CN115997672A - 一种自动化植物工厂流水线及其自动化种植方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及自动化植物工厂领域，公开了一种自动化植物工厂流水线及其自动化种植方法，流水线包括栽培作业区、采摘作业流水线、清洗作业流水线、缓冲储存作业区、播种作业流水线、催芽作业区、幼苗输送线和分栽作业流水线，缓冲储存作业区内设有前端移动单元、多排模组储存架、后端移动单元和四向穿梭车，前端移动单元和后端移动单元分别位于多排模组储存架的两侧，清洗作业流水线的输入端和输出端分别与前端移动单元和后端移动单元的一端位置相对应，前端移动单元用于将清洗后的种植槽板转运至模组储存架上进行堆叠，四向穿梭车用于将堆叠的种植槽板沿X向进行移动，本发明能够有效提供植物工厂的物流转运效率。
Description
技术领域
本发明涉及自动化植物工厂领域，特别是一种自动化植物工厂流水线及其自动化种植方法。
背景技术
随着科学技术的不断发展，愈来愈多的自动化技术被应用到农业种植领域，这些技术被用来降低种植农作物所需的人力成本，提高工作效率，降低生产成本。室内自动化植物工厂技术近年来发展起来的植物种植技术，植物工厂的种植一般包括播种、催芽、育苗、分栽、定植、采收包装过程，植物采收完成后还需要对种植槽板进行存储，以上过程均涉及到了种植槽板的物流转运，现有的植物工厂布局在上述几个工序之间无法实现完全的自动化转运和多工序并行，部分工序之间需要人工参与，且即使设置多个自动化设备完成种植槽板的转运，整个植物工厂布局常常比较臃肿，且存在物流转运模式不灵活，效率低下的问题。
发明内容
为此，需要提供一种自动化植物工厂流水线及其自动化种植方法，解决现有植物工厂中物流转运模式不灵活，效率低下的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种自动化植物工厂流水线，包括：
栽培作业区，所述栽培作业区内用于催芽后的植株幼苗或分栽后的植株成苗的栽培生长，植株种植在种植槽板上，所述栽培作业区的侧边设有转运设备，所述转运设备用于向栽培作业区内转进或转出种植槽板；
采摘作业流水线，所述采摘作业流水线的输入端连接转运设备，所述转运设备用于将栽培作业区内种植槽板上的成熟植株转出至采摘作业流水线，所述采摘作业流水线用于采收成熟植株并输出空的种植槽板；
清洗作业流水线，所述清洗作业流水线的输入端连接采摘作业流水线的输出端，所述清洗作业流水线的用于对种植槽板进行清洗；
缓冲储存作业区，所述缓冲储存作业区位于清洗作业流水线的侧边，所述缓冲储存作业区内设有前端移动单元、多排模组储存架、后端移动单元和四向穿梭车，每排模组储存架沿X向进行延伸，所述前端移动单元和后端移动单元分别位于多排模组储存架的两侧并沿Y向延伸，X向和Y向相垂直，所述清洗作业流水线的输入端和输出端分别与所述前端移动单元和后端移动单元的一端位置相对应，所述前端移动单元用于将清洗后的种植槽板转运至模组储存架上进行堆叠，所述四向穿梭车用于将堆叠的种植槽板沿X向进行移动；
播种作业流水线，所述播种作业流水线的输入端连接清洗作业流水线的末端，所述播种作业流水线的输出端位于前端移动单元的侧边，所述播种作业流水线用于向种植槽板内播种植物种子；
催芽作业区，所述催芽作业区位于缓冲储存作业区内，所述前端移动单元用于将播种后的种植槽板转运至缓冲储存作业区内，所述四向穿梭车用于将播种后的种植槽板转运至催芽作业区内，催芽完成后，所述四向穿梭车用于将催芽后的种植槽板转运至后端移动单元侧边；
幼苗输送线，所述幼苗输送线位于后端移动单元和转运设备之间，所述后端移动单元用于将催芽后的种植槽板转运到幼苗输送线上，所述幼苗输送线用于将催芽后的种植槽板输送至转运设备上，所述转运设备用于将催芽后的种植槽板输送至栽培作业区内；
分栽作业流水线，所述分栽作业流水线位于后端移动单元和转运设备之间，所述分栽作业流水线用于将高密度种植槽板上的植株分栽到低密度种植槽板上，所述后端移动单元用于将分栽后的高密度的栽培板转运至清洗作业流水线的输入端，所述转运设备用于将分栽后的低密度种植槽板转运进栽培作业区内。
上述的自动化植物工厂流水的自动化种植方法，包括如下步骤：
(1)高密度种植槽板输入到播种作业流水线上，播种流水线对高密度种植槽板进行自动理杯、自动海绵填充和自动播种作业，从而将植株种子播种到种植槽板上，播种流水线将播种后的种植槽板输送至前端移动单元的侧面，高密度种植槽板的输入有以下几种方式：
(A)由清洗作业流水线清洗后直接输出至播种作业流水线上，
(B)由前端移动单元将缓冲储存作业区内的高密度栽培板输送至播种作业流水线；
(2)前端移动单元将播种流水线播种后的高密度种植槽板层层叠放到缓冲储存作业区内，之后有四向穿梭车将叠放的播种后的种植槽板转运至催芽作业区内进行催芽，催芽完成后，四向穿梭车将叠放的催芽后的种植槽板转运至后端移动单元侧面，
(3)后端移动单元将催芽后的种植槽板逐个转运到幼苗输送线上，幼苗输送线将催芽后的种植槽板转运至栽培作业区侧面，转运设备将幼苗输送线上的催芽后的种植槽板转运进栽培作业区，催芽后的种植槽板上的植株幼苗在栽培作业区进行生长发育，
(4)当步骤(3)中的种植槽板上的植株幼苗生长发育至分栽期后，转运设备将该种植槽板从栽培作业区转运至分栽作业流水线的高密度种植槽板的输入端，此时后端移动单元将缓冲储存作业区的低密度种植槽板转运至分栽作业流水线的低密度种植槽板的输入端上，分栽作业流水线将高密度种植槽板上的植株分栽到低密度种植槽板上，转运设备将分栽有植株的低密度种植槽板转运至栽培作业区继续栽培培养，后端移动单元将分栽后空的高密度栽培板转运至清洗作业流水线的输入端上，清洗作业流水线对空的高密度栽培板进行清洗，
(5)当栽培作业区内分栽后的植株生长至成熟阶段，转运设备将栽有成熟植株的种植槽板转运至采摘作业流水线的输入端，采摘作业流水线对种植槽板上的成熟植株进行采收，并输出空的种植槽板，清洗作业流水线对该清洗种植槽板进行清洗，
(6)清洗作业流水线清洗后的种植槽板通过前端移动单元转移至缓冲储存作业区的模组储存架进行缓冲存储。
上述技术方案具有以下有益效果：
本发明中，以下三种空间布局：(1)催芽作业区位于缓冲储存作业区内，(2)播种作业流水线的输出端位于前端移动单元的侧边，(3)前端移动单元的一端与清洗作业流水线的输出端相对应使得前端移动单元具有以下转运模式：(1)将清洗后的种植槽板转运到储存模组储存架上进行储存，(2)将完成播种的催芽模组由播种作业流水线转运到催芽区内；以下三种空间布局：(1)幼苗输送线、(2)分栽作业流水线均位于后端移动单元侧面、(3)后端移动单元的一端与清洗作业流水线的输入端使得后端单元具有以下转运模式：(1)将催芽后的空间模组转运到幼苗输送线上，(2)将空的低密度的种植槽板转运到分栽作业流水线上，(3)将分栽后的高密度种植槽板转运到清洗作业流水线上进行清洗，既缓冲储存作业区的前端移动单元和后端移动单元均能够实现有多种转运功能，实现种植槽板的灵活转运，缓冲储存作业区相对位置的设置，有效简化了自动化工厂的物流转换形式，前端移动单元和后端移动单元实现一机多用，减少了转运设备，降低了植物自动化工厂的生产成本，且每排模组储存架沿X向进行延伸，使用一个四向穿梭车可以顶起堆叠的种植槽板，从而使得种植槽板进行移动。
附图说明
图1为具体实施方式所述自动化植物工厂流水线的模块图。
图2为具体实施方式所述自动化植物工厂流水线的俯视图。
图3为具体实施方式所述缓冲储存作业区和清洗作业流水线的俯视图。
图4为具体实施方式所述栽培作业区、采摘作业流水线、幼苗输送线和分栽作业流水线的俯视图。
图5为具体实施方式所述播种作业流水线的俯视图。
图6为具体实施方式所述模组储存架的侧视图。
图7为具体实施方式所述栽培层架和转运设备的侧视图。
附图标记说明：
1、栽培作业区；11、栽培层架；111、支撑架；112、滑动轨道；12、转运通道；
2、转运设备；21、通道穿梭车；22、对接滑轨；23、对接输送台；
3、采摘作业流水线；31、切根流水线；311、自动切根工位；312、切根植株输出端；313、模组输出端；32、采收流水线；
4、清洗作业流水线；41、清洗输入线；42、自动拆盘设备；43、第一自动翻转设备；44、自动清洗设备；45、第二自动翻转设备；46、自动合盘设备；47、清洗输出线；
5、缓冲储存作业区；51、前端移动单元；511、前端移动滑轨；512、前端移动机器人；52、模组储存架；521、侧面立架；522、支撑底板；523、穿梭通道；53、后端移动单元；531、后端移动滑轨；532、后端移动机器人；54、四向穿梭车；541、升降平台；542、万向轮；55、催芽储存架；56、隔板缓存架；
6、播种作业流水线；61、自动理杯装置；62、自动海绵填充设备；63、自动播种设备；64、播种输出线；
7、催芽作业区；71、隔离罩；
8、幼苗输送线；
9、分栽作业流水线；91、分栽入料输送线；92、分栽出料输送线；93、自动分栽设备；
10、种植槽板；
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1-7，本实施例提供一种自动化植物工厂流水线，包括：
栽培作业区1，栽培作业区1内用于催芽后的植株幼苗或分栽后的植株成苗的栽培生长，植株种植在种植槽板10上，栽培作业区1的侧边设有转运设备2，转运设备2用于向栽培作业区1内转进或转出种植槽板10；
采摘作业流水线3，采摘作业流水线3的输入端连接转运设备2，转运设备2用于将栽培作业区1内种植槽板10上的成熟植株转出至采摘作业流水线3，采摘作业流水线3用于采收成熟植株并输出空的种植槽板10；
清洗作业流水线4，清洗作业流水线4的输入端连接采摘作业流水线3的输出端，清洗作业流水线4的用于对种植槽板10进行清洗；
缓冲储存作业区5，缓冲储存作业区5位于清洗作业流水线4的侧边，缓冲储存作业区5内设有前端移动单元51、多排模组储存架52、后端移动单元53和四向穿梭车54，每排模组储存架52沿X向进行延伸，前端移动单元51和后端移动单元53分别位于多排模组储存架52的两侧并沿Y向延伸，X向和Y向相垂直，清洗作业流水线4的输入端和输出端分别与前端移动单元51和后端移动单元53的一端位置相对应，前端移动单元51用于将清洗后的种植槽板10转运至模组储存架52上进行堆叠，四向穿梭车54用于将堆叠的种植槽板10沿X向进行移动；
本发明中，在植物工厂布局的俯视图上建立平面直角坐标系，横向为X向，纵向为Y向。
播种作业流水线6，播种作业流水线6的输入端连接清洗作业流水线4的末端，播种作业流水线6的输出端位于前端移动单元51的侧边，播种作业流水线6用于向种植槽板10内播种植物种子；
催芽作业区7，催芽作业区7位于缓冲储存作业区5内，前端移动单元51用于将播种后的种植槽板10转运至缓冲储存作业区5内，四向穿梭车54用于将播种后的种植槽板10转运至催芽作业区7内，催芽完成后，四向穿梭车54用于将催芽后的种植槽板10转运至后端移动单元51侧边；
幼苗输送线8，幼苗输送线8位于后端移动单元53和转运设备2之间，后端移动单元53用于将催芽后的种植槽板10转运到幼苗输送线8上，幼苗输送线8用于将催芽后的种植槽板10输送至转运设备2上，转运设备2用于将催芽后的种植槽板10输送至栽培作业区1内；
分栽作业流水线9，分栽作业流水线9位于后端移动单元53和转运设备2之间，分栽作业流水线9用于将高密度种植槽板10上的植株分栽到低密度种植槽板10上，后端移动单元53用于将分栽后的高密度的栽培板转运至清洗作业流水线4的输入端，转运设备2用于将分栽后的低密度种植槽板10转运进栽培作业区1内。
具体的：
播种作业流水线6包括依次相连接的自动理杯装置61、自动海绵填充设备62、自动播种设备63和播种输出线64，自动理杯装置61用于将种植槽板10上的种植孔内放置种植杯，自动海绵填充设备62用于向种植杯内填充种植海绵，自动播种设备63用于向种植海绵内播种植物种子，播种输出线64位于前端移动单元51的侧面，前端移动单元51用于将播种输出线64上播种后的种植槽板10转运至缓冲储存作业区5内。播种作业流水线6的设置用于对种植槽板10的自动播种。
每排模组储存架52包括两个相对设置的侧面立架521，侧面立架521沿X向延伸设置，侧面立架521的底部内侧面设有支撑底板522，两个侧面支架的支撑底板522共同支撑叠放的种植槽板10，支撑底板522和地面之间具有穿梭通道523，四向穿梭车54包括升降平台541和固定在升降平台541底部的万向轮542，升降平台541用于顶起支撑底板522上叠放的种植槽板10。
侧面立架521用于防止堆叠的种植槽板10向两边倾倒，需要移动时，由四向穿梭车54的升降平台541顶起底部的种植槽板10，沿X向移动一定距离后，升降平台541下降，支撑底板522支撑堆叠的种植槽板10。
本实施例中，模组储存架52沿X向进行延伸，种植槽板10可以在模组储存架52上堆叠多堆，保证存储量。
前端移动单元51包括前端移动滑轨511和前端移动机器人512，后端移动单元53包括后端移动滑轨531和后端移动机器人532，前端移动滑轨511和后端移动滑轨531均沿Y向延伸设置，前端移动机器人512滑动设置在前端移动滑轨511上，后端移动机器人532滑动设置在后端移动滑轨531上，
前端移动机器人512和后端移动机器人532用于抓取种植槽板10，沿Y向的前端移动滑轨511、后端移动滑轨531保证机器人能够与各个模组储存架52的位置相对应。
缓冲储存作业区5设有多排催芽储存架55，催芽储存架55与模组储存架52结构相同，每排催芽储存架55沿X向进行延伸，每排催芽储存架55的两端分别位于前端移动单元51和后端移动单元53的侧边，多排催芽储存架55共同罩设有隔离罩71形成催芽作业区7，前端移动单元51用于将播种输出线64上播种后的种植槽板10转运至催芽储存架55的一端堆叠，四向穿梭车54用于堆叠的播种后的种植槽板10转运至催芽作业区7内，催芽完成后，四向穿梭车54用于将堆叠的催芽后的种植槽板10转运至前端移动单元51侧边，前端移动单元51侧边将催芽后的种植槽板10逐个转运至幼苗输送线8上。通过隔离罩71在缓冲储存作业区5内隔设出一个催芽室即催芽作业区7，
缓冲储存作业区5设有隔板缓存架56，隔板缓存架56与模组储存架52结构相同，隔板缓存架56沿X向延伸设置，隔板缓存架56用于放置催芽隔板，四向穿梭车54用于将催芽隔板沿X向移动至靠近前端移动单元51的一端，前端移动单元51用于将催芽隔板叠放在每层催芽前的种植槽板10上，后端移动单元53用于将每层催芽后的种植槽板10上的催芽隔板转运至隔板缓存架56的一端上。
隔板缓存架56用于放置催芽隔板，前端移动单元51每将一个播种后的种植槽板10放置到催芽储存架55，前端移动单元51接着便取一个催芽隔板放置到种植槽板10上，用于隔离两个叠放的种植槽板10。
分栽作业流水线9包括分栽入料输送线91、分栽出料输送线92和自动分栽设备93，分栽入料输送线91、分栽出料输送线92和幼苗输送线8均位于后端移动单元53和转运设备2之间，分栽入料输送线91、分栽出料输送线92和幼苗输送线8均沿X向延伸分布，自动分栽设备93设置在分栽入料输送线91和分栽出料输送线92上，后端移动单元53用于将缓冲储存作业区5内空的低密度的种植槽板10输出至分栽入料输送线91的输入端，转运设备2用于将高密度种植槽板10转运分栽出料输送线92的输入端，自动分栽设备93用于将高密度种植槽板10上的植株移动分栽到低密度种植槽板10上。
分栽作业流水线9和幼苗输送线8设置在后端移动单元53和转运设备2之间，后端移动单元53能够多种不同状态种植槽板10的转运，简化自动化植物工厂的转运设备2，提高生产效率。
本实施例中，每排模组储存架52用于存储一种种植槽板10，不同种种植槽板10上的种植板的种植孔数量不同，具体的可以存放24孔种植槽板10、72孔种植槽板10和216孔种植槽板10，本发明中所称的“高密度种植槽板10”和“低密度种植槽板10”即相当于种植槽板10上植株的种植密度，种植密度：216孔种植槽板10＞72孔种植槽板10＞24孔种植槽板10，播种时，可以选用216孔种植槽板10进行播种，当植株育苗完成后可以通过分栽作业流水线9将216孔种植槽板10上的植株分栽到72孔种植槽板10或24孔种植槽板10的低密度种植槽板10上。
栽培作业区1包括多排栽培层架11，栽培层架11用于放置种植槽板10，每排栽培层架11沿X向排列，多排栽培层架11之间沿Y向排列，每两排栽培层架11之间设有转运通道12，转运设备2包括通道穿梭车21、对接滑轨22和对接输送台23，转运通道12内设有通道穿梭车21，对接滑轨22在多排栽培层架11的侧边沿Y向延伸，对接输送台23滑动设置在对接滑轨22上，采摘作业流水线3的输入端、分栽作业流水线9分栽后的低密度的种植槽板10的输出端、高密度的种植槽板10的输入端、幼苗输送线8的输出端在对接滑轨22的侧面沿Y向间隔设置，对接输送台23同时具有以下功能：
(1)对接输送台23沿对接滑轨22进行滑动，用于与转运通道12、采摘作业流水线3的输入端、幼苗输送线8的输出端、分栽作业流水线9的高密度的种植槽板10的输入端和分栽后的低密度的种植槽板10的输出端位置相对应，
(2)对接输送台23用于将幼苗输送线8的输出端上的载有催芽后植株幼苗的种植槽板10转运至通道穿梭车21上，通道穿梭车21用于将该种植槽板10转运至栽培层架11上，载有催芽后植株幼苗的种植槽板10为高密度种植槽板10
(3)当高密度种植槽板10上的植株生长到分栽阶段时，通道穿梭车21用于将高密度种植槽板10转运至对接输送台23，对接输送台23用于将高密度种植槽板10转运至分栽作业流水线9的高密度的种植槽板10的输入端，分栽作业流水线9完成分栽后，对接输送台23用于将分栽后的低密度种植槽板10转运至通道穿梭车21上，通道穿梭车21用于将分栽后的低密度种植槽板10转运至栽培层架11上，
(4)当栽培作业区1内分栽后的植株生长成熟时，通道穿梭车21用于将载有成熟植株的种植槽板10转运至对接输送台23，对接输送台23用于将载有成熟植株的种植槽板10转运至采摘作业流水线3的输入端，
栽培作业区1的种植槽板10由通道穿梭车21和对接输送台23配合进行统一转运，对接滑轨22沿Y向延伸，对接输送台23可以在活动多个位置，从而实现种植槽板10的转出和转入。对接输送台23和采摘作业流水线3、分栽作业流水线9和幼苗输送线8之间的布局设置使得对接输送台23能够对接不同植株状态的种植槽板10，简化自动化工厂的自动转运设备2。
本实施例中，栽培作业区1可以分成育苗区、定植区，刚催芽完成植株输送至育苗区内，而分栽完成后的植株进入到定植区内进行定植，避免出现错乱。
栽培层架11具有多层支撑架111，栽培层架11位于转运通道12的侧边设有滑动轨道112，每层支撑架111对应一个滑动轨道112，每个转运通道12内设有一个通道穿梭车21，通道穿梭车21滑动设置在滑动轨道112上，对接输送台23还具有以下功能：对接输送台23用于将通道穿梭车21转运至不同层支撑架111对应的滑动轨道112上。
通道穿梭车21通过对接输送平台完成不同高度的转运，进而每个转运通道12上只需要设置一个通道穿梭车21即可完成种植槽板10的在不同高度支撑架111上的放置。
本实施例中，对接输送平台的底部设置一个升降装置，升降装置滑动设置在对接滑轨22上，而对接输送平台上设置有辊筒用于输送种植槽板10。
采摘作业流水线3包括切根流水线31和采收流水线32，切根流水线31的输入端位于转运设备2的侧边，切根流水线31包括自动切根工位311、切根植株输出端312和模组输出端313，模组输出端313连接清洗作业流水线4的输入端，采收流水线32的输入端连接切根植株输出端312，自动切根工位311用于将植株的根系进行切除并且通过切根植株输出端312将植株输送至采收流水线32，采收流水线32用于对切根后的植株进行采收包装，切根流水线31和采收流水线32完成植株的自动切根采收。
本实施例中，采收流水线32包括自动采收设备、自动承重包装设备和自动装箱设备，采收的植株经过承重包装、装箱之后转运至冷库储存。
清洗作业流水线4沿X向延伸设置，清洗作业流水线4包括依次连接的清洗输入线41、自动拆盘设备42、第一自动翻转设备43、自动清洗设备44、第二自动翻转设备45、自动合盘设备46和清洗输出线47，清洗输入线41用于承接采摘作业流水线3输出的空的种植槽板10，自动拆盘设备42用于将种植槽板10的栽培槽和种植板拆解分开，第一自动翻转设备43用于将栽培槽和种植板进行翻转，自动清洗设备44用于对拆解翻转的栽培槽和种植板进行清洗并输送至第二自动翻转设备45，第二自动翻转设备45用于将清洗后的栽培槽和种植板进行翻转，自动合盘设备46将清洗后的栽培槽和种植板进行装合并由清洗输出线47输出。
前端移动单元51靠近清洗作业流水线4的一端位于清洗输出线47的侧边，后端移动单元53靠近清洗作业流水线4的一端位于清洗输入线41的侧边，前端移动单元51用于将清洗输出线47上清洗后的种植槽板10转运至模组储存架52上进行堆叠，后端移动单元53用于将分栽后的高密度的栽培板转运至清洗输入线41上。
种植槽板10一般包括栽培槽和种植板，清洗作业流水线4上设置自动拆盘设备42和第一自动翻转设备43方便种植槽板10的部件分别进行清洗，之后再通过第二自动翻转设备45、自动合盘设备46完成种植槽板10的组装。
具体使用时，缓冲储存作业区5内的模组储存架52还可以用于存储未清洗的种植槽板10，当清洗作业流水线4的清洗速度赶不上分栽作业流水线9和采摘作业流水线3产生的待清洗种植槽板10时，后端移动单元53可以将待清洗的种植槽板10先存放至缓冲储存作业区5内的模组储存架52上，之后等到清洗作业流水线4空闲时，后端移动单元53再将待清洗种植槽板10转运至清洗输入线41上。
自动化植物工厂流水线的自动化种植方法，包括如下步骤：
(1)高密度种植槽板10输入到播种作业流水线6上，播种流水线对高密度种植槽板10进行自动理杯、自动海绵填充和自动播种作业，从而将植株种子播种到种植槽板10上，播种流水线将播种后的种植槽板10输送至前端移动单元51的侧面，高密度种植槽板10的输入有以下几种方式：
(A)由清洗作业流水线4清洗后直接输出至播种作业流水线6上，
(B)由前端移动单元51将缓冲储存作业区5内的高密度栽培板输送至播种作业流水线6；
(2)前端移动单元51将播种流水线播种后的高密度种植槽板10层层叠放到缓冲储存作业区5内，之后有四向穿梭车54将叠放的播种后的种植槽板10转运至催芽作业区7内进行催芽，催芽完成后，四向穿梭车54将叠放的催芽后的种植槽板10转运至后端移动单元53侧面，
(3)后端移动单元53将催芽后的种植槽板10逐个转运到幼苗输送线8上，幼苗输送线8将催芽后的种植槽板10转运至栽培作业区1侧面，转运设备2将幼苗输送线8上的催芽后的种植槽板10转运进栽培作业区1，催芽后的种植槽板10上的植株幼苗在栽培作业区1进行生长发育，
(4)当步骤(3)中的种植槽板10上的植株幼苗生长发育至分栽期后，转运设备2将该种植槽板10从栽培作业区1转运至分栽作业流水线9的高密度种植槽板10的输入端，此时后端移动单元53将缓冲储存作业区5的低密度种植槽板10转运至分栽作业流水线9的低密度种植槽板10的输入端上，分栽作业流水线9将高密度种植槽板10上的植株分栽到低密度种植槽板10上，转运设备2将分栽有植株的低密度种植槽板10转运至栽培作业区1继续栽培培养，后端移动单元53将分栽后空的高密度栽培板转运至清洗作业流水线4的输入端上，清洗作业流水线4对空的高密度栽培板进行清洗，
(5)当栽培作业区1内分栽后的植株生长至成熟阶段，转运设备2将栽有成熟植株的种植槽板10转运至采摘作业流水线3的输入端，采摘作业流水线3对种植槽板10上的成熟植株进行采收，并输出空的种植槽板10，清洗作业流水线4对该清洗种植槽板10进行清洗，
(6)清洗作业流水线4清洗后的种植槽板10通过前端移动单元51转移至缓冲储存作业区5的模组储存架52进行缓冲存储。
在步骤(4)和步骤(3)中，分栽后的空的高密度种植槽板10和采摘作业流水线3输出的空的种植槽板10均为待清洗种植槽板10，当清洗作业流水线4的清洗速度赶不上分栽作业流水线9和采摘作业流水线3产生的待清洗种植槽板10时，后端移动单元53可以将待清洗的种植槽板10先存放至缓冲储存作业区5内的模组储存架52上，之后等到清洗作业流水线4空闲时，后端移动单元53再将待清洗种植槽板10转运至清洗输入线41上。
由此，清洗作业流水线4和缓冲储存作业区5可以单独作业完成种植槽板10的清洗，过程如下：
(1)缓冲储存作业区5内的模组储存架52上存储堆叠有待清洗种植槽板10，四向穿梭车54将待清洗种植槽板10转运至靠近后端移动单元53的侧边，
(2)后端移动单元53将缓冲储存作业区5内的待清洗种植槽板10转运到清洗作业流水线4的输入端，
(3)清洗作业流水线4对待清洗种植槽板10进行清洗，之后前端移动单元51将清洗作业流水线4的输出端上的清洗后种植槽板10转运叠放到缓冲储存作业区5内的模组储存架52上。
本发明的流水线布局能够实现植物工厂的自动化生产，多个工序之间实现完全的自动化转运和多工序并行工作，物流转运方式灵活多变，提高植物工厂种植槽板10的转运效率，且前端移动单元51和后端移动单元53可以参与多种种植槽板10的物流转运过程，简化了植物工厂的物流转运方式，缓冲储存作业区5内使用单个四向穿梭车54即可完成所有叠放的种植槽板10的转运。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自动化植物工厂流水线，其特征在于，包括：
栽培作业区，所述栽培作业区内用于催芽后的植株幼苗或分栽后的植株成苗的栽培生长，植株种植在种植槽板上，所述栽培作业区的侧边设有转运设备，所述转运设备用于向栽培作业区内转进或转出种植槽板；
采摘作业流水线，所述采摘作业流水线的输入端连接转运设备，所述转运设备用于将栽培作业区内种植槽板上的成熟植株转出至采摘作业流水线，所述采摘作业流水线用于采收成熟植株并输出空的种植槽板；
清洗作业流水线，所述清洗作业流水线的输入端连接采摘作业流水线的输出端，所述清洗作业流水线的用于对种植槽板进行清洗；
缓冲储存作业区，所述缓冲储存作业区位于清洗作业流水线的侧边，所述缓冲储存作业区内设有前端移动单元、多排模组储存架、后端移动单元和四向穿梭车，每排模组储存架沿X向进行延伸，所述前端移动单元和后端移动单元分别位于多排模组储存架的两侧并沿Y向延伸，X向和Y向相垂直，所述清洗作业流水线的输入端和输出端分别与所述前端移动单元和后端移动单元的一端位置相对应，所述前端移动单元用于将清洗后的种植槽板转运至模组储存架上进行堆叠，所述四向穿梭车用于将堆叠的种植槽板沿X向进行移动；
播种作业流水线，所述播种作业流水线的输入端连接清洗作业流水线的末端，所述播种作业流水线的输出端位于前端移动单元的侧边，所述播种作业流水线用于向种植槽板内播种植物种子；
催芽作业区，所述催芽作业区位于缓冲储存作业区内，所述前端移动单元用于将播种后的种植槽板转运至缓冲储存作业区内，所述四向穿梭车用于将播种后的种植槽板转运至催芽作业区内，催芽完成后，所述四向穿梭车用于将催芽后的种植槽板转运至后端移动单元侧边；
幼苗输送线，所述幼苗输送线位于后端移动单元和转运设备之间，所述后端移动单元用于将催芽后的种植槽板转运到幼苗输送线上，所述幼苗输送线用于将催芽后的种植槽板输送至转运设备上，所述转运设备用于将催芽后的种植槽板输送至栽培作业区内；
分栽作业流水线，所述分栽作业流水线位于后端移动单元和转运设备之间，所述分栽作业流水线用于将高密度种植槽板上的植株分栽到低密度种植槽板上，所述后端移动单元用于将分栽后的高密度的栽培板转运至清洗作业流水线的输入端，所述转运设备用于将分栽后的低密度种植槽板转运进栽培作业区内。
2.如权利要求1所述的自动化植物工厂流水线，其特征在于，所述栽培作业区包括多排栽培层架，所述栽培层架用于放置种植槽板，每排栽培层架沿X向排列，多排栽培层架之间沿Y向排列，每两排栽培层架之间设有转运通道，所述转运设备包括通道穿梭车、对接滑轨和对接输送台，所述转运通道内设有所述通道穿梭车，所述对接滑轨在多排栽培层架的侧边沿Y向延伸，所述对接输送台滑动设置在对接滑轨上，所述采摘作业流水线的输入端、分栽作业流水线分栽后的低密度的种植槽板的输出端、高密度的种植槽板的输入端、幼苗输送线的输出端在对接滑轨的侧面沿Y向间隔设置，所述对接输送台同时具有以下功能：
(1)对接输送台沿对接滑轨进行滑动，用于与转运通道、采摘作业流水线的输入端、幼苗输送线的输出端、分栽作业流水线的高密度的种植槽板的输入端和分栽后的低密度的种植槽板的输出端位置相对应，
(2)所述对接输送台用于将幼苗输送线的输出端上的载有催芽后植株幼苗的种植槽板转运至通道穿梭车上，所述通道穿梭车用于将该种植槽板转运至栽培层架上，载有催芽后植株幼苗的种植槽板为高密度种植槽板
(3)当高密度种植槽板上的植株生长到分栽阶段时，所述通道穿梭车用于将高密度种植槽板转运至对接输送台，所述对接输送台用于将高密度种植槽板转运至分栽作业流水线的高密度的种植槽板的输入端，分栽作业流水线完成分栽后，所述对接输送台用于将分栽后的低密度种植槽板转运至通道穿梭车上，所述通道穿梭车用于将分栽后的低密度种植槽板转运至栽培层架上，
(4)当栽培作业区内分栽后的植株生长成熟时，所述通道穿梭车用于将载有成熟植株的种植槽板转运至对接输送台，所述对接输送台用于将载有成熟植株的种植槽板转运至采摘作业流水线的输入端。
3.如权利要求2所述的自动化植物工厂流水线，其特征在于，所述栽培层架具有多层支撑架，所述栽培层架位于转运通道的侧边设有滑动轨道，每层支撑架对应一个滑动轨道，每个所述转运通道内设有一个所述通道穿梭车，所述通道穿梭车滑动设置在滑动轨道上，所述对接输送台还具有以下功能：所述对接输送台用于将通道穿梭车转运至不同层支撑架对应的滑动轨道上。
4.如权利要求1所述的自动化植物工厂流水线，其特征在于，所述采摘作业流水线包括切根流水线和采收流水线，所述切根流水线的输入端位于转运设备的侧边，所述切根流水线包括自动切根工位、切根植株输出端和所述模组输出端，所述模组输出端连接清洗作业流水线的输入端，所述采收流水线的输入端连接切根植株输出端，所述自动切根工位用于将植株的根系进行切除并且通过切根植株输出端将植株输送至采收流水线，所述采收流水线用于对切根后的植株进行采收包装。
5.如权利要求1所述的自动化植物工厂流水线，其特征在于，所述清洗作业流水线沿X向延伸设置，所述清洗作业流水线包括依次连接的清洗输入线、自动拆盘设备、第一自动翻转设备、自动清洗设备、第二自动翻转设备、自动合盘设备和清洗输出线，所述清洗输入线用于承接采摘作业流水线输出的空的种植槽板，所述自动拆盘设备用于将种植槽板的栽培槽和种植板拆解分开，所述第一自动翻转设备用于将栽培槽和种植板进行翻转，所述自动清洗设备用于对拆解翻转的栽培槽和种植板进行清洗并输送至第二自动翻转设备，所述第二自动翻转设备用于将清洗后的栽培槽和种植板进行翻转，所述自动合盘设备将清洗后的栽培槽和种植板进行装合并由清洗输出线输出，
所述前端移动单元靠近清洗作业流水线的一端位于清洗输出线的侧边，所述后端移动单元靠近清洗作业流水线的一端位于清洗输入线的侧边，所述前端移动单元用于将清洗输出线上清洗后的种植槽板转运至模组储存架上进行堆叠，所述后端移动单元用于将分栽后的高密度的栽培板转运至清洗输入线上。
6.如权利要求1所述的自动化植物工厂流水线，其特征在于，所述播种作业流水线包括依次相连接的自动理杯装置、自动海绵填充设备、自动播种设备和播种输出线，所述自动理杯装置用于将种植槽板上的种植孔内放置种植杯，所述自动海绵填充设备用于向种植杯内填充种植海绵，所述自动播种设备用于向种植海绵内播种植物种子，所述播种输出线位于前端移动单元的侧面，所述前端移动单元用于将播种输出线上播种后的种植槽板转运至缓冲储存作业区内。
7.如权利要求1所述的自动化植物工厂流水线，其特征在于，所述每排所述模组储存架包括两个相对设置的侧面立架，所述侧面立架沿X向延伸设置，所述侧面立架的底部内侧面设有支撑底板，两个所述侧面支架的支撑底板共同支撑叠放的种植槽板，所述支撑底板和地面之间具有穿梭通道，所述四向穿梭车包括升降平台和固定在升降平台底部的万向轮，所述升降平台用于顶起支撑底板上叠放的种植槽板。
8.如权利要求7所述的自动化植物工厂流水线，其特征在于，所述前端移动单元包括前端移动滑轨和前端移动机器人，所述后端移动单元包括后端移动滑轨和后端移动机器人，所述前端移动滑轨和后端移动滑轨均沿Y向延伸设置，所述前端移动机器人滑动设置在前端移动滑轨上，所述后端移动机器人滑动设置在后端移动滑轨上，
前端移动机器人和后端移动机器人用于抓取种植槽板，沿Y向的前端移动滑轨、后端移动滑轨保证机器人能够与各个模组储存架的位置相对应。
9.如权利要求7所述的自动化植物工厂流水线，其特征在于，所述缓冲储存作业区设有多排催芽储存架，所述催芽储存架与模组储存架结构相同，每排所述催芽储存架沿X向进行延伸，每排所述催芽储存架的两端分别位于前端移动单元和后端移动单元的侧边，多排所述催芽储存架共同罩设有隔离罩形成催芽作业区，所述前端移动单元用于将播种输出线上播种后的种植槽板转运至催芽储存架的一端堆叠，所述四向穿梭车用于堆叠的播种后的种植槽板转运至催芽作业区内，催芽完成后，所述四向穿梭车用于将堆叠的催芽后的种植槽板转运至前端移动单元侧边，所述前端移动单元侧边将催芽后的种植槽板逐个转运至幼苗输送线上。
10.如权利要求9所述的自动化植物工厂流水线，其特征在于，所述缓冲储存作业区设有隔板缓存架，所述隔板缓存架与模组储存架结构相同，所述隔板缓存架沿X向延伸设置，所述隔板缓存架用于放置催芽隔板，所述四向穿梭车用于将催芽隔板沿X向移动至靠近前端移动单元的一端，所述前端移动单元用于将催芽隔板叠放在每层催芽前的种植槽板上，所述后端移动单元用于将每层催芽后的种植槽板上的催芽隔板转运至隔板缓存架的一端上。
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