生长季来生产作物，这将决定其全年的收入及粮食产量。然而，这种情况正在改变。在将室内栽培作为选项且较佳接入数据处理技术的情况下，农业科技已变得更机敏。随着新数据的收集且产生透彻理解，农业科技正在适应和学习。

随着“受控环境农业”的出现，技术进步使得控制自然界的影响成为可能。空间利用、照明效率的改进及对水栽培、空气栽培、作物循环的深入了解以及环境控制系统的进步已允许人类更好地重建有益于农业作物生长的环境，目标旨在每平方英尺产量更高、营养更好且成本更低。

美国专利公开案第2018/0014485及2018/0014486号(所述两个公开案均转让给本发明的受让人且以全文引用的方式并入本文中)描述环境受控垂直耕种系统。垂直耕种结构 (例如，垂直柱)可以开环或闭环方式围绕自动输送系统移动，暴露于精确控制的照明、空气流及湿度，以便获得满意的营养支持。

美国专利公开案第US2017/0055460号(布鲁萨托雷“(Brusatore)”)描述一种用于连续自动植物生长的系统。垂直植物支撑臂阵列从中心轴线径向延伸。每一臂包含接收植物籽苗及营养液和水的罐托座。灌注臂在生长灯及授粉臂下面旋转。然而，植物之间的间距是固定的。

发明内容

本发明针对于包含垂直生长塔的用于受控环境农业的自动作物生产系统的自动拾取及搁置系统。本发明的一些实施方案可用于在包含垂直生长塔及用于使所述垂直生长塔移动穿过受控环境的相关联输送机构的垂直生长结构与处理(举例来说，收割、清洁、移栽等)所述生长塔的中央处理系统之间建立水平到垂直界面。

附图说明

图1是图解说明实例受控环境农业系统的功能框图。

图2是实例受控环境农业系统的透视图。

图3A及3B是实例生长塔的透视图。

图4A是实例生长塔的俯视图；图4B是实例生长塔的透视俯视图；图4C是实例生长塔的区段的立面图；且图4D是实例生长塔的部分的截面立面图。

图5A是实例生长管线的部分的透视图。

图5B是实例塔钩子的透视图。

图6是实例生长管线及往复凸轮机构的部分的分解透视图。

图7A是图解说明实例往复凸轮机构的操作的序列图。

图7B图解说明包含扩张接头的替代凸轮通道。

图8是实例生长管线及灌溉供应管线的轮廓视图。

图9是实例塔钩子及集成漏斗结构的侧视图。

图10是实例生长管线的轮廓视图。

图11A是实例塔钩子及集成漏斗结构的透视图；图11B是实例塔钩子及集成漏斗结构的截面图；且图11C是实例塔钩子及集成漏斗结构的俯视图。

图12是实例载架组合件的立面图。

图13A是从图12的替代角度的实例载架组合件的立面图；且图13B是实例载架组合件的透视图。

图14是实例自动搁置站的部分透视图。

图15A是实例自动拾取站的部分透视图；且图15B是实例自动拾取站的替代部分透视图。

图16是供在自动拾取或搁置站中使用的实例末端执行器的透视图。

图17A及17B是安装到用于可释放地抓取生长塔的末端执行器的实例抓手组合件的部分透视图。

图18是实例自动拾取站的部分透视图。

图19A是图解说明促进生长塔的定位的实例约束机构的实例自动拾取站的部分透视图；图19B是促进生长塔的定位以用于搁置操作的第二实例引入特征的透视图；图19C 及19D是图解说明实例引入特征如何结合搁置站的末端执行器操作的替代视图。

图20是实例入站收割机输送机的侧视图。

图21是实例中央处理系统的站及输送机构的功能框图。

图22是实例拾取输送机的部分透视图。

图23A是实例收割机站的透视图。

图23B是实例收割机的俯视图。

图23C是实例收割机的透视图。

图24A是供在移栽机站中使用的实例末端执行器的立面图。

图24B是移栽机站的透视图。

图25图解说明可用于根据本发明的实施例执行存储在非暂时性计算机可读媒体(例如，存储器)中的指令的计算机系统的实例。

图26是供在自动拾取或搁置站中使用的另一实例末端执行器的透视图。

图27是实例抓手的透视图。

图28是实例抓手的侧立面图。

图29是用于图27中所图解说明的实例抓手的致动机构的透视图。

图30是图解说明突出植物冠层的实例抓手的侧立面图。

图31是图解说明与实例抓手组合件相关联的实例四条杆连杆机构的操作的示意图。

具体实施方式

本说明是参考其中展示各种实例实施例的附图做出的。然而，可使用许多不同的实例实施例，且因此本说明不应视为限于本文中陈述的实例实施例。而是，提供这些实例实施例使得本发明将是透彻且完整的。所属领域的技术人员将易于明了对示范性实施例的各种修改，且在本文中所定义的一般原理可在不背离本发明的精神及范围的情况下应用于其它实施例及应用。因此，本发明不打算限于所展示的实施例，但欲符合与本文中所揭示的原理及特征相一致的最宽广范围。

本发明描述对生长塔操作的拾取及搁置站系统及子系统。在一个实施方案中，这些系统及子系统可经配置以供在用于受控环境农业的自动作物生产系统中使用。然而，本发明并不限于任何特定作物生产环境，其可以是自动受控生长环境、室外环境或任何其它适合作物生产环境。

出于教示目的，下文描述一种经配置用于高密度生长及作物产量的垂直农场生产系统。图1及2图解说明根据本发明的一个可能实施例的受控环境农业系统10。在高水平时，系统10可包含：环境受控生长室20；垂直塔输送系统200，其安置在生长室20内且经配置以输送其中安置有作物的生长塔50；及中央处理设施30。可生长的作物或植物物种可以是向地性的/屈地性的及/或向光性的，或其某一组合。作物或植物物种可显着地变化且包含各种叶类蔬菜、水果蔬菜、花类作物、水果等。受控环境农业系统10可经配置以一次生长单个作物类型，或者同时生长多个作物类型。

系统10还可包含用于在遍及作物生长循环的线路中移动生长塔的输送系统，所述线路包括经配置用于从垂直塔输送机构200来回装载生长塔的分段(staging)区域。中央处理系统30可包含用于将生长塔引导到中央处理系统30中的站(例如，用于将植物装载到生长塔中及从生长塔收割作物的站)的一或多个输送机构。生长室20内的垂直塔输送系统200经配置以沿着生长管线202支撑且平移一或多个生长塔50。每一生长塔50经配置用于含纳支持在其中生长的至少一种作物植物的根结构的植物生长介质。每一生长塔50还经配置以在垂直定向上可释放地附接到生长管线202且在生长期期间沿着生长管线202移动。一起地，垂直塔输送机构200及中央处理系统30(包含相关联输送机构)可在一或多个计算系统的控制下布置在生产线路中。

生长环境20可包含定位于在垂直塔输送系统200的生长管线202之间且沿着所述生长管线的各种位置处的发光源。所述发光源可相对于生长管线202中的生长塔50横向定位且经配置以朝向生长塔50的横向端面发射光，所述横向端面包含作物从中生长的开口。所述发光源可并入到水冷式LED照明系统中，如美国公开案第2017/0146226A1号中所描述，所述公开案的揭示内容以引用的方式并入本文中。在此实施例中，LED灯可布置成条状结构。条状结构可在垂直定向上放置以横向于邻近的生长塔50的大体上整个长度而发射光。多个灯条结构可沿着生长管线202且在所述生长管线之间布置在生长环境 20中。可采用其它照明系统及配置。举例来说，灯条可水平地布置在生长管线202之间。

生长环境20还可包含营养供应系统，所述营养供应系统经配置以在作物平移穿过生长室20时将水性作物营养溶液供应到作物。如下文更详细论述，所述营养供应系统可将水性作物营养溶液施加到生长塔50的顶部。重力可致使所述溶液沿垂直定向的生长塔50向下行进且穿过其长度以将溶液供应到沿着生长塔50的长度安置的作物。生长环境20还可包含空气流源，所述空气流源经配置以在将塔安装到生长管线202时在生长的横向生长方向上引导空气流且使其穿过生长植物的冠层下，以便扰动生长植物的冠层下的边界层。在其它实施方案中，空气流可来自冠层的顶部或正交于植物生长的方向。生长环境 20还可包含用于调节至少一个生长条件(例如空气温度、空气流速度、相对空气湿度及周围二氧化碳气体含量)的控制系统及相关联传感器。所述控制系统可例如包含例如HVAC 单元、冷却器、风扇及相关联管道以及空气处理设备等的子系统。生长塔50可具有识别属性(例如条形码或RFID标签)。受控环境农业系统10可包含用于在农场生产循环的各种阶段期间跟踪生长塔50及/或用于控制生长环境的一或多个条件的对应传感器及编程逻辑。控制系统的操作及塔保持在生长环境中的时间长度可取决于例如作物类型及其它因素等的各种因素而显着地变化。

如上文所论述，将具有新移栽的作物或籽苗的生长塔50从中央处理系统30传送到垂直塔输送系统200中。垂直塔输送系统200使生长塔50在生长环境20中以受控方式沿着相应生长管线202移动，如下文更详细论述。安置于生长塔50中的作物被暴露于受控生长环境条件(例如，光、温度、湿度、空气流、水营养供应等)。控制系统能够进行自动调整以优化生长室20内的生长条件以便对例如作物产量、视觉吸引力及营养含量等的各种属性做出持续改进。另外，美国专利公开案第2018/0014485及2018/0014486号描述应用机器学习及其它操作来优化垂直耕种系统中的生长条件。在一些实施方案中，环境条件传感器可安置于生长塔50上或生长环境20中的各种位置处。当作物准备好收割时，将具有待收割的作物的生长塔50从垂直塔输送系统200传送到中央处理系统30以进行收割及其它处理操作。

如下文更详细论述，中央处理系统30可包含处理站，所述处理站旨在将籽苗插进到塔50中、从塔50收割作物及清洁已收割的塔50。中央处理系统30还可包含使塔50在此些处理站之间移动的输送机构。举例来说，如图1图解说明，中央处理系统30可包含收割机站32、清洗站34及移栽机站36。收割机站32可将经收割作物存放到食物安全容器中且可包含输送机构，所述输送机构用于将容器输送到超出本发明的范围的收割后设施(例如，制备、清洗、包装及存储)。

受控环境农业系统10还可包含用于在生长环境20与中央处理系统30之间传送生长塔50的一或多个输送机构。在所展示实施方案中，中央处理系统30的站在水平定向上对生长塔50操作。在一个实施方案中，自动拾取站43及相关联控制逻辑可操作以从装载位置可释放地抓取水平塔、将塔旋转到垂直定向且将塔附接到传送站以便插入到生长环境 20的所选择生长管线202中。在生长环境20的另一端，自动搁置站41及相关联控制逻辑可操作以可释放地抓取垂直定向的生长塔50且使其从缓冲位置移动、将生长塔50旋转到水平定向并将其放置于输送系统上以便装载到收割机站32中。在一些实施方案中，如果生长塔50由于质量控制问题而被拒绝，那么输送系统可绕过收割机站32且将生长塔载运到清洗站34(或某一其它站)。自动搁置站41及自动拾取站43可各自包括6自由度机器人臂，例如FANUC机器人。站41及43还可包含用于在相对端处可释放地抓取生长塔50的末端执行器。

生长环境20还可包含用于将生长塔50插入到所选择生长管线202中及从生长管线202卸载生长塔50的自动装载及卸载机构。在一个实施方案中，装载传送输送机构47可包含将各自装载有生长塔50的载架从自动拾取站43输送到所选择生长管线202的积放式输送机系统。垂直生长塔输送系统200可包含用以识别给定生长塔50且在控制逻辑下为生长塔50选择生长管线202的传感器(例如RFID或条形码传感器)。用于生长管线选择的特定算法可取决于若干个因素而显着变化且超出本发明的范围。装载传送输送机构47还可包含将生长塔50推动到生长管线202上的一或多个线性致动器。类似地，卸载传送输送机构45可包含将生长塔从生长管线202推动或拉动到另一积放式输送机机构的载架上的一或多个线性致动器，所述另一积放式输送机机构将载架1202从生长管线202输送到自动搁置站41。图12图解说明可在积放式输送机机构中使用的载架1202。在所展示实施方案中，载架1202包含钩子1204，钩子1204接合附接到生长塔50的钩子52。闩锁组合件 1206可在将生长塔50输送到系统中的各种位置及从各种位置输送时固定所述生长塔。在一个实施方案中，装载传送输送机构47及卸载传送输送机构45中的一者或两者可配置有充足轨道距离来建立可缓冲生长塔50的区带。举例来说，卸载传送输送机构45可经控制使得其将待收割的一组塔50卸载到被移动到轨道的缓冲区的载架1202上。在另一端，自动拾取站43可将待插入到生长环境20中的一组塔装载到安置于与装载传送输送机构47 相关联的轨道的缓冲区中的载架1202上。

生长塔

生长塔50提供个别作物在系统中生长的位点。如图3A及3B图解说明，钩子52附接到生长塔50的顶部。钩子52允许生长塔50在被插入到垂直塔输送系统200中时由生长管线202支撑。在一个实施方案中，生长塔50测量为5.172米长，其中塔的挤压长度是5.0米，且钩子是0.172米长。在一个实施方案中，生长塔50的挤压矩形轮廓测量为57mm x 93mm (2.25”x 3.67”)。钩子52可经设计使得其外部总体尺寸不大于生长塔50的挤压轮廓。前述尺寸是出于教示目的。生长塔50的尺寸可取决于若干个因素而变化，例如所要吞吐量、系统的总体大小等。举例来说，生长塔50可高达10米长或更长。

生长塔50可包含沿着生长塔50的至少一个端面排列的一组生长位点53。在图4A中展示的实施方案中，生长塔50在相对的端面上包含生长位点53，使得植物从生长塔50的相对的侧伸出。移栽机站36可将籽苗移栽到生长塔50的空生长位点53中，其中籽苗保持于适当位置中直到其完全成熟且准备好收割。在一个实施方案中，生长位点53的定向垂直于生长塔50沿着生长管线202的行进方向。换句话说，当将生长塔50插入到生长管线202 中时，植物从生长塔50的相对的端面延伸，其中所述相对的端面平行于所述行进方向。尽管双侧式配置是优选的，但本发明还可用于其中植物沿着生长塔50的单个端面生长的单侧式配置中。

在2018年5月1日申请的美国申请案序号15/968,425揭示可结合本发明的各种实施例使用的实例塔结构配置，所述申请案出于所有目的以引用的方式并入本文中。在所展示实施方案中，生长塔50可各自由三个挤压件组成，所述挤压件卡扣在一起以形成一个结构。如所展示，生长塔50可以是双侧式水栽培塔，其中塔本体103包含界定第一塔空腔 54a及第二塔空腔54b的中心壁56。图4B提供示范性双侧多件式水栽培生长塔50的透视图，其中每一前端面板101可铰接地耦接到塔本体103。在图4B中，每一前端面板101处于关闭位置中。塔空腔54a、54b的横截面可在1.5英寸×1.5英寸到3英寸×3英寸的范围内，其中术语“塔空腔”是指在塔本体内且在塔端面板后面的区。生长塔50的壁厚度可在0.065 英寸到0.075英寸的范围内。例如图4A及4B中所展示的双侧式水栽培塔具有各自优选地在所注释大小范围内的两个背靠背空腔54a及54b。在所展示配置中，生长塔50可包含(i) 第一V形凹槽58a，其沿着塔本体103的第一侧的长度延续，其中所述第一V形凹槽在第一塔空腔与第二塔空腔之间居中；及(ii)第二V形凹槽58b，其沿着塔本体103的第二侧的长度延续，其中所述第二V形凹槽在第一塔空腔与第二塔空腔之间居中。V形凹槽58a、58b 可促成通过中央处理系统30中的站中的一或多者对齐、对准及/或馈送塔50。美国申请案序号15/968,425揭示关于可在本发明的实施例中使用的塔的构造及使用的额外细节。V 形凹槽58a、58b的另一属性是其有效地使中心壁56变窄以促进水性营养溶液在植物根部所在的中心位置流动。其它实施方案是可能的。举例来说，生长塔50可形成为单式单一挤压件，其中侧壁处的材料挠曲以提供铰链并允许空腔打开以进行清洁。在2019年9月 20日申请的美国申请案序号16/577,322揭示由单一挤压件形成的实例生长塔50，所述申请案出于所有目的以引用的方式并入本文中。

如图4C及4D图解说明，生长塔50可各自包含供与可兼容盆栽固定架158一起使用的多个切口105，所述可兼容盆栽固定架是例如共同转让且共同待决的美国专利申请案序号15/910,308、15/910,445及15/910,796中的任一者中所揭示的盆栽固定架，所述专利申请案各自在2018年3月2日申请，其揭示内容出于任何及所有目的而并入本文中。如所展示，盆栽固定架158可相对于前端面板101及生长塔50的垂直轴线以45度角度定向。然而，应了解，本申请案中所揭示的塔设计不限于与此特定盆栽固定架或定向一起使用，而是，本文中所揭示的塔可与任何适合大小及/或定向的盆栽固定架一起使用。如此，切口105 仅意在图解说明而非限制本发明的塔设计，且应了解，本发明同等地适用于具有其它切口设计的塔。盆栽固定架158可超声地焊接、连结或以其它方式附接到塔端面101。

铰接式前端面板的使用简化了生长塔的制造，以及一般的塔维护和特定的塔清洁。举例来说，为了清洁生长塔50，将端面板101从本体103打开以允许容易接达本体空腔54a 或54b。在清洁之后，关闭端面板101。由于端面板在整个清洁过程中保持附接到塔本体103，因此更容易维持部件对准并确保每一端面板与适当的塔本体恰当关联，并且在假设是双侧式塔本体的情况下，确保每一端面板101与特定塔本体103的适当侧恰当关联。另外，如果在端面板101处于打开位置的情况下执行种植及/或收割操作，那么对于双侧式配置，两个端面板均可打开并同时进行种植及/或收割，因此消除了种植及/或收割一侧且接着旋转塔并种植及/或收割另一侧的步骤。在其它实施例中，在端面板101处于关闭位置的情况下执行种植及/或收割操作。

其它实施方案是可能的。举例来说，生长塔50可包括任何塔本体，所述塔本体包含一定体积的介质或毛细介质，所述介质或毛细介质从塔的端面(塔的一部分或个别部分或者塔的整个长度)延伸到塔内部中。举例来说，美国专利第8,327,582号揭示一种生长管，所述生长管具有从管的端面延伸的狭槽及含纳在管中的生长介质，所述专利以引用的方式并入本文中。其中所图解说明的管可修改为在其顶部处包含钩子52并在相对的端面上具有狭槽，或在单个端面上具有一个狭槽。

垂直塔输送系统

图5A图解说明垂直塔输送系统200中的生长管线202的部分。在一个实施方案中，垂直塔输送系统200包含平行布置的多个生长管线202。如上文所论述，自动装载机构45及自动卸载机构47可在自动控制系统下选择性地装载生长塔50及从生长管线202卸载所述生长塔。如图5A展示，每一生长管线202支撑多个生长塔50。在一个实施方案中，生长管线202可通过托架安装到生长结构的顶板(或其它支撑件)以用于支撑目的。钩子52钩入生长塔50中并将其附接到生长管线202，借此在塔平移穿过垂直塔输送系统200时在垂直定向上支撑塔。输送机构移动附接到相应生长管线202的塔50。

图10图解说明根据本发明的一个可能实施方案的生长管线202的横截面或挤压轮廓。生长管线202可为铝挤压件。生长管线202的挤压轮廓的底部区段包含面向上的凹槽1002。如图9展示，生长塔50的钩子52包含主本体53及接合凹槽1002的对应构件58，如图5A及8中所展示。这些钩子允许生长塔50钩入凹槽1002中且沿着生长管线202滑动，如下文所论述。相反地，生长塔50可从生长管线202手动脱钩并从生产中移除。如果生长塔50中的作物生病，那么此能力可能是必要的，使得其不会感染其它塔。在一个可能实施方案中，凹槽1002的宽度(举例来说，13mm)是两个不同因素之间的优化。首先，凹槽越窄，结合率越有利，并且生长塔钩子52结合的可能性越小。相反地，凹槽越宽，由于具有更大的接触片块，生长塔钩子磨损越慢。类似地，凹槽的深度(举例来说，10mm) 可在节省空间与塔钩子意外掉落之间优化。

钩子52可为注射模制的塑料部件。在一个实施方案中，塑料可为聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)或乙酰均聚物(例如，杜邦公司(DuPont Company)出售的

)。钩子52可溶剂粘合到生长塔50的顶部及/或使用铆钉或其它机械紧固件来附接。搭载于生长管线202的矩形凹槽1002中的凹槽接合构件58可为单独的部件或与钩子 52整体地形成。如果是单独的，那么此部件可由不同于钩子的其余部分的摩擦更低、磨损性能更好的材料制成，例如超高分子量聚乙烯或缩醛。为了保持较低的组装成本，此单独部件可卡扣到钩子52的主本体上。或者，所述单独部件也被包覆模制到钩子52的主本体上。

如图6及10图解说明，生长管线202的挤压轮廓的顶部区段含有面向下的t狭槽1004。线性导引载架610(下文所描述)搭载于t狭槽1004内。t狭槽1004的中心部分可为凹入的，以提供与可从载架610伸出的螺钉或包覆模制插入件的空隙。每一生长管线202可由若干个单独制作的区段组装而成。在一个实施方案中，生长管线202的区段当前以6米长建模。较长的区段减少接点的数目，但更容易受到热膨胀问题的影响，并且可能会显着增加运输成本。图中未捕获的额外特征包含用以将生长管线202附接到顶板结构及附接灌溉管线的间歇安装孔。t狭槽1004的中断也可机加工到输送机本体中。这些中断允许线性导引载架610在不必将其一直滑出生长管线202的端部的情况下被移除。

在生长管线202的两个区段之间的接点处，块612可位于两个输送机本体的t狭槽1004 中。此块用于对准两个生长管线区段，使得生长塔50可在其间平滑地滑动。用于对准生长管线202的区段的替代方法包含使用装配到所述区段的挤压轮廓中的定位孔中的定位销。块612可经由固定螺钉夹紧到生长管线区段中的一者，使得生长管线区段仍然可结合在一起并由于热膨胀而移开。基于相对严格的公差及所需的少量材料，可机加工这些块。青铜由于其强度、耐腐蚀性及耐磨性而可用作此类块的材料。

在一个实施方案中，垂直塔输送系统200利用往复线性棘轮及棘爪结构(后文中称作“往复凸轮结构或机构”)来使生长塔50沿着生长管线202的路径区段202a、202b移动。在一个实施方案中，每一路径区段202a、202b包含单独往复凸轮结构及相关联致动器。图5A、6及7图解说明可用于使生长塔50移动跨越生长管线202的一个可能往复凸轮机构。棘爪或“凸轮”602沿着生长管线202物理地推动生长塔50。凸轮602附接到凸轮通道604 (参见下文)且围绕一个轴线旋转。在前进行程中，所述旋转受到凸轮通道604的顶部的限制，致使凸轮602向前推动生长塔50。在预留或返回行程中，所述旋转不受约束，借此允许凸轮在生长塔50的顶部上松脱。以此方式，凸轮机构的来回行程可为相对较短的距离，但生长塔50始终沿着生长管线202的整个长度向前前进。在一个实施方案中，控制系统控制每一生长管线202的往复凸轮机构的操作以使生长塔50根据编程生长序列移动。在移动循环之间，致动器及往复凸轮机构保持空闲。

凸轮602的枢轴点及向凸轮通道604的附接构件由结合柱606及六角头螺栓608组成；或者，可使用制动u形夹销。六角头螺栓608定位于凸轮通道604的内侧上，其中在轴向方向上没有工具通路。作为六角头，其可用扳手径向接达以进行拆卸。鉴于全尺寸农场需要大量凸轮，例如注射模制等大批量制造工艺是合适的。ABS鉴于其刚度及相对较低的成本而是适合的材料。用于对应生长管线202的所有凸轮602均附接到凸轮通道604。当连接到致动器时，此共用横梁结构允许所有凸轮602一致地进行前后行程。在一个实施方案中，凸轮通道604的结构是由金属薄片构造而成的面朝下的u形通道。凸轮通道604 的面朝下的壁中的孔使用结合柱606为凸轮602提供安装点。

在一个实施方案中，凸轮通道604的孔以12.7mm的间隔隔开。因此，凸轮602可以12.7mm的任何整数倍相对于彼此间隔开，从而允许仅具有一个凸轮通道的可变生长塔间距。凸轮通道604的底座在前进行程期间限制凸轮的旋转。除了在轴向方向上的平移，凸轮通道604的所有自由度均受到线性导引载架610(下文所描述)的约束，所述线性导引载架安装到凸轮通道604的底座并且搭载在生长管线202的t狭槽1004中。凸轮通道604可由单独形成的区段(例如6米长的区段)组装而成。较长的区段减少了接点的数目，但可能会显着增加运输成本。热膨胀通常不是问题，因为凸轮通道仅固定在连接到致动器的端部处。鉴于简单的轮廓、薄壁厚度及所需的较长长度，金属薄片轧制是用于凸轮通道的适合制造工艺。镀锌钢是此应用的适合材料。

线性导引载架610用螺栓固定到凸轮通道604的底座且搭载于生长管线202的t狭槽 1004内。在一些实施方案中，每6米的凸轮通道区段使用一个载架610。载架610可为用于低摩擦及耐磨性的注射模制塑料。螺栓通过旋紧到包覆模制的螺纹插入件而将载架 610附接到凸轮通道604。如果移除选择凸轮602，那么这些螺栓是可接达的，使得凸轮通道604的区段可从载架拆离并移除。

凸轮通道604的区段在每一接头处通过成对的连接器616连结在一起；或者，可使用制动u形夹销。连接器616可为具有20mm间距(与凸轮通道604相同的孔间距)的机加工孔的镀锌钢筋。带肩螺栓618穿过外连接器中的孔，穿过凸轮通道604，并旋紧到内连接器中的孔中。如果带肩螺栓落入与凸轮602相同的位置，那么其可用来代替结合柱。带肩螺栓618的头部是可接达的，使得可移除凸轮通道的连接器及区段。

在一个实施方案中，凸轮通道604附接到线性致动器，所述线性致动器在前进及返回行程中操作。适合线性致动器可为由弗吉尼亚州雷德福市的汤姆森公司(Thomson,Inc.)提供的T13-B4010MS053-62致动器；然而，本文中所描述的往复凸轮机构可利用各种不同致动器来操作。线性致动器可在生长管线202的卸载端而不是机载端处附接到凸轮通道604。在此配置中，凸轮通道604在于致动器的前进行程期间装载塔50(其拉动凸轮通道604)时处于张力之下，这降低了屈曲的风险。图7A图解说明根据本发明的一个实施方案的往复凸轮机构的操作。在步骤A中，线性致动器已完成完整返回行程；如图7A图解说明，一或多个凸轮602可在生长塔50的钩子52上松脱。图7A的步骤B图解说明在前进行程结束时凸轮通道604及凸轮602的位置。在前进行程期间，凸轮602接合对应生长塔 50且使所述生长塔沿着生长管线202在向前方向上移动，如所展示。图7A的步骤C图解说明可如何将新的生长塔50(塔0)插入到生长管线202上及可如何移除最后的塔(塔9)。步骤 D图解说明凸轮602如何在返回行程期间以与步骤A相同的方式在生长塔50上松脱。此往复凸轮机构的基本原理是，从致动器的相对较短的行程开始的往复运动在沿着生长管线 202的整个长度的一个方向上运送塔50。更具体来说，在前进行程中，生长管线202上的所有生长塔50被向前推动一个位置。在返回行程中，凸轮602在邻近的塔上松脱，后退一个位置；生长塔保持在同一位置。如所展示，当生长管线202已满时，可在线性致动器的每一前进行程之后装载新的生长塔并且卸载最后的塔。在一些实施方案中，钩子52 的顶部部分(凸轮在上面推动的部分)略微窄于生长塔50的宽度。因此，当生长塔50彼此紧邻地隔开时，凸轮602仍然可与钩子52接合。图7A出于教示目的而展示9个生长塔。生长管线202可经配置为相当长的(举例来说，40米)，从而允许在生长管线202上有更多数目个塔50(例如400到450个)。其它实施方案是可能的。举例来说，最小塔间距可设定为等于或略微大于生长塔50的左右距离的两倍，以允许在每一循环中将多于一个生长塔50 装载到生长管线202上。

仍进一步，如图7A中所展示，凸轮602沿着凸轮通道604的间距可被布置为实现沿着生长管线202的一维植物分度。换句话说，往复凸轮机构的凸轮602可经配置使得塔50之间的间距随着其沿着生长管线202行进而增加。举例来说，凸轮602之间的间距可从生长管线的开始处的最小间距逐渐增加到生长管线202的末端处的最大间距。这可用于在植物生长时将植物间隔开以增加光拦截并提供间距，并且通过可变间距或分度，增加生长室20及相关联组件(例如照明设备)的有效使用。在一个实施方案中，线性致动器的前进及返回行程距离等于(或略微大于)最大塔间距。在线性致动器的返回行程期间，生长管线202的开始处的凸轮602可松脱并越过生长塔50。在前进行程中，此凸轮602可在接合塔之前行进相应距离，而沿着生长管线202位于更远处的凸轮可在接合塔之前行进较短的距离或大体上立即接合。在此布置中，最大塔间距不能是最小塔间距的两倍；否则，凸轮602可在两个或更多个生长塔50上松脱及接合。如果期望较大最大塔间距，那么可使用扩张接头，如图7B中所图解说明。扩张接头允许凸轮通道604的引导区段在凸轮通道604的尾端之前开始行进，借此实现长行程。特定来说，如图7B展示，扩张接头710 可附接到凸轮通道604的区段604a及604b。在初始位置(702)中，扩张接头710是紧缩的。在前进行程开始(704)时，凸轮通道604的引导区段604a向前移动(随着致动器在凸轮通道 604上拉动)，而尾随区段604b保持静止。一旦螺栓在扩张接头710上触底(706)，凸轮通道604的尾随区段604也开始向前移动。在返回行程(708)中，扩张接头710紧缩到其初始位置。

可采用用于移动垂直生长塔50的其它实施方案。举例来说，可采用引导螺钉机构。在此实施方案中，引导螺钉的螺纹接合安置在生长管线202上的钩子52并且随着轴的旋转移动生长塔50。可使螺纹的螺距变化以实现一维植物分度。在另一实施方案中，可采用带式输送机，包含沿着带的叶片，来使生长塔50沿着生长管线202移动。在此实施方案中，沿着生长管线202布置的一系列带式输送机，其中每一带式输送机包含叶片之间不同的间距距离以实现一维植物分度。在又一些实施方案中，可采用积放式输送机来使生长塔50沿着生长管线202移动。仍进一步，尽管在各种图中图解说明的生长管线202是与地面水平的，但生长管线202可相对于塔的行进方向向下或向上倾斜一个微小角度。仍进一步，虽然上文所描述的生长管线202操作以在单个方向上输送生长塔，但生长管线202可经配置以包含多个区段，其中每一区段在不同方向上定向。举例来说，两个区段可彼此垂直。在其它实施方案中，两个区段可彼此平行地延续，但具有相反的行进方向。

灌溉及水营养供应

图8图解说明灌溉管线802可如何附接到生长管线202以在安置于生长塔50中的作物平移穿过垂直塔输送系统200时将水性营养溶液供应到所述作物。在一个实施方案中，灌溉管线802是在塔50在每一移动循环中沿着生长管线202前进时安置在塔50的预期位置处的具有间隔开的孔的加压管线。举例来说，灌溉管线802可为具有1.5英寸内径及具有0.125英寸直径的孔的PVC管。灌溉管线802可为大约40米长，横跨生长管线202的整个长度。为了确保整个管线上有足够的压力，灌溉管线802可分裂成较短的区段，每一区段连接到歧管，使得降低压降。

如图8展示，漏斗结构902从灌溉管线802收集水性营养溶液且将水性营养溶液分配到生长塔50的空腔54a、54b，如下文更详细论述。图9及11A图解说明漏斗结构902可集成到钩子52中。举例来说，漏斗结构902可包含收集器910、第一及第二通路912以及第一及第二狭槽920。如图9图解说明，所述钩子的凹槽接合构件58可安置在总体钩子结构的中心线处。漏斗结构902可包含与收集器910相反地并且在中心线的相对侧上向下延伸的凸缘区段906。第一及第二通路的出口定向为大体上邻近于凸缘区段906并位于其相对侧处，如所展示。凸缘区段906与生长塔50的中心壁56对齐以使钩子52居中，并提供额外的位点来将钩子52粘附或以其它方式附接到生长塔50。换句话说，当将钩子52插入到生长塔50的顶部中时，中心壁56安置在凸缘区段906之间。在所展示实施方案中，收集器910从钩子52的主本体53横向延伸。

如图11B展示，漏斗结构902包含收集器910，收集器910收集营养流体并通过通路912 将所述流体均匀地分配到塔的内空腔54a及54b。通路912经配置将以水性营养溶液分配到中心壁56附近及每一空腔54a、54b的中心后部、盆栽固定架158的端部上方以及预期所种植作物的根部的位置。如图11C图解说明，在一个实施方案中，漏斗结构902包含促进将营养流体均匀分配到两个通路912的狭槽920。为了使营养流体到达通路912，其必须流动穿过狭槽920中的一者。每一狭槽920可具有V形配置，其中狭槽开口的宽度随着其从收集器910的大体上平面的底表面922延伸而增加。举例来说，每一狭槽920可在底表面922处具有1毫米宽度。狭槽920的宽度可在25毫米的高度上增加到5毫米。狭槽920 的配置致使由灌溉管线802以足够的流速供应的营养流体积聚在收集器910中，而不是直接流动到特定通路912，并且流动穿过狭槽920以促进营养流体均匀分配到两个通路912。

在操作中，灌溉管线802将水性营养溶液提供到漏斗结构902，漏斗结构902将水均匀分配到生长塔50的相应空腔54a、54b。从漏斗结构902供应的水性营养溶液随着其向下滴流而灌溉含纳于相应盆栽容器158中的作物。在一个实施方案中，安置在每一生长管线202下方的排水沟从生长塔50收集多余的水以用于再循环。

其它实施方案是可能的。举例来说，漏斗结构可配置有单独操作以将水性营养溶液分配到生长塔50的对应空腔54a、54b的两个单独收集器。在此配置中，灌溉供应管线可配置有针对每一收集器的一个孔。在其它实施方案中，塔可仅包含单个空腔且仅在塔的单个端面101上包含盆栽容器。此配置仍需要使用将水性营养溶液引导到塔空腔的所要部分的漏斗结构，但消除对单独收集器或促成均匀分配的其它结构的需要。

自动拾取及搁置站

如上文所论述，中央处理系统30的站在水平定向上对生长塔50进行操作，而垂直塔输送系统200在生长环境20中在垂直定向上输送生长塔。在一个实施方案中，自动拾取站43及相关联控制逻辑可操作以从装载位置可释放地抓取水平定向的生长塔、将塔旋转到垂直定向且将塔附接到传送站以供插入到生长环境20的所选择生长管线202中。在生长环境20的另一端，自动搁置站41及相关联控制逻辑可操作以从停止或拾取位置可释放地抓取并移动垂直定向的生长塔50、将生长塔50旋转到水平定向并且将其放置于输送系统上以供由中央处理系统30的一或多个站处理。举例来说，自动搁置站41可将生长塔50 放置于输送系统上以供装载到收割机站32中。自动搁置站41及自动拾取站43可各自包括 6自由度(6轴线)机器人臂，例如FANUC机器人。站41及43还可包含用于在相对端处可释放地抓取生长塔50的末端执行器，如下文更详细地描述。

图14图解说明根据本发明的一个实施方案的自动搁置站41。如所展示，自动搁置站 41包含机器人1402及末端执行器1450。可为积放式输送机的卸载传送输送机构45从生长环境20递送生长塔50。在一个实施方案中，卸载传送输送机构45的缓冲轨道区段1406延伸穿过生长环境20中的垂直狭槽1408，从而允许机构45将附接到载架1202的生长塔50输送到生长环境20外部及朝向拾取位置1404输送。卸载传送输送机构45可使用受控停止刀片来在拾取位置1404处停止载架1202。卸载传送输送机构45可包含防回滚机构，从而将载架1202限定在停止刀片与防回滚机构之间。

如图12图解说明，接收器1204可附接到回转机构1210，以在附接到载架1202时允许生长塔50旋转，以便在卸载传送输送机构45中更紧密地缓冲及/或促成装载或卸载生长塔 50的正确定向。在一些实施方案中，针对搁置位置及拾取位置1404，生长塔50可经定向使得钩子52背对自动搁置站41及自动拾取站43以便于将塔传送到经回转载架接收器1204上/传送塔离开所述经回转载架接收器。钩子52可停留在载架1202的接收器1204中的凹槽中。接收器1204还可具有闩锁1206，其关闭生长塔50的任一侧以防止生长塔50在与传送输送相关联的加速或减速期间滑落。

图16图解说明根据本发明的一个实施方案的末端执行器1450，其提供用于在相对端处可释放地抓取生长塔50的抓握解决方案。末端执行器1450可包含用于附接到机器人(例如机器人臂1402)或其它致动器的横梁1602及安装板1610。顶部抓手组合件1604及底部抓手组合件1606附接到横梁1602的对置端。末端执行器1450还可包含用以在生长塔50被固持于水平定向上时支撑所述生长塔的支撑臂1608。举例来说，从横梁1602的中心区段延伸的支撑臂1608可用于减轻塔架偏转。支撑臂1608可与抓手组合件1604、1606间隔约1.6 米，并且可标称地从塔端面偏移30mm，从而在支撑臂1608抓捕生长塔50之前允许30mm 的塔偏转。

如图17A及17B中所展示，底部抓手组合件1606可包含从横梁1602的端部垂直地延伸且各自具有界定指状部1708a及1708b的切口区段1704的板1702。致动器1706(例如，气压缸机构，例如SMC气动(SMC Pneumatics)以MGPM40-40Z名称出售的导引气压缸)附接到板1702的指状部1708a。指状部1708b可包含突出部1712，所述突出部在被抓获于生长塔50的凹槽58b中时接合所述凹槽以将生长塔50定位在抓手组合件1606中及/或防止滑移。在所展示实施方案中，抓手组合件1606像龙虾爪一样操作，即，抓手的一侧(致动器 1706)移动，而相对侧(指状部1708b)保持静止。在抓手组合件1606的静止侧上，致动器 1706驱动生长塔50进入指状部1708b中，使塔50与突出部1712对齐。生长塔50与指状部 1708b及气压缸机构1706之间的摩擦在自动搁置站41或自动拾取站43的操作期间将生长塔50固持在适当位置。为了抓取生长塔50，致动器1706可延伸。在此实施方案中，致动器1706在涉及生长塔50的传送操作期间收缩到释放位置。机器人1402接着移动末端执行器1450以将抓手组合件1604、1606定位在生长塔50上方。在其中致动器1706是气动机构的实施方案中，气动缸机构的螺线管可为中心关闭的，因为无论是延伸还是收缩，阀即使失去气压也能锁定。在此实施方案中，在气压缸机构延伸时，失去气压将不会导致生长塔50从末端执行器1450中掉出。

在一个实施方案中，顶部抓手组合件1604基本上是底部抓手组合件1606的镜像，因为其包含相同的组件并且以与上文所描述相同的方式操作。在一个实施方案中，抓板1718可仅附接到底部抓手组合件1606。抓板1718可在抓手组合件出故障或生长塔50滑移的情况下用作安全挡。其它实施方案是可能的。举例来说，抓手组合件可为平行抓手组合件，其中每一抓手的两个相对臂在被致动时移动以抓取生长塔50。在一些实施方案中，抓手组合件1604、1606可焊接到横梁1602。在其它实施方案中，抓手组合件1604、1606 可包含允许所述组合件通过螺栓、螺钉或其它紧固件附接到横梁1602的托架或其它特征。

机器人1402可为6轴线机器人臂，包含：底座；下臂，其附接到所述底座；上臂，其附接到所述下臂；及腕部机构，其安置在所述上臂的端部与末端执行器1450之间。举例来说，机器人1402可1)围绕其底座旋转；2)旋转下臂以向前及向后延伸；3)相对于下臂，向上及向下旋转上臂；4)以圆周运动旋转上臂及所附接腕部机构；5)将附接到上臂的端部的腕部机构向上及向下倾斜；及/或6)顺时针或逆时针旋转腕部机构。然而，对末端执行器1450(及/或其它元件，例如输送机构等)的修改可准许不同类型的机器人及机构，以及使用具有较少移动轴线的机器人。如图18图解说明，机器人1402可为底板安装式的及安装在基架上。向机器人1402的输入可包含电力、与控制系统的数据连接以及将致动器1706(在涉及气压缸机构的实施方案中)连接到加压空气供应的空气管线。在致动器1706上，传感器可用于检测致动器何时处于其打开状态或关闭状态。控制系统可执行一或多个程序或子例程来控制机器人1402的操作以实现将生长塔50从生长环境20输送到中央处理系统30。

如本文中所论述，生长塔可为由挤压塑料材料构成的相对窄且长的结构。生长塔的横向端面中的一者或两者可包含生长位点。生长塔的经建模或经设计配置假设相对横向端面沿着塔的长度沿着x轴或y轴不变化。然而，实际上，生长塔由于例如制造公差及/ 或放置于塔上的各种负载而跨越x轴及y轴变化。举例来说，生长塔50可沿着其长度略微弯曲。这可在对生长塔执行各种操作时(例如在自动拾取或搁置操作期间定位生长塔50 的相对端)呈现某些挑战。当生长塔50在卸载传送输送机构45中加速/减速时，生长塔50 可从其附接点略微摆动。

图18及19A图解说明用以在自动搁置站41的搁置操作期间停止可能的摆动并准确定位生长塔50的塔约束机构1902。在所展示实施方案中，机构1902是底板安装式单元，其包含导引气压缸1904及托架组合件，所述组合件包含对塔50进行导引的导引板1906及托架臂1908，所述托架臂抓捕生长塔50的底部，将其固持在一个微小的角度，以更好地使生长塔50与底部抓手组合件1606对齐。控制系统可控制机构1902的操作接合生长塔50的底部，借此将其固持在抓手组合件1606的适当位置。

其它实施方案是可能的。举例来说，图19B图解说明在起始搁置操作之前促进生长塔50在拾取位置1404处的对齐及定位的引入特征2602。在一个实施方案中，引入特征 2602是包含支架2604的底板安装式单元。引入特征2602进一步包含斜坡区段2606及嵌套部分2607。嵌套部分2607包含端面2608及垂直于端面2608延伸的臂2610。引入特征2602 位于停止位置1404的区域中，其中斜坡区段2606位于在生长塔50由卸载传送输送机构45 输送到停止位置1404时所述生长塔的行进路径中。当卸载传送输送机构45将生长塔50输送到停止位置1404时，生长塔50的底端可接触斜坡区段2606且沿着所述斜坡区段滑动。斜坡区段2606随着生长塔50被输送到停止位置1404而将生长塔50朝向嵌套部分2607导引。斜坡区段2606的长度及角度经配置以适应生长塔50在其平移到拾取位置1404时的潜在摆动。在一个实施方案中，斜坡区段2606以约25度成角度。尽管未展示，但支架2604 可为可收缩的，以允许生长塔50在某些模式中越过引入特征2602并且在其它模式中接合引入特征2602。

嵌套部分2607经配置以在生长塔50的顶端到达停止位置1404之前接合生长塔50的底端。换句话说，当生长塔50到达停止位置1404时，嵌套部分2607的端面2608及臂2610接合生长塔50的底端的拐角，将底端固持成在x及y两个维度上与钩子52(生长塔50的顶部)略微偏移。在一个实施方案中，a)在没有引入特征2602的情况下生长塔50的拐角的预期(或设计)位置(假设生长塔50没有弯曲或其它变化)与b)由嵌套部分2607的端面2608及臂2610界定的拐角之间的偏移在x及两个维度上是约1.5英寸。因此，当平移到停止位置 1404并接合在引入特征2602的嵌套部分2607中时，生长塔50停留成与垂直成微小角度。在一个实施方案中，臂2610长约6英寸以抓捕在被输送到停止位置1404时可从引入特征 2602反弹的生长塔50。此配置具有至少两个优点。所述配置致使生长塔50停留在嵌套部分2607中且防止生长塔50在到达停止位置1404时摆动。此还允许搁置站41更准确地定位可能由于制造公差或负载下的挠度而翘曲的生长塔50的两端。图19C及19D是图解说明引入特征2602如何接合生长塔50的底端的不同视角。这些图还展示引入特征2602如何促进生长塔50的底端的定位以被抓手组合件1606抓取。虽然前文论述可如何将引入特征2602 与末端执行器1450结合使用。引入特征2602也可与其它末端执行器结合使用，例如下文陈述的末端执行器。在此些实施方案中，引入特征2602操作以定位生长塔50，使得末端执行器2700可定位成接近经定位生长塔50且最终接合并抓取所述生长塔。

图26图解说明提供用于可释放地抓取生长塔50的抓握解决方案的根据本发明的另一实施方案的末端执行器2700。如图26图解说明，末端执行器2700包括横梁2704及附接到横梁2704的抓手2702a到2702d。末端执行器2700以类似于图16中所图解说明的末端执行器1450的方式安装到机器人臂。抓手2702a、2702b沿着横梁2704的第一半安装，而抓手2702c、2702d安装到横梁2704的第二半。抓手的安装点相对于横梁2704的中点成镜像以平衡末端执行器2700的惯性质量。其它实施方案是可能的。举例来说，抓手2702c以由重物代替以平衡惯性质量。或者，抓手2702b可安装到横梁2704的中心，而抓手2702c 可省略。此外，抓手2702a到2702d的数目及其间的间距可取决于若干个设计或操作目标而显著变化。间距的一个考虑因素可为当被末端执行器2700抓握时生长塔50的最大所要下垂。另一个考虑因素可为附接到末端执行器2700的机器人臂上的最大或所要惯性负载。又一个考虑因素是由抓手2702a到2702d供应的抓握力的总量。

图27是图解说明抓手2702a的透视图。图28通过抓手2702a的侧立面图。抓手2702b、 2702c、2702d中的每一者大体上等同于抓手2702a。如图28图解说明，抓手2702a包括可移动臂2710、受致动机构2714及固定臂2712。受致动机构2714操作以使臂2710在图28中所图解说明的打开状态与关闭状态之间移动。可移动臂2710包括第一及第二臂以及相关联间隔件元件。在其它实施方案中，悬臂2710可为大体单式构件。固定臂2712安装到横梁2704，如所展示，且包含L形。类似地，可移动臂2710包含L形。如图30图解说明，臂 2710、2712的尺寸经配置以为与从生长塔50的生长位点53生长的作物相关联的突出植物冠层2740提供空间。臂2710、2712的尺寸允许抓手2702a到2702d在与生长塔50的没有植物位点位于其中的端相对的其中存在作物的位置处抓握塔50。

抓握元件2730安装到臂2710的端部，如图27及28中所展示。抓握元件2732安装到固定臂2712的端部，也如图27及28中所展示。在一个实施方案中，抓握元件2730、2732各自类似于驱动辊，具有金属芯和模制聚氨酯弹性体覆盖物。抓握元件2730、2732的直径经配置以接合生长塔50中的对应凹槽58a、58b。在一个实施方案中，凹槽58a可小于或大于凹槽58b。抓握元件2730、2732被配置为匹配凹槽58a、58b的几何形状。在一个特定实施方案中，抓握元件2730的外径为35毫米，而抓握元件2732的外径为25毫米。选择构造材料(为了具有一致的安装及寿命，并且为了便于清洁以符合食品安全)及硬度计(例如，Shore 70A等)以允许抓握元件2730、2732符合塔凹槽58a、58b的形状，从而提供高抓握力。抓握元件2730、2732可固定或可旋转地附接到相应臂2710、2712的端部。

在一个实施方案中，受致动机构2714根据4条杆连杆原理操作，以优化大的力、长的行程和轻的重量，同时清除跨越植物冠层2740的大跨度。此类型的连杆的应用及其参数的设计允许使用小型致动器(空气缸)、夹紧区中的大的力以及夹紧区外的长行程。在一个实施方案中，受致动机构2714包括附接到横梁2740的托架组合件2750。托架组合件 2750包括相对托架臂2752a、2752b及端板2754。受致动机构2714进一步包括连杆构件 2758及2760。如图29图解说明，臂2710在一端处可旋转地附接到托架臂2752a、2752b。连杆构件2758在第一端处在沿着臂2710的长度的点处可旋转地附接到所述臂。连杆构件 2758的对置或第二端在接近于构件2760的第一端处可旋转地附接到连杆构件2760。在一个实施方案中，连杆构件2758包括第一构件2758a及第二构件2758b。经由轴承枢转地附接到第一构件2758a及第二构件2758b的轴2759将连杆构件2758的第二端接近地耦合到连杆构件2760的第一端。在一个实施方案中，连杆构件2758具有S形；然而，在其它实施方案中，连杆构件可为大体上笔直的。

连杆构件2760的第二端可旋转地附接到托架臂2752a、2752b，如图29中所展示。在一个实施方案中，连杆构件2760的第二端包含附接到在托架臂2752a、2752b之间延伸的轴的轴承。致动器2756在端板2754与连杆构件2760的第一端之间延伸并附接到所述端板及所述连杆构件的所述第一端。致动器2756是线性致动器，且在一些实施方案中，可为空气缸。在一个实施方案中，具有32毫米的孔、100毫米的冲程及IP67入口防护等级(以便于清洁以符合食品安全)的气动操作的线性空气缸。一种适合的致动器是由日本东京的 SMC公司制造的具有零件号CDM2V32-100Z-NW-XC85的空气缸。致动器2756及致动机构2714可经配置以在关闭状态下施加约100到300磅的最大力。

图31是出于教示目的包含某些注释的致动器机构2714的侧立面图。在所展示的实施方案中，连杆AB 2795(其中A＝臂2710的端部且B＝连杆构件2760的第二端)是固定的。其余连杆(蓝色)的运动由相应连杆的长度界定。连杆CD(由连杆构件2758界定)弯曲以在其移动时在枢轴B处清除轴承及相关联硬件。此连杆机构倒转为各种图中所图解说明的形状及配置(相对于标准的四条杆连杆)，以最小化机器人所看到的大小、重量及旋转惯量。图31图解说明处于关闭位置的臂2710。当致动器2756从图31中所图解说明的延伸位置收缩时，在枢轴D处的连杆构件2760的第二端围绕连杆构件2760的第一端(枢轴B)旋转。致动器2756的收缩还致使连杆构件2758向上移动。连杆构件2758的此向上移动致使臂2710 围绕枢轴点C(相对于连杆构件2758)及枢轴点A(相对于托架臂2752a、2752b)旋转以致使臂2710打开(如图29中所展示)。致动器2756的延伸将臂2710从打开位置移动回到关闭位置。枢轴点D及连杆构件2758的弧形放大了致动器2756在抓握元件2730、2732处提供的力。

仍进一步，抓手2702a可结合传感器来操作。举例来说，致动器2756可包含用以检测延伸及收缩位置的传感器。另外，抓手2702a到2702d中的一或多者可包含用以检测生长塔50的存在的接近传感器2780。在一个实施方案中，传感器2780可为电容式接近传感器以在不进行物理接触的情况下检测生长塔50的存在。致动器及接近传感器的使用产生以下逻辑状态，程序在控制末端执行器2700时可使用所述状态：

缸收缩：臂2710打开，准备好移动到拾取位置；

缸延伸+接近：塔被夹紧并准备好移动；

仅缸延伸：臂处于夹紧位置，但不存在塔(故障)；及

仅接近：塔与臂偶然接触，但不一定施加力来抓握塔。

在一个实施方案中，搁置操作的最终状态是使生长塔50尽可能居中地安放在收割机馈入输送机1420的突出部2004上。收割机馈入输送机1420的突出部2004通过允许抓手组合件1604、1606及末端执行器1450在输送机表面与突出部2004的顶部之间的区域中行进而促进搁置操作且在突出部2004上释放生长塔50。在一个实施方案中，生长塔50经定向使得钩子52指向收割机站32，且在具有铰接式侧壁的实施方案中，并且向下铰接侧。根据本发明的一个可能实施方案，以下总结了机器人1402的控制器在搁置操作期间可执行的决策步骤。

搁置过程说明

机器人控制器的主程序可如下工作：

·与中央处理系统30相关联的控制系统可激活机器人控制器的主程序。

·在主程序内，机器人控制器可检查机器人1402是否在其原位置中。

·如果机器人1402不在其原位置中，那么进入其回位程序以移动到原位置。

·主程序接着调用复位I/O程序以将机器人1402上的所有I/O参数复位到默认值。

·接下来，主程序运行与中央处理控制器的握手程序以确保生长塔50在拾取位置1404处且准备好被拾取。

·主程序可运行进入区带程序以指示其将进入传送输送区带。

·主程序可运行拾取塔程序以抓取生长塔50且将其抬离载架1202。

·主程序可接着调用离开区带程序以指示其已离开传送输送区带。

·接下来，主程序运行与中央处理控制器的握手程序以检查收割机馈入输送机1420 畅通且在适当位置以接收生长塔50。

·主程序可接着运行进入区带程序以指示其将进入收割机馈入输送机区带。

·主程序运行放置塔程序以移动所拾取塔并将其放置到馈入输送机1420上。

·主程序接着调用离开区带程序以指示其已离开收割机馈入输送机区带。

·回位程序可接着运行以使机器人1402返回其原位置。

·最后，主程序可运行与中央处理控制器的握手程序以指示机器人1402已返回其原位置且准备好拾取下一生长塔50。

拾取塔程序可如下工作：

·机器人1402检查以确保抓手1604、1606在打开位置。如果抓手未打开，机器人1402 将发出警报。

·机器人1402可接着开始直线向前移动，这会将末端执行器1450推动到塔端面中，使得生长塔完全坐靠在抓手1604、1606的后壁上。

·机器人1402可接着侧向移动以将刚性指状部1712推靠在塔壁上以便接合凹槽58b。

·机器人1402可激活机器人输出以关闭抓手1604、1606。

·机器人1402可等待直到传感器指示抓手1604、1606已关闭。如果机器人1402等待得太久，那么机器人1402可发出警报。

·一旦确认抓握，机器人1402便可接着垂直地移动以将生长塔50抬离接收器1204。

·接下来，机器人1402可接着从拾取位置1404拉回。

放置塔程序可如下工作：

·机器人1402可移动穿过充当中间点的两个路点以在运动期间恰当对准生长塔50。

·机器人1402继续将末端执行器1450及生长塔50定位在刚好在收割机馈入输送机 1450的中心上方，使得塔处于正确的定向(例如，在刚性手指上铰接钩子52朝向收割机站 32)。

·一旦确认输送机位置，机器人1402便可接着激活输出以打开抓手1604、1606，使得生长塔50正好停留在刚性指状部1712及支撑臂1608上。

·机器人1402可等待直到传感器指示抓手1604、1606已打开。如果机器人1402等待得太久，那么机器人1402可发出警报。

·在释放抓手1604、1606之后，机器人1402可接着垂直地向下移动。在向下的途中，收割机馈入输送机1420的突出部2004承受生长塔50的重量，且末端执行器1450的刚性指状部1712及支撑臂1608在生长塔下方停止并且不接触。

·最后，机器人1402可接着将末端执行器1450从收割机馈入输送机1420朝向机器人 1402拉动，且使末端执行器1450的刚性指状部1712从生长塔50下方滑出。

前述工作流程还可适于在无实质修改的情况下与末端执行器2700(而不是末端执行器1450)一起工作。在其它实施方案中，末端执行器2700及自动搁置站41还可结合PCT申请案序号PCT/US20/15921中所揭示的所谓的塔驱动单元(TDU)来操作，所述PCT申请案的揭示内容出于所有目的以引用的方式并入本文中。举例来说，自动搁置站41可经配置以从垂直定向拾取生长塔50且将生长塔50在水平定向上安放成接近于在打开、经卸载位置中的一或多个塔驱动单元。塔驱动单元可经致动以接合且关闭生长塔50，同时末端执行器2700将所述生长塔固持于适当位置。在塔驱动单元关闭生长塔50之后，搁置站41可致使末端执行器释放生长塔50。

图15A及15B图解说明根据本发明的一个实施方案的自动拾取站43。如所展示，自动拾取站43包含机器人1502及拾取输送机1504。类似于自动搁置站41，机器人1502包含用于可释放地抓取生长塔50的末端执行器1550。在一个实施方案中，末端执行器1550大体上与附接到自动搁置站41的机器人1402的末端执行器1450相同。在一个实施方案中，末端执行器1550可省略支撑臂1608。如本文中所描述，使用末端执行器1550的机器人1502 可抓取停留在拾取输送机1504上的生长塔50、将生长塔50旋转到垂直定向且将生长塔50 附接到装载传送输送机构47的载架1202。如上文所论述，可包含积放式输送机的装载传送输送机构47将生长塔50递送到生长环境20。在一个实施方案中，装载传送输送机构47 的缓冲轨道区段1522延伸穿过生长环境20中的垂直狭槽，从而允许机构47将附接到载架 1202的生长塔50从停止位置1520输送到生长环境20中。装载传送输送机构47可使用受控停止刀片来在停止位置1520处停止载架1202。装载传送输送机构47可包含防回滚机构，从而将载架1202限定在停止刀片与防回滚机构之间。

根据本发明的一个可能实施方案，以下总结了机器人1502的控制器在拾取操作期间可执行的决策步骤。

拾取过程说明

机器人控制器的主程序可针对机器人1502如下工作：

·中央处理控制器可激活主程序。

·在主程序内，机器人1502控制器将检查机器人1502是否在其原位置。

·如果机器人1502不在其原位置，那么机器人1502将进入其回位程序以移动到机器人1502的原位置。

·主程序可接着调用复位IO程序以将机器人1502上的复位I/O值复位到其默认值。

·接下来，主程序可运行与中央处理控制器的握手程序以请求指示哪一站(拾取输送机1504或移栽机传送输送机2111)具有准备好拾取的生长塔50的决策代码。

·主程序可基于上文的决策代码运行进入区带程序以指示其将进入拾取位置。

·主程序可接着基于上文的决策代码运行拾取塔程序以抓住塔且将其从指定输送机抬起。

·主程序可接着基于上文的决策代码调用离开区带程序以指示其已离开拾取位置。

·接下来主程序可运行与中央处理控制器的握手程序以检查装载传送输送机构47 是否具有在适当位置的载架1202且准备好接收生长塔50。

·主程序可接着运行进入区带程序以指示其将进入传送输送区带。

·主程序可运行放置塔程序以移动所拾取生长塔并将其放置到载架1202的接收器1204上。

·主程序可接着调用离开区带程序以指示其已离开传送输送区带。

·机器人1502接着运行回位程序以使机器人1502返回到其原位置。

·最后，主程序可运行与中央处理控制器的握手程序以指示机器人1502已返回到其原位置且准备好拾取下一生长塔50。

拾取塔程序可如下工作：

·机器人1502可检查以确保抓手在打开位置。如果抓手未打开，那么机器人1502将发出警报。

·如果决策位置分辨为移栽机传送输送机2111，那么机器人1502将垂直地移动以与移栽机传送输送机2111上的生长塔50对准。

·机器人1502可接着开始直线向前移动以将末端执行器1550推动到塔端面中，使得生长塔50完全坐靠在抓手的后壁上。

·机器人1502向上移动以抬起生长塔50来使塔停留在抓手的刚性指状部上。

·机器人1502可接着激活机器人1502输出以关闭抓手。

·机器人1502可等待直到传感器指示抓手已关闭。如果机器人1502等待得太久，那么机器人1502将发出警报。

·一旦确认抓握，机器人1502便垂直地移动且从拾取输送机1504或移栽机传送输送机2111拉回。

放置塔程序可如下工作：

·机器人1502可移动穿过充当中间点的两个路点以在运动期间恰当对准生长塔50。

·机器人1502继续将末端执行器1550及生长塔50定位为与载架1202的接收器1204 成直线。

·机器人1502可接着向前移动到点1520，所述点将塔钩子52定位在接收器1204中的通道上方。

·机器人1502可接着向下移动，这将把塔钩子52定位在接收器1204的通道上方略高 (例如，约10毫米)处。

·机器人1502可激活输出以打开抓手，使得塔50的钩子52落入接收器1204的通道中。

·机器人1502可等待直到传感器指示抓手已打开。如果机器人1502等待得太久，那么机器人1502将发出警报。

·一旦释放了抓手，机器人1502便可从塔直线往回移动。

前述工作流程还可适于在无实质修改的情况下与末端执行器2700(而不是末端执行器1450)一起工作。在其它实施方案中，末端执行器2700及自动拾取站43还可结合PCT申请案序号PCT/US20/15921中所揭示的塔驱动单元(TDU)来操作。举例来说，自动拾取站 43可经配置以从水平定向拾取由一或多个塔驱动单元固持的生长塔50。在一个实施方案中，自动拾取站43可将末端执行器移动到接近于在关闭、经装载位置中的一或多个塔驱动单元，且接着致使末端执行器2700抓取经接合塔50。塔驱动单元可经致动以打开且释放生长塔50，从而允许末端执行器2700将生长塔抬离与塔驱动单元相关联的站。

中央处理系统

如上文所论述，中央处理系统30可包含收割机站32、清洗站34及移栽机站36。中央处理系统30还可包含一或多个输送机来将塔传送到给定站或从给定站传送所述生长塔。举例来说，中央处理系统30可包含收割机馈出输送机2102、清洗机馈入输送机2104、清洗机馈出输送机2106、移栽机馈入输送机2108及移栽机馈出输送机2110。这些输送机可为适于输送水平地安放在上面的生长塔50的带式或辊式输送机。如本文中所描述，中央处理系统30还可包含用于识别生长塔50的一或多个传感器以及用于协调及控制各种站及输送机的操作的一或多个控制器。

图21图解说明用于中央处理系统30的实例处理路径。如上文所论述，机器人拾取站 41可将具有成熟作物的生长塔50降低到收割机馈入输送机1420上，所述收割机馈入输送机将生长塔50输送到收割机站32。图20图解说明根据本发明的一个实施方案的收割机馈入输送机1420。收割机馈入输送机1420可为具有带2002的带式输送机，所述带包含从带2002向外延伸的突出部2004。突出部2004在带2002与从生长塔50延伸的作物之间提供间隙，这有助于避免或减少对作物的损坏。在一个实施方案中，突出部2004的大小可在生长塔50的长度处循环性地变化。举例来说，突出部2004a可经配置以接合生长塔50的端部；顶部突出部2004d可接合生长塔50的对置端；及中间突出部2004b、2004c可定位成在突出部2004b、2004c的长度较低的横向端面处接触生长塔50且当生长塔50偏转超过阈值量时接合所述塔。如图20中所展示，带2002的长度可经配置以针对带2002的每一完整行进循环为生长塔50提供两个移动循环。然而，在其它实施方案中，所有突出部2004的长度是一致的。

如图21展示，收割机馈出输送机2102输送从收割机站32处理的生长塔50。在所展示实施方案中，中央处理系统30经配置以处置两种类型的生长塔：“再次切割”及“最终切割”。如本文中所使用，“再次切割”塔是指已经由收割机站32处理(即，作物已经从生长在生长塔50中的植物收割，但是植物的根结构保持在原地)并将被重新插入生长环境20中以便作物再次生长的生长塔50。如本文中所使用，“最终切割”塔是指已收割作物并且要清除生长塔50的根结构及生长介质并重新种植的生长塔50。再次切割及最终切割型生长塔50可采取不同的处理路径通过中央处理系统30。为了促进生长塔50的选路运输，中央处理系统30在各个位置包含传感器(例如，RFID、条形码或红外线)以跟踪生长塔50。由中央处理系统30的控制器实施的控制逻辑跟踪给定的生长塔50是再次切割还是最终切割型生长塔，并且使各种输送机相应地选路运输此些生长塔。举例来说，传感器可位于拾取位置1404及/或收割机馈入输送机1420处，以及其它位置处。本文中所描述的各种输送机可经控制以沿着中央处理系统30的不同处理路径选路运输经识别的生长塔 50。如图21中所展示，再次切割型输送机2112将再次切割型生长塔50朝向自动拾取站43 的工作包线运送以供插入到生长环境20中。再次切割型输送机2112可由单个累积输送机或一系列输送机组成。再次切割型输送机2112可将生长塔50输送到拾取输送机1504。在一个实施方案中，拾取输送机1504经配置以容纳到达生长塔50下方的自动拾取站43的末端执行器1450。容纳末端执行器1450的方法包含使用比生长塔50短的输送机区段，或使用两端成角度的输送机，如图22中所展示。

另一方面，最终切割型生长塔50在再次进入生长环境20之前行进穿过收割机站32、清洗站34及移栽机36。参考图21，可将经收割生长塔50从收割机馈出输送机2102传送到清洗机传送输送机2103。清洗机传送输送机2103将生长塔移动到清洗机馈入输送机2104上，所述清洗机馈入输送机将生长塔50馈送到清洗站34。在一个实施方案中，气动滑块可将生长塔50从收割机馈出输送机2102推动到清洗机传送输送机2103。清洗机传送输送机2103可为将塔传送到清洗机馈入输送机2104的三线式输送机。额外推进器缸可将生长塔50推离清洗机传送输送机2103且推动到清洗机馈入输送机2104上。生长塔50在清洗机馈出输送机2106上离开清洗站34，且通过推动机构被传送到移栽机馈入输送机2108。经清洁生长塔50接着在移栽机站46中处理，所述移栽机站将籽苗插进到生长塔的生长位点 53中。移栽机馈出输送机2110将生长塔50传送到最终传送输送机2111，所述最终传送输送机将生长塔50输送到自动拾取站43的工作包线。

在图23A中所展示的实施方案中，收割机站34包括作物收割机2302及料仓输送机2304。收割机2302可包含刚性框架，各种组件(例如切割器及馈送组合件)安装到所述刚性框架件。在一个实施方案中，收割机2302包含其自身的馈入器机构，所述馈入器机构接合生长塔50并将其馈入通过机器。在一个实施方案中，收割机2302在不包含生长位点 53的端面上接合生长塔并且可采用与凹槽58a、58b对齐的机构来相对于收割刀片或其它致动器准确地定位生长塔及生长位点53。在一个实施方案中，收割机2302包含定向为靠近生长塔50的第一端面101的第一组旋转刀片及在生长塔50的相对端面101上的第二组旋转刀片。当生长塔50被馈入通过收割机2302时，从生长位点53延伸的作物被切割或以其它方式移除，其中作物落入由料仓输送机2304放置在收割机2302下方的料仓中。收割机2302可包含分组机构，例如物理或空气分组器，以在远离生长塔50的端面板101的生长位点53处将作物分组以促进收割过程。料仓输送机2304可为u形输送机，其将空料仓运送到收割机站34及从收割机站32运送经填充的料仓。在一个实施方案中，料仓可经定大小以载运从单个生长塔50收割的至少一批作物。在此实施方案中，将新的料仓移动到每一经收割的生长塔的适当位置。在一个实施方案中，生长塔50进入装满成熟植物的收割机2302，并离开收割机2302，剩余的茎及土栽被送到下一处理站。

图23B是实例收割机2302的俯视图。从旋转驱动系统2308延伸的圆形刀片2306在生长塔50的相对端面101a上收割植物。在一个实施方案中，旋转驱动系统2308安装到线性驱动系统2310以将圆形刀片2306向接近及更远离生长塔50的相对端面101a移动，以优化不同类型植物的切割高度。在一个实施方案中，每一旋转驱动系统2308具有在生长塔50 的生长位点的中心轴线处相交的上部圆形刀片及下部圆形刀片(及相关联的电机)。收割机2302还可包含对准轨道2320，其包含一组辊，所述辊在其被馈入通过机器时接合生长塔50的凹槽58。收割机2302还可包含塔驱动系统，所述塔驱动系统以恒定速率馈入生长塔通过所述机器。在一个实施方案中，塔驱动系统包含位于收割机2302的对置端处的两个驱动轮及电机组合件。每一驱动轮及电机组合件可包含位于底部的摩擦驱动辊及位于顶部的气动致动的对准轮。如图23C图解说明，收割机2302还可包含采集滑槽2330，其收集在刀片2306下落时被所述刀片切割的经收割作物并将其导引到位于机器2302下方的料仓中。

清洗站34可采用各种机构来清洁来自生长塔50的作物碎屑(例如根及基部或茎结构)。为了清洁生长塔50，清洗站34可采用加压水系统、加压空气系统、机械构件(例如擦洗器、擦洗轮、刮刀等)，或上述系统的任何组合。在使用铰接式生长塔(例如上文所论述的那些)的实施方案中，清洗站34可包含多个子站，所述子站包含在一或多个清洁操作之前打开生长塔50的前端面101的子站及用以在一或多个清洁操作之后关闭生长塔的前端面101的第二子站。

在一个实施方案中，移栽机站36包含将籽苗插进到生长塔50的生长位点53的自动机构。在一个实施方案中，移栽机站36接收含纳待移栽到生长位点53中的籽苗的盆栽托盘。在一个实施方案中，移栽机站36包含机器人臂及末端执行器，所述末端执行器包含从盆栽托盘抓取满根盆栽且将其插进到生长塔53的生长位点53中的一或多个抓手或拾取头。对于生长位点53沿着生长塔的单个端面延伸的实施方案，生长塔可定向成使得单个端面面朝上。对于生长位点53沿着生长塔50的相对端面延伸的实施方案，生长塔50可定向成使得具有生长位点的相对端面面向横向。图24A及24B图解说明实例移栽机站。移栽机站 36可包含将盆栽托盘2432定位在机器人臂2410的工作包线中的盆栽托盘输送机2430。移栽机站36还可包含将生长塔50装载到适当位置中以用于移栽的馈送机构。移栽机站36可包含一或多个机器人臂2410(例如6轴线机器人臂)，每一机器人臂具有末端执行器2402，所述末端执行器适于从盆栽托盘抓取满根盆栽且将满根盆栽插进到生长塔的生长位点 53中。图24A图解说明包含底座2404及从底座2404延伸的多个拾取头2406的实例末端执行器2402。拾取头2406各自可从第一位置枢转到第二位置。在第一位置(图24A的顶部图解)中，拾取头2406相对于底座垂直地延伸。在图24A中所展示的第二位置中，每一拾取头2406相对于底座2404以45度角延伸。45度角可用于将盆栽插进到生长塔的盆栽容器 158中，所述盆栽容器如上文所论述以45度角延伸。气动系统可控制拾取头在第一位置与第二位置之间的枢转。在操作中，拾取头2406可在从盆栽托盘拾取满根盆栽时在第一位置中，且接着在将盆栽插入到盆栽容器158中之前可移动到第二位置。在此插入操作中，机器人臂2410可经编程以在与盆栽容器158的定向平行的运动方向上插入。使用图 24A中所图解说明的末端执行器，可在单个操作中填充多个盆栽容器158。另外，机器人臂2410可经配置以在生长塔50的一个或两个侧上的其它区处执行相同操作。如图24B展示，在一个实施方案中，使用各自具有末端执行器2402的数个机器人组合件来减少处理时间。在填充所有生长位点53之后，最终将生长塔50输送到自动拾取站43，如本文中所描述。

上文所论述的控制器中的一或多者(例如用于中央处理系统30的一或多个控制器)可如下实施。图25图解说明根据本发明的实施例的可用于执行存储于非暂时性计算机可读媒体(例如，存储器)中的程序代码的计算机系统800的实例。所述计算机系统包含可用于取决于应用而与人类用户或其它计算机系统介接的输入/输出子系统802。I/O子系统802可包含例如键盘、鼠标、图形用户接口、触摸屏，或者用于输入的其它接口，及例如LED 或其它平面屏幕显示器，或用于输出的其它接口，包含应用程序接口(API)。本发明的实施例的其它元件(例如控制器)可与计算机系统一起实施，如计算机系统800的元件。

程序代码可存储于非暂时性媒体中，例如辅助存储器810中的永久存储装置或主要存储器808或两者。主要存储器808可包含易失性存储器，例如随机存取存储器(RAM)，或非易失性存储器，例如只读存储器(ROM)，以及用于较快存取指令及数据的不同层级的高速缓冲存储器。辅助存储器可包含永久存储装置，例如固态驱动器、硬盘驱动器或光盘。一或多个处理器804从一或多个非暂时性媒体读取程序代码且执行所述代码以使得计算机系统能够完成通过本文中的实施例执行的方法。所属领域的技术人员将理解，处理器可引入源代码，且将源代码解译或编译成可在处理器804的硬件门层级处理解的机器代码。处理器804可包含用于处理计算密集型任务的图形处理单元(GPU)。

处理器804可经由一或多个通信接口807(例如网络接口卡、WiFi收发器等)与外部网络通信。总线805通信地耦合I/O子系统802、处理器804、外围装置806、通信接口807、存储器808及永久存储装置810。本发明的实施例不限于此代表性架构。替代实施例可采用不同布置及组件类型，例如，用于输入-输出组件及存储器子系统的单独总线。

所属领域的技术人员将理解，本发明的实施例的元件中的一些或所有元件及其伴随操作可完全或部分地由一或多个计算机系统实施，所述一或多个计算机系统包含一或多个处理器及一或多个存储器系统，如计算机系统800的那些。特定来说，本文中所描述的自动系统或装置的元件可为计算机实施的。举例来说，一些元件及功能性可在本地实施，且其它元件及功能性可经由网络通过不同服务器以分布式方式实施，例如以客户端 -服务器方式。

尽管本发明可能未明确揭示本文中所描述的一些实施例或特征可与本文中所描述的其它实施例或特征组合，但本发明应解读为描述所属领域的普通技术人员将可实践的任何此类组合。除非本文中另有指示，否则术语“包含”应意指“包含但不限于”，且术语“或”应以“及/或”的方式意指非排他性“或”。

所属领域的技术人员将认识到，在一些实施例中，本文中所描述的操作中的一些可通过人为实施而执行，或通过自动与人工手段的组合而执行。当操作并非完全自动时，本发明的实施例的适当组件可例如接收操作的人为执行的结果而非通过其自身的操作能力产生结果。

本文中所引用的所有参考、文章、公开案、专利、专利公开案及专利申请案均出于所有目的而在不与本文中明确描述的本发明的实施例矛盾的程度上以全文引用的方式并入。然而，对本文中所引用的任何参考、文章、公开案、专利、专利公开案及专利申请案的提及并非是且不应被视为承认或任何形式的暗示其构成有效的现有技术或形成世界上任何国家的共同一般知识的部分，或者其揭示重要事项。

已仅通过实例而非通过限制的方式参考特定实施例图解说明且详细地描述了本发明的数个特征及方面。所属领域的技术人员将了解，对所揭示实施例的替代实施方案及各种修改在本发明的范围及考虑内。因此，打算将本发明视为仅受所附权利要求书的范围限制。

Claims (28)

1.一种用于可释放地抓取生长塔的设备，其包括

横梁；及

第一及第二抓手组合件，其附接到所述横梁的对置端，

其中所述第一及第二抓手组合件各自包括

第一臂，其具有大体上L形配置及在其远端处的第一抓握元件；

第二静止臂，其具有大体上L形配置及在其远端处的第二抓握元件；及

致动器机构，其用于使所述第一臂在打开位置与关闭位置之间移动，其中在所述关闭位置中，所述第一及第二抓握元件接合生长塔的相应相对凹槽。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述致动器机构包括四条杆连杆机构及线性致动器。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述四条杆连杆机构包括附接到所述横梁且从所述横梁延伸的托架构件；其中所述第一臂在与所述远端对置的端处枢转地附接到所述托架构件；且其中所述四条杆连杆机构进一步包括第一连杆构件及第二连杆构件，其中所述第一连杆构件在第一端处枢转地附接到所述第一臂且在第二端处枢转地附接到所述第二连杆构件，其中所述第二连杆构件在第一端处枢转地附接到所述托架构件且在第二端处枢转地附接到所述线性致动器，其中所述线性致动器在与向所述第二连杆构件的所述枢转附接对置的端处附接到所述托架构件。

4.根据权利要求2所述的设备，其中所述第一连杆构件具有S形。

5.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括大体上安装在所述横梁的中间处的安装板。

6.根据权利要求5所述的设备，其进一步包括附接到所述安装板的机器人致动器。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述机器人致动器包括可在六个轴线上移动的机器人臂。

8.一种用于可释放地抓取生长塔的设备，其包括

横梁；及

第一及第二抓手组合件，其附接到所述横梁的对置端，

其中所述第一及第二抓手组合件各自包括第一及第二指状部，所述第一与第二指状部间隔开以在所述第一与第二指状部之间接收生长塔，

其中所述第一指状部包括接合特征，所述接合特征经配置以接合所述生长塔的对应特征，且

其中所述第二指状部包括致动器，所述致动器操作以在被激活时将所述生长塔压靠在所述第一指状部上。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述第一抓手组合件进一步包括抓板，所述抓板邻近于所述第一及第二指状部且在所述第一及第二指状部之外附接到所述横梁的所述第一端。

10.根据权利要求8所述的设备，其中所述致动器是气动致动器。

11.根据权利要求8所述的设备，其进一步包括大体上安装在所述横梁的中间处的安装板。

12.根据权利要求8所述的设备，其进一步包括从所述横梁延伸且在所述第一与第二抓手组合件之间安装到所述横梁的一或多个塔支撑臂。

13.根据权利要求11所述的设备，其进一步包括附接到所述安装板的机器人致动器。

14.根据权利要求13所述的设备，其中所述机器人致动器包括可在六个轴线上移动的机器人臂。

15.一种用于定位及传送生长塔的系统，其包括

生长塔输送机，其操作以将附接在其顶端处且垂直悬挂的生长塔输送到第一位置；

引入特征，其包括界定所述生长塔的底端的抓捕点的嵌套部分，其中所述抓捕点在x及y维度上从所述第一位置偏移，及

搁置站，其包括末端执行器及一或多个致动器，所述一或多个致动器用以使所述末端执行器移动到在所述第一位置处的所述生长塔、抓取所述生长塔及从所述塔输送机移除所述生长塔。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述引入特征进一步包括斜坡部分，所述斜坡部分在所述生长塔被输送到所述第一位置时将所述生长塔的所述底端导引到所述嵌套部分中。

17.根据权利要求15所述的系统，其中所述末端执行器包括横梁、附接到所述横梁的第一端的第一抓手及附接到所述横梁的第二端的第二抓手，其中所述第一及第二抓手经配置以可释放地抓取生长塔。

18.根据权利要求15所述的系统，其中所述末端执行器包括

横梁；及

第一及第二抓手组合件，其附接到所述横梁的对置端，

其中所述第一及第二抓手组合件各自包括第一及第二指状部，所述第一与第二指状部间隔开以在所述第一与第二指状部之间接收生长塔，

其中所述第一指状部包括接合特征，所述接合特征经配置以接合所述生长塔的对应特征，且

其中所述第二指状部包括致动器，所述致动器操作以在被激活时将所述生长塔压靠在所述第一指状部上。

19.根据权利要求15所述的系统，其进一步包括水平输送机，且其中所述搁置站的所述一或多个致动器操作以使所述生长塔从垂直定向移动到水平定向且将所述生长塔放置在所述水平输送机上。

20.根据权利要求19所述的系统，其中所述水平输送机包括从其延伸以在水平定向上固持所述生长塔的多个突出部。

21.根据权利要求18所述的系统，其中所述第一抓手组合件进一步包括抓板，所述抓板邻近于所述第一及第二指状部且在所述第一及第二指状部之外附接到所述横梁的所述第一端。

22.根据权利要求18所述的系统，其中所述致动器是气动致动器。

23.根据权利要求18所述的系统，其进一步包括大体上安装在所述横梁的中间处的安装板。

24.根据权利要求18所述的系统，其进一步包括从所述横梁延伸且在所述第一与第二抓手组合件之间安装到所述横梁的一或多个塔支撑臂。

25.根据权利要求23所述的系统，所述一或多个致动器中的一者是附接到所述安装板的机器人致动器。

26.根据权利要求25所述的系统，其中所述机器人致动器包括可在六个轴线上移动的机器人臂。

27.根据权利要求15所述的系统，其中所述生长塔输送机包括安置在轨道上的多个载架；且其中所述生长塔输送机经配置以将载架输送到所述第一位置，所述载架载运可释放地附接到其的生长塔。

28.根据权利要求27所述的系统，其中所述多个生长塔中的每一者包括钩子，其中所述钩子经配置以可释放地接合所述生长塔输送机的载架。

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