CN116456823A - 竖直耕作系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种自动竖直耕作系统可以包括至少一个生长区域，该生长区域配置为支撑多个竖直植物生长结构。该系统可以包括至少一件耕作设备，该耕作设备配置为在至少一个生长区域内种植作物、将作物保持在至少一个生长区域内、在至少一个生长区域内收获作物或其组合。该系统可以包括控制系统，该控制系统包括与至少一个网络通信的至少一个处理器，该至少一个处理器配置为通过该至少一个网络从远程计算设备接收配置消息，并且根据该配置消息的内容自动控制该至少一件耕作设备。

Description

竖直耕作系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年9月23日提交的题为“Systems and Methods for Farming asa Service(FAAS)”的美国临时申请第63/082389号的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

本申请还结合了2018年11月30日提交的题为“Vertical Farming Systems andMethods”的美国专利申请第16/206681号和2017年11月30日提交的题为“A FullyAutomated Aeroponic Indoor Farming System,From Germination Through Harvest”的美国临时申请第62/592865号，其全部内容在此引用。

附图说明

图1示出了根据本公开实施例的生长结构。

图2示出了根据本公开实施例的生长结构列(column)。

图3A示出了根据本公开实施例的腔。

图3B示出了根据本公开实施例的腔射流系统。

图4A示出了根据本公开实施例的梳形件。

图4B示出了根据本公开实施例的生长模块。

图5A和5B示出了根据本公开实施例的定位盘(puck)。

图6示出了根据本公开实施例的辙叉(frog)组件。

图7示出了根据本公开实施例的工具组件。

图8示出了根据本公开实施例的升降机构。

图9示出了根据本公开实施例的模块采集系统。

图10示出了根据本公开实施例的模块采集系统组件。

图11示出了根据本公开实施例的辙叉内部框架。

图12示出了根据本公开实施例的辙叉底盘。

图13示出了根据本公开实施例的辙叉功能过程。

图14示出了根据本公开实施例的一组辙叉部件。

图15示出了根据本公开实施例的外部控制器。

图16示出了根据本公开实施例的控制系统。

图17示出了根据本公开实施例的轨道结构。

图18示出了根据本公开实施例的轨道结构接头。

图19示出了根据本公开实施例的连接器。

图20示出了根据本公开实施例的辙叉和接头。

图21示出了根据本公开实施例的电气配置。

图22示出了根据本公开实施例的光控制器。

图23示出了根据本公开实施例的箱(pod)前射流系统。

图24示出了根据本公开实施例的箱射流系统。

图25示出了根据本公开实施例的灯列。

图26示出了根据本公开实施例的具有生长结构的HVAC系统。

图27示出了根据本公开实施例的没有生长结构的HVAC系统。

图28示出了根据本公开实施例的耕作即服务系统。

图29示出了根据本公开实施例的耕作即服务环境中的农场控制方法。

图30示出了根据本公开实施例的计算设备。

具体实施方式

所公开的系统和方法可以在竖直平面上实现完全自动化室内耕作。例如，一些实施例可以使从种子到达耕作设施的时刻到产品离开该设施的时刻的竖直耕作过程自动化。一些实施例可以包括在生长结构上方操作的移动多机器人系统，以自动化室内耕作设施的生长、操作、修理和建造。一些实施例可以结合自动化机器人、生长结构、生长模块和/或可以优化室内耕作过程的软件。

在一些实施例中，系统硬件和/或软件可以通过应用和改变对应于作物遗传和/或成熟阶段的光照、养分和/或大气成分等来自动化一种或多种植物的生长。生长结构顶部的机器人系统可以负责植物(单独或成组)的移动、传感器数据的采集、灯和射流系统的移动、和/或清洁和维护子程序等，这些子程序可以用来操作室内耕作设施，而在整个决策和执行过程中没有人类的介入。

一些实施例可以通过例如播种、发芽、繁殖、重隔开、授粉、生长、收获、清洁、打枝、疏化、回收、包装和/或储存来完全自动化端到端培养生物实体的过程。一些实施例可以采用自动化物流、制造、机器学习、人工智能、移动多机器人和/或过程优化技术等的一种或多种组合，这些技术可能不需要人工输入来操作、维护、修理、改进和/或优化系统。公开的实施例可以积累关于环境特征和/或植物特征的信息/知识，以便产生具有最佳植物特征的生物实体。实施竖直平面生长系统可以允许提高包装效率，由于自然对流而改善气流，和/或更节省空间和/或更节能的自动化。采用自动化机制可以降低操作成本和/或可以减少植物遭受的虫害和/或病害。

实施例可以配置成提供各种环境特征。环境特征可以非限制性方式描述一种或多种下列属性(其中一些将在下面更详细地描述)：营养液的电导率(EC)；气体和水的温度；根区、叶区、封闭环境和/或外部环境中的气流速度和方向；空气压力；气态和/或含水CO2浓度；气态和/或含水O2浓度；营养液中的营养浓度；水和养分的流动；营养液的pH值；氧化还原电位(ORP)；生长场所中光线的质量和强度；根区和叶区的湿度；空气的清洁度；植物的一般状态；植物和/或整个系统的病虫害状况；和/或设备(例如下面详细描述的定位盘和/或梳形件)在整个设施中的位置。

实施例可以配置成适应和/或促进多种植物特征。被耕作的一个或多个生物实体的植物特征可以非限制性方式描述一个或多个下列属性(其中一些将在下面更详细地描述)：生物实体的质量；生物实体的颜色(可见和不可见波长)；生物实体的糖含量、生物实体的酸度、生物实体的大小；生物实体的形状；生物实体的形态；生物实体的增长率；生物实体的纹理；生物实体的温度；生物实体受光照的区域；生物实体受气流影响的区域；受灌溉影响的根部区域；和/或考虑一个或多个这些植物特征随时间的变化。

实施例可以提供有利于植物生长的特定结构特征。在最基本的层面上，植物可以由生长介质和固定生长介质的周围支撑结构支撑。这里，这两个部件的组合被称为“生长定位盘”。带有或不带有生长介质和生物实体的生长定位盘可以通过“定位盘重隔开机构”进行移动。重隔开机构可以与之接口的一些部件可以包括但不限于生长定位盘和生长模块(“梳形件”)。梳形件可以是能够存储许多定位盘的部件，例如彼此堆叠的定位盘，同时允许由生长定位盘容纳的植物将其根和叶子伸出梳形件的任一侧。“传感器定位盘”可以用作传感器套件，其可以确定受控环境内的一个或多个环境特征和/或植物特征。“间隔定位盘”可以增加生长定位盘中的生物实体之间的空间。通用术语“定位盘”可以包括上面列出的各种定位盘和/或其他定位盘变体。

梳形件可以负责维持一个或多个生长定位盘的集体取向和结构刚性。这些梳形件在植物的整个生命周期中、在整个设施中的移动可以由一个或多个被称为“辙叉”的移动机器人来管理。例如，辙叉可以在重隔开机构和生长结构之间移动生长模块。辙叉可以通过基础通信站相互通信，基站通信站也可以转发多个任务指令，例如管理辙叉的任务序列。

辙叉可以配置成执行一个或多个“辙叉功能”，其可以包含辙叉能够执行的任务。这些任务可包括但不限于以下内容：在生长场所内外梳形件或生长模块移动；离梳形件或生长模块的表面更近和/或更远的灯重隔开；生长场所的灯替代/移除；列的腔结构、喷嘴和/或通道系统的清洁、灭菌和/或移动；植物特征和/或环境特征的数据收集以及该数据和/或其他数据的传输；生物实体的打枝、疏化、授粉、营养输送、照明、维护和/或修剪；收获、种植和/或移除生物实体；虫害控制和/或疾病缓解；至生长场所的音频传送；大气控制；电磁场操纵；基于激光的生物实体操纵；通信网络；生长场所内的结构检查；除植物和生物实体以外的事物的仓储物流管理；包装收获的货物；将生长模块、梳形件和/或植物储存一段时间；辙叉救助[可能需要一只辙叉在设施周围推另一只辙叉，以消除它对其他辙叉的妨碍，并将其送到辙叉升降机、充电站和/或辙叉通常不活动的死区]；和/或系统的组装、清洁、维护、紧急操作和/或维修。

在一些实施例中，辙叉可以在安装到“生长结构”顶部的轨道矩阵的顶上自主操作，该“生长结构”可以支撑辙叉在其上移动的轨道和/或支撑定位盘。生长结构可以支撑受控环境中的许多其他子系统。子系统可以包括但不限于以下内容：可以负责照明生物实体的“光照系统”；可以负责向灯、传感器、螺线管、致动器和/或各种其他子系统输送电力的“配电系统”；可以提供梳形件的支撑、对准和/或容纳的列；可以负责将气体和/或水溶液输送到植物根区的“射流系统”；和/或在其他子系统中，用于辙叉在生长结构的顶部平移的轨道。辙叉可以连续地重新配置容纳在生长结构的列中的梳形件阵列，以及在设施内执行许多其他任务。

生长结构可以包括一组结构构件，这些结构构件用作辙叉轨道的支撑和称为“列”的生长腔的支撑。列可以包括一组竖直定向的轨道，当梳形件从辙叉下降时，轨道可以用作梳形件的引导件。列可以提供屏障结构，其可以将植物的根与叶大气隔离，并且可以阻止营养混合物从列的内腔逸出。列的内腔可由一组或两组水平相对的生长模块和侧挡板封闭，侧挡板可连接在轨道之间。

在列的腔内，射流系统可以负责将营养混合物输送到梳形件的背面，在那里根部从相应生长定位盘的背面伸出。射流系统可以通过管道、软管、喷射器、喷嘴和/或各种连接机构输送营养液。

列的任一侧可以包括一个或多个灯。例如，植物可能朝着水平相对的一组光生长。在一些实施例中，灯可以包括LED光照部件和/或可以发射特定质量和强度的光的其他光照部件，该特定质量和强度的光可以适合相邻梳形件中的作物。

可以提供导管系统来调节灯和植物之间的空气的温度、湿度、CO2浓度、O2浓度、速度和/或方向。导管可以将调节后的空气输送回叶大气和/或可以从封闭空间中去除较旧的空气。

计算硬件和软件的组合，在此称为“控制系统”，可以执行对竖直耕作设施的控制。控制系统可以包括硬件集合，其可包括但不限于以下：传感叶大气、根区大气、生长场所大气、设施大气和外部大气的大气成分的传感器或传感器集合；传感在叶侧和根侧输送到植物的流体的状态的传感器或传感器集合；传感植物的状态或某些特征[包括但不限于大小、形态、多光谱中的颜色等]的传感器或传感器集合；传感系统的状态用于规划后勤、排序和/或自动和手动执行的其他任务的传感器或传感器集合；与传感器相互作用以传输、接收、存储、操纵和/或可视化数据的一件或一组硬件；和/或捕获、记录和传输图像和/或视频以确定受控环境的特征和/或植物的特征和/或系统的特征或状态的固定和移动数字图像设备的系统。

在该硬件的顶部上，控制系统可以包括软件栈和/或执行栈中的软件模块的一个或多个处理器。软件栈可以负责整个竖直耕作设施的操作。控制系统可包括以下中的一个或多个：负责调节营养液的电导率(EC)的软件模块；负责调节气体和水的温度的软件模块；负责调节根区、叶区、封闭环境和/或外部环境中的气流的软件模块；负责调节空气压力的软件模块；负责调节气态和含水CO2的软件模块；负责调节气态和含水O2的软件模块；负责调节营养液中营养物浓度的软件模块；负责调节水和养分流动的软件模块；负责调节pH值的软件模块；负责调节氧化还原电位(ORP)的软件模块；负责调节定位盘在设施周围的移动的软件模块；负责调节梳形件在整个设备中的移动的软件模块；负责调节生长场所内光的质量和强度的软件模块；和/或负责其一个或多个组合的一个或多个软件模块。

实施例可以包括传感器，其可以有线或无线连接到可以负责接收、存储、操纵和/或传输数据的计算硬件。可以在受控环境内部和外部的许多位置找到传感器，和/或安装到各种固定和移动设备或结构上，例如但不限于以下：梳形件内的传感器定位盘；容纳在生长结构上的传感器或传感器套件；和/或安装在辙叉和/或其子系统上的传感器或传感器套件。传感器定位盘可以负责感测受控环境的根区和/或受控环境的叶区中的环境特征和/或植物特征。安装在生长结构上的传感器可以负责感测受控环境的根区和/或受控环境的叶区中的环境特征和/或植物特征。安装在辙叉上的传感器可以负责传感受控环境内部和/或外部的环境特征和/或植物特征。

固定和/或移动传感器和/或传感器套件可包括但不限于以下：气体和/或水温度传感器；气态和/或含水CO2和O2浓度传感器；水性pH传感器；ORP传感器；水流和/或气流传感器；水压和/或气压传感器；气体湿度传感器；水性营养物浓度传感器；含水电导率传感器；光质量传感器；光量传感器；数字成像设备；霍尔效应传感器；光学传感器；扫描仪；光谱传感器；和/或涉及以下至少一种物质的传感的水性传感器：氮、磷酸盐、钾、钙、镁、铜、氯、硼、硫、锌、钼、铁和锰。

这里公开的实施例可以在子系统和/或外部设备之间传输数据。数据传输中可能涉及的系统可包括但不限于以下：传输数据的发射器；接收数据的接收器；发送和接收数据的收发器；和/或有线或无线的发射器、接收器或其组合(例如收发器)的配置。来自大量固定和移动传感器和传感器套件的数据可以用于确定和/或监测植物生长的环境。这种自动监测系统，结合软件模块/算法/程序，可以允许系统通过多个不同的致动机制来调整一个或多个环境特征，以便改善生物实体的植物特征。

例如，通过考虑通过传感器和摄取、存储和/或操纵该数据的软件模块累积的所传感的环境特征和/或植物特征，控制系统能够做出关于受控环境的操作的明智决定，并通过各种致动方法实现对环境的改变。可用于执行这些任务的硬件和/或软件可包括但不限于以下软件模块中的一个或多个：用于累积和存储来自受控环境内外的一些或所有数据累积设备的数据的软件模块；用于分析和处理这些输入数据的软件模块；负责摄取期望的数据并输出关于受控环境和控制受控环境以改善受控环境的特征的致动器的确定和建议的软件模块和/或算法；用于以无线或有线方式将建议传输至连接到控制受控环境的致动器的另一计算硬件设备的软件模块；接收指令数据和/或以期望的方式接合致动器以改善受控环境的环境特征从而改善农场内生物实体的植物特征的软件模块；和/或负责其一个或多个组合的一个或多个软件模块。

从通过致动各种部件的环境特征和植物特征传感以改善所述特征的过程可以包括对受控环境的连续重新评估和修改，以确保最佳的环境特征，创建管理农场操作的闭环控制系统。本地地和/或在云中，软件模块的集合不仅负责存储累积的数据，还负责由控制系统确定和实施的响应和/或这些决策对环境特征和植物特征的影响。

一些实施例可以利用期望的环境特征和植物特征以及来自农场的实时和历史数据的组合，以使用机器学习和/或人工智能进行学习。一组软件模块和算法可以接收来自农场的数据，并将其与历史数据进行比较。如果系统发现输出植物特征的感知改善，系统可以更新在相同作物的下一次生长中实施的环境特征。使用物联网(IoT)和/或其他传感器阵列和大数据集，该系统可以开始学习如何在任何设施中最佳地种植特定作物。

为了支持竖直墙室内农场内数据的整体收集和管理，并支持从该数据中提取和分析语义上有意义的数据以及表示该信息并对该信息采取行动的能力，一些实施例可以包括基于云的软件架构，该架构可以远离农场的物理站点。关于室内农场中的植物和设备的数据可以通过为室内农场设计的数据收集系统发送到云端。该系统可以使用这里描述的传感器和传输硬件将数据发送到云。在云环境中，数据可被收集并组织到关系和/或非关系数据库中。使用室内农业领域信息的索引可用于组织和访问数据。收集的信息可以转换成对各种室内农场状态的实时评估。这种转换的大部分可以由机器学习算法生成，该算法可以检测数据中的模式，并检测异常和问题和/或有趣的行为模式。状态信息可用于连续评估系统的状态并为农场安排控制动作，以改善植物特征(例如改变养分、光照或环境条件)，和/或机器人和自动化。这些闭环控制系统可以驻留在云中，和/或可以在农场的站点本地维护，以实现冗余和安全性。可以提供用户界面以使农业领域专家和其他人能够监测信息和控制系统的动作。

基于云的信息管理系统可以由室内农业特定知识表示来组织。这种知识表示可以包括植物生长中涉及的实体的语义表示。这些表示可用于对设施内外的生物和物理环境进行建模，并可由其他软件算法用于例如监测性能、检测异常和/或设计和计划控制动作。

这些表示可被组织成三个主要类别。第一类可以是关于植物的信息。室内农场种植的每一种植物都可以通过其生命周期得到独特的表现。这可以包括连续表征从发芽到收获的每个阶段的植物状态。这些表征可以从提取的传感器数据信息中获得，并且本质上可以是概率性的。

第二类可能是配方。配方可能包括关于植物应该如何生长的知识表示。这可能包括关于植物所经受的各种环境特征的信息。它还可以包括植物在其生命周期的每个阶段的期望状态的模型。配方可以包括植物的期望最终性质(例如植物特征)。可以开发成千上万(或更多)的配方来代表不同种类的植物和具有不同输出植物特征的植物。配方可以包含关于可能与每个特定植物相关的可能异常或疾病的信息。

第三类可以是室内农场中的物理实体。这些可能包括物理环境，比如生长模块/梳形件、列、箱、辙叉等。这些还可能包括操作子系统，比如射流、光照、HVAC、传感器和其他子系统。对于每个物理实体，预期的特征和操作模式可以与子系统在不同时间的状态一起表示。

一些实施例可以包括配置为诊断室内农场内生长的植物的状态和/或异常的系统。在一些实施例中，该植物环境诊断软件系统可以驻留在云中。植物环境诊断软件系统可以使用知识表示将实际植物状态和行为(根据从传感器收集并提取到知识表示中的数据)与配方中表示的预期行为进行比较。该诊断系统可以评估每个植物的状态，并且可以提供植物状态与配方匹配程度的概率评级。诊断系统可以检测植物中可能存在的可能的害虫、疾病或其他异常。例如，这可以通过将配方中的植物信息与收集和表示的关于植物的信息进行比较来完成。该系统可以在室内农场的每个植物上独立工作。

一些实施例使用的检测方法可以基于贝叶斯模型。例如，系统可以从关于植物的预期状态的配方中开发一组假设。可能有关于植物中存在害虫或疾病的假设。给定证据，算法可以计算假设为真的概率—P(H|E)—假设为真的概率取决于收集的证据(E)。这可以通过计算在给定H的情况下观察到E的概率来实现—在给定假设的情况下这种证据存在的可能性。这可以乘以每个假设存在的可能性，这可以产生每个假设的概率列表。

随着更多数据的收集和配方的开发，软件系统可能能够“学习”关于配方和关于有关观察到的状态和行为的假设的新信息。该配方学习系统可以将开发的每个假设与基本事实模型进行比较，该基本事实模型可以指示该系统在评估该假设的概率时表现如何好。基本真实数据可以通过使用自动和手动训练方法观察各种植物的实际结果来获得。系统可以自动调整假设的先验概率。这可以使系统能够改进其证实或反驳假设的方法。该系统还可以检测行为模式和植物生长结果，这可以建议种植植物的替代方式。

软件架构、知识表示和/或诊断和分析工具可以应用于多农场数据收集和管理。该系统可以集中在一个或多个云位置，但可以访问在世界范围内收集的信息的生长和性能数据。该系统可以独特地分析和比较来自许多位置和植物类型的数据，以更好地完成其分析和配方学习。

图1示出了根据本公开实施例的生长结构101。考虑到设施内的一个或多个生长结构101，被称为箱的多个结构可以彼此相邻地建造，并且每个结构可以包括一列或多列，如图1所示。生长结构101可以是包裹在特定的耐热和耐光材料中的封闭环境，以将该结构与生长结构101外部的环境条件隔离。箱的特征在于一对立柱103和104之间的体积和部件，立柱103和104具有不同的和可配置的高度(在本例中分别为18英尺和24英尺的立柱)，它们可以通过多个负载梁102沿着立柱的竖直轴在不同的高度连接。箱可以用于图2中的列的结构支撑，尽管它们可以具有容纳不同子系统的能力，例如灌溉施肥、配电、储能、生长模块转移区域等。图2中的这些列可以负责定位和容纳梳形件(例如参见图4A)或生长模块(例如参见图4B)。这些生长模块/梳形件可以由生物实体的各种配置(例如参见图3A)来填充，这些生物实体可以受到被称为环境特征的最佳和变化的光照、营养和大气条件的影响。生长模块/梳形件可以通过一个或多个辙叉(例如参见图7)重新定位，所述辙叉可以在轨道系统的顶部平移和致动(例如参见图17)。除了用于生长之外，结构101可以用于预处理、后处理、存储、控制、观察、维护和/或硬件。这些区域可以配置和构造成使得它们被结合到与仓库和用于容纳设施的托盘货架结构相适应的形状因素中。

图2示出了根据本公开实施例的腔或列200。生长结构101可以包括由立柱103/104和负载梁102支撑的箱集合。生长结构101可以包括托板支撑梁(例如参见图3A)、行间隔件(其可以限定立柱103/104之间的横向距离)以及将立柱103/104的脚固定到生长结构101所站立的表面的螺栓。箱可以由多个腔或列200填充。可分离地附接到生长结构101的可以是一组通道(例如参见图3A)、射流管线(例如参见图3A)、灯列201、喷嘴(例如参见图3A)、排水盘(例如参见图3B)、HVAC管道和传感器，它们共同构成列200。多个这样的列200可以可变的间距彼此相邻布置以构成箱。多个这样的箱位于被称为生长场所101的体积中。这些生长结构101中的一个或多个可以组合起来形成设施。

图3A示出了根据本公开实施例的腔或列200的详细视图，其中腔的顶部在图3A中突出显示，腔的底部在图3B中突出显示。腔300可以由可安装到生长结构101上的各种部件构成，并且可以包含由射流输送的营养液。灯列2500可以悬挂在安装在生长结构100上的托板支撑梁上。灯列可以包括托板支撑梁301和多个LED灯308和322，它们可以由竖直定向带307悬挂。腔300可以具有一对腔通道304，其可以通过一片波纹塑料302或其他材料彼此连接，该波纹塑料302或其他材料被称为波纹塑料屏障，其可以在两个负载梁之间成镜像。腔通道304和波纹塑料屏障302的组合形成称为裙部的组。在腔300的两侧可以有向内面向腔射流系统的裙部，该腔射流系统可以包括喷嘴309和射流管线312。腔通道304和321可以通过裙座305安装到负载梁的不同高度，以确保刚性和位置保持。这些腔通道304可以负责引导生长模块/梳形件313和由其支撑的生物实体310进出辙叉至其在生长结构中的期望位置，然后保持其安全不会掉落或扭曲，同时还确保没有营养液从列的腔中逸出。托板支撑梁306可以通过托板支撑座303安装到负载梁的任一端，并且可以为腔射流系统提供支撑。腔射流系统可以通过一组腔射流支撑钩311由托板支撑梁306支撑，这可以允许腔射流系统的简单插入和移除。

图3B示出了根据本公开实施例的腔射流系统。腔射流系统可以包括各种部件，这些部件将营养混合物输送到从位于列中的生长模块/梳形件突出的根部。营养混合物可以通过隔板垫圈进入，隔板垫圈穿过由腔底部的托板支撑梁323支撑的排水盘324的底部。营养混合物可以通过射流管线312(例如PVC管)行进，以被分成不同数量的营养输送管线。营养输送管线的配置可以基于所需的营养分配模式和列腔内的尺寸。没有被生物实体吸收的营养液可以向下流动以被收集在排水盘324中，然后进一步从排水隔板垫圈分配回营养液所来自的更集中的射流系统。

图4A示出了根据本公开实施例的梳形件400。梳形件400可以配置成组织和固定一组定位盘，例如生长定位盘401。梳形件400可以是任意数量的层和配置的许多生长定位盘401、“传感器定位盘”和“间隔件定位盘”的集合。在该实施例中，梳形件400可以包括由成形金属板制成的水平构件402，紧固件(例如PEM紧固件)沿着该构件间隔放置。这些PEM紧固件可以与生长定位盘401顶部上的生长定位盘对准孔(例如参见图5b)对准，使得定位盘的第一层处于已知的配置，以指示在该第一层的顶部放置更多的定位盘。在该示例中，梳形件400的尺寸是40英寸宽和24英寸高，尽管高度和宽度是可变的。梳形件400可以通过本文件中概述的稍微不同的模块采集有效载荷由底部构件拾取。可以提供任何数量、组合和配置的生长定位盘401、传感器定位盘和间隔件定位盘。

图4B示出了根据本公开实施例的生长模块411。在一些实施例中，生长模块411可以是现成的4英尺乘2英尺的部件。生长模块411可以由聚苯乙烯泡沫或其中形成有生长模块孔412的另一种材料制成。孔412可以钻成各种配置[交错的、正方形的；18孔、36孔、72孔等]，以容纳具有不同静态和动态间距需求的不同作物。在某些情况下，这些非动态植物间距可以代替具有动态植物间距能力的梳形件400。梳形件400和生长模块410可以是相似的形状因子，使得它们都可以是用于生物实体在生长场所内外生长的可互换平台。

图5A和5B示出了根据本公开实施例的定位盘500，其中图5A从顶侧示出了定位盘500，而图5B从底侧示出了定位盘。例如，定位盘500可以是生长定位盘，其可以是负责容纳、支撑和定向生物实体505的部件。定位盘500可以具有开口504，生长介质506和生物实体505可以在生物实体505的整个生命周期中的一个或多个时间滑入该开口，例如在生物实体生命周期的开始。定位盘500可以允许生物实体505单独四处移动，而不会对生物实体的任何部分造成伤害。定位盘500可以配置成在二维或三维上彼此互锁，使得它们可以布置成阵列，从而形成梳形件。

当生长定位盘500放置到梳形件400的水平构件402上时，生长定位盘开口504可以与沿着水平构件402的特征对准，该特征可以配置为适当地间隔生长定位盘500。凹对准通道501和凸对准通道503可用于将生长定位盘500互锁在一起。当一个生长定位盘500下降到另一个生长定位盘500上时，下面的生长定位盘500的生长定位盘小块502可以接合正在下降的生长定位盘500上的生长定位盘对准孔507。结合凸通道503和凹通道501，可以使用这些对准和固定机构将生长定位盘500固定在梳形件400内的适当位置。在定位盘500的顶部和/或底部表面上可以有或没有梯度508，以确保任何杂散液体可以流回腔而不是流向叶区。

生长定位盘500可以包括生长介质或者具有安全地容纳单独的生长介质的能力。定位盘500可以由多种材料制成，包括但不限于以下材料：聚乙烯、ABS、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。定位盘500可以是负浮力和/或正浮力的。定位盘500可以是各种颜色。在一些实施例中，可以选择颜色来提供与植物物质的对比。可以使用农场的操作系统(OS)来跟踪每个单独的生长定位盘500，以确保参照正确的生物实体/生长定位盘500来存储与被观察的植物相关的数据。

生长定位盘500可以配置成与定位盘重隔开机构对接，该机构可以在梳形件内重新定位生长定位盘以符合植物的要求。生长定位盘500和定位盘重隔开机构之间的该对接可以包括各种不同的机理，包括但不限于以下：摩擦、磁性、吸力等。定位盘500可以在梳形件400的基体中组合在一起，以限制或防止流体从根腔中逸出和/或限制或防止光进入根腔。定位盘500可以是任何数量的不同形状和尺寸。定位盘500可以由多个部件或单个部件制成。

一些定位盘500可以是间隔件定位盘，其也可以与梳形件400和定位盘重隔开机构对接。间隔件定位盘可用于增加生长定位盘之间的距离，以减轻叶片阴影，从而优化植物间距。间隔件定位盘可以由与生长定位盘相同的材料制成，并且可能具有与生长定位盘相同的形状和/或尺寸，尽管在一些实施例中它们可以具有不同的尺寸和/或结构。间隔件定位盘可以与生长定位盘具有相同的尺寸，但不是必须的。间隔件定位盘可以使用与生长定位盘相同的固定机构(凸形和凹形通道、小块和孔)来无缝地互锁到梳形件阵列中。间隔件定位盘可以是无源实体，其可以在生长定位盘和传感器定位盘之间提供最佳间隔，并且可以确保没有光进入根区腔，并且没有营养喷雾逸出根区腔。如下所述，在反射率、尺寸、方位、角度、位置和其他真实数据方面，间隔件定位盘也可以用作视觉处理系统的真实参考。

一些定位盘500可以是传感器定位盘，其也可以与梳形件400和定位盘重隔开机构连接。传感器定位盘可以提供描述植物冠层下的空气边界层的数据以及描述根区环境的数据。通过改进电池技术和分布式无线传感器网络(IoT),传感器定位盘可以策略性地放置在梳形件400内，以允许生长定位盘的最佳间距。在一些实施例中，传感器定位盘可以将数据无线传送回更集中的计算机。传感器定位盘可以由与生长定位盘相同的材料制成，并且可能具有与生长定位盘相同的形状和/或尺寸，尽管在一些实施例中，它们可以具有不同的尺寸和/或结构。传感器定位盘可以与生长定位盘具有相同的尺寸，尽管不是必须的。传感器定位盘可以使用与生长定位盘相同的固定机构(凸形和凹形通道、小块和孔)来无缝地互锁到梳形件的阵列中。传感器定位盘内的传感器可以传感环境特征，例如温度、气流、湿度、光强度和光质量等，在一些实施例中甚至还有植物特征。如下所述，当梳形件400被带到植物重间隔机构时，这些传感器定位盘可以保留在梳形件中，或者可被移除以进行维护、再充电、清洁或更换。

“定位盘重隔开机构”可以是负责定位盘500的机构。定位盘重隔开机构的功能可以包括但不限于以下：将定位盘[生长定位盘、间隔件定位盘、传感器定位盘]采集/放置到梳形件内外；将定位盘放置到传送机构[例如传送管线]上并从传送机构采集定位盘，传送机构将定位盘输送到定位盘重隔开机构/从其移除定位盘；和/或将定位盘直接定位到其他子系统中[例如清洁、图像捕捉、定位盘旋转等]。

图6示出了根据本公开实施例的辙叉600组件。辙叉600可以是自动轮式机器人，其可以设计用于单个或多个机器人实施方式。辙叉600可以负责设施内的任务和子系统的自动化。术语“辙叉”可以指负责这里概述的任何辙叉功能的辙叉600的任何变体。在一些实施例中，不同的辙叉600可以在硬件、尺寸、软件以及本文档中展示的任何其他特征或能力方面有所不同。

辙叉600可包括外部框架601和内部框架607，它们可被升高和降低，以使用线性致动器602改变行进方向。内部和外部框架引导件609可以保持外部框架601和内部框架607之间的对准。被动轮610和/或主动轮611的某种组合可赋予辙叉600沿着轨道机构致动的能力。在内部框架607内，可以有一个或多个升降机构603和/或有效载荷杆606的某种组合。在该实施例中，升降机构603可以通过一组可伸缩带604连接到模块采集系统606。辙叉的通道608可以与升降机构603和模块采集系统606一起工作，以引导生长模块/梳形件进出辙叉600。在辙叉的大脑605中也可以有一组计算硬件，其可以控制辙叉600的活动。

在一些实施例中，辙叉600可以是电池供电的多轮机器人，其可以具有在设施内定位自身、与地面控制器和/或其他辙叉600通信、基于由那些其他子系统接收的指令自主操作和/或自动返回生长场所中的指定区域进行维护、再充电、硬线数据传输、重新校准或停机的能力。

在一些实施例中，机器人的粗略定位可以是已知的，并且通过锚和标签的超宽带系统来控制，该超宽带系统可以用于在三维空间中定位辙叉600。锚可以放置在整个设施的不同位置，标签可以位于每个单独的辙叉600上(例如在顶面上)。在一些实施例中，超宽带系统可以向辙叉600提供信息，以±10cm的精度准确地描述它在哪里以及它位于哪个接头上。

在一些实施例中，为了使辙叉600实现±2.5mm精度的位置控制，可在辙叉600上提供称为接头对准传感器的精细定位控制系统。辙叉600可以使用许多机构来进行精确的位置控制；此处描述的是被称为接头对准传感器的众多潜在选择中的三个。

第一位置控制选择可以使用霍尔效应传感器和磁体。在设施内的每个接头的拐角处，可能有4通PVC连接器(例如参见下面的图20),其可以在限定的位置容纳磁体。辙叉600可包括霍尔效应传感器，其在辙叉600到达接头时可感测磁场通量。装载在辙叉600上的微处理器可以检测峰值磁场通量，并且可以检测当辙叉600减速时有多少编码器计数超过了辙叉600行进的峰值磁场通量。辙叉600可以反转编码器计数的精确数量，以将其自身与磁体正确对准。

第二位置控制选择可采用距离传感器系统来确定接头上方的辙叉600的位置。两组两个距离传感器可以附接到辙叉600的内部和外部框架的底部。这些距离传感器可被定向成使得它们的束以45°角朝向轨道(例如PVC管)的中心长轴向下发送。当辙叉600到达接头处时，定位成检测长轴平行于行进方向的轨道的一对距离传感器可保持无源。被定向成检测垂直于行进方向的轨道的一对距离传感器可被接合。当距离传感器检测到轨道时，距离传感器可以期望从每个距离传感器获得相同的距离。这可能意味着辙叉600可以直接定位在接头上方，因此它可以在任一方向上致动或者在该接头处接合其下方的部件(例如生长模块)。

另一位置控制选择可以包括视觉系统。当辙叉600在生长结构顶上平移时，辙叉600上的一组相机可以固定在轨道系统上。轨道系统的变化可能对辙叉600意味着各种事情。例如，在辙叉600的角落处直视管道的相机可以提供信息，允许辙叉600的处理器能够使用各种视觉处理算法来确定4通PVC连接器的位置。在一些实施例中，辙叉600的大脑(例如微处理器)可能期望图像中的特定特征由相机传感器的特定部分上的特定颜色和光强度来表示。在相机识别、隔离和动态跟踪那些特征的时刻，辙叉600可以平移到那些特征出现在相机传感器上的正确位置的位置，表示辙叉600在接头上方的正确定位。

在所有这些精细定位场景中，辙叉大脑605中的微处理器可以执行闭合反馈以找到预定的最佳位置。当发现该位置在某个公差范围内时，辙叉600可将其所有8个轮设置在轨道上，以确保辙叉600的定位是正确的。辙叉600可使用轨道系统作为可靠的参考，以通过将所有8个轮落到接头上来正确定位辙叉600。

辙叉大脑605可以负责决策和执行辙叉对所装载致动器的指令，以及与辙叉600外部的系统的信息通信。辙叉的软件流程图(见下面的图14)概述了辙叉软件循环的示例迭代。如下所述，例如，软件可以考虑与地面控制器的通信、紧急处理、任务调度和任务完成。

图7示出了根据本公开实施例的工具700组件。工具700可以包括升降机构701和有效载荷杆702。考虑到辙叉的一系列功能，工具700可以提供辙叉600可以主动换入和换出的可互换子组件，或者工具700可以是不可互换的固定子组件。升降机构701可以连接到有效载荷杆702。这种工具组合可用于生长模块和/或梳形件采集和沉积。可以使用各种工具组合来完成设施内的其他辙叉600功能。

图8示出了根据本公开实施例的升降机构800。升降机构800可以包括旋转杆803，该旋转杆803可以安装到辙叉的内部底盘上，在组件的任一端具有直流电机802和编码器801。向下到达有效载荷杆的带809可以缠绕成两个卷804，其可以围绕旋转杆803的轴线缠绕。这些带可以沿着可以缠绕在线轴806上的电力和通信带向下延伸到有效载荷杆702。滑环807可允许杆旋转和线缠绕，而不会碰撞或影响连接到辙叉大脑605的线。升降机构800可以通过例如直流电机802和编码器801的致动和控制从辙叉大脑605接收与有效载荷杆702的期望速度和提升有关的命令。升降机构800可以执行升降动作，以在各种位置和速度控制算法下提升和降低有效载荷杆702。辙叉的许多功能可以采用这种升降机构800及其执行升降动作的能力。升降机构800和有效载荷杆702安装有限位开关，以便感测有效载荷杆702何时与另一表面接触。升降机构800可以包括棘轮和棘爪子系统808，以确保升降机构800在子系统失效的情况下不会改变其状态。沿着升降机构可以有可连接各种部件的耦合器805。

图9示出了根据本公开实施例的模块采集系统900。有效载荷杆702可以是硬件平台，许多不同的子系统可以安装在该硬件平台上，以便降低到它们在设施内期望的3D位置。在这种情况下使用的示例是模块采集系统900。其他示例可包括但不限于以下：灯采集系统、腔清洁系统、传感器套件有效载荷等。有效载荷杆702的各种迭代可以包括来自升降机构902和903和有效载荷杆平台907的带。

在模块采集系统900中，一组部件可以协作来拾取、提升、降低和释放生长模块或梳形件。滑道901可以通过滑道支架904安装到有效载荷杆平台。钩906可以连接到有效载荷杆，以确保升降机构和有效载荷杆之间的可靠连接。模块爪可以由有效载荷杆支架905、夹持伺服机构908和模块夹具909构成。夹持伺服机构908可以负责致动模块夹具909，使得当进行生长模块/梳形件连接时，模块夹具909之间的距离减小，在移动/重新定位期间保持夹持，然后在移动完成后释放。这些模块爪909中的一个或多个可被致动，以与生长模块/梳形件进行可靠的连接。

为了执行辙叉600的其他功能，可以更换有效载荷杆的部分，并添加其他部件。在传感器套件有效负载的情况下，可以移除模块爪。在模块爪的位置，可以安装其他项目。例如，可以安装以下硬件的潜在组合：各种硬件能力的多光谱、超光谱、单光谱和/或IR相机、CO2传感器、O2传感器、湿度传感器、气流传感器、惯性测量单元(IMU)温度传感器、气压传感器、浊度传感器、运动传感器、光传感器、距离传感器、激光雷达、功率激光器以及可处理、存储累积数据并将其传送到另一位置的处理、存储和通信硬件。

图10示出了根据本公开实施例的模块采集系统组件1000。考虑到生物实体和容纳生物实体的生长模块/梳形件的要求，两个升降机构1001和1002以及两个相应的模块采集系统有效载荷可以位于彼此相距特定距离。两组辙叉通道1004可用于在辙叉600位于其上的接头下方的生长结构中对准腔通道。辙叉通道可以帮助引导生长模块/梳形件进出辙叉600和生长结构，以确保生长模块/梳形件的无缝采集和存放。此外，模块采集系统滑道901和1003可用于确保生长模块/梳形件在被采集、存储、重新定位或存放时不会变得混乱。辙叉通道可以有助于在辙叉围绕设施运动期间保持生长模块/梳形件正确定向。

图11示出了根据本公开实施例的辙叉内部框架1100。辙叉内部框架1100可容纳升降机构1102、模块采集系统有效载荷1103、辙叉通道1004、辙叉方向改变致动器1101以及辙叉内部和外部框架引导件1104。在这种情况下，辙叉方向改变致动器可以是线性致动器，其在伸展时将外部框架的[见图12]轮压离地面，而在缩回时将内部框架的[见图12]轮抬离地面。使用齿轮、传动装置、皮带、链条和/或多种其他技术改变方向的其他方法也是可能的。辙叉内部和外部框架引导件可确保内部和外部框架保持适当的间隔。

辙叉内部框架1100可以在不同的位置支撑多个升降机构，以执行不同的功能。由于内部框架和接头配置的尺寸，升降机机构可以将有效载荷杆降低到生长场所的任何部分[例如任一侧的两个腔，任一侧的灯和植物之间，以及两个灯列之间]。

感测在[植物、灯等]上被致动的部件的状态和感测辙叉600本身的状态的各种传感器套件可以设置在辙叉内部框架1100的体积内。各种辙叉配置可能具有不同的尺寸和接头跨度。一些辙叉600可以跨越一个接头，和/或一些辙叉600可以跨越多个接头，这取决于它们被分配执行哪个辙叉功能。

图12示出了根据本公开实施例的辙叉底盘1200。辙叉1201的外部框架可以为辙叉600提供多种功能，例如但不限于以下功能：安装辙叉大脑605、辙叉方向改变致动器1101、辙叉外部框架运动系统1203、辙叉600的内部内容物的保护性和风格性覆盖物、用于粗略定位的超宽带标签、指示灯和屏幕、天线、扬声器、普通灯、维护舱、用于容易地进出生长场所的连接点以及检测各种环境特征和植物特征的传感器。

辙叉外部框架1201可负责将辙叉外部框架移动系统1203安装在沿着轨道的一个方向上。在这种情况下，可以安装一组四个轮1203，使得它们与生长结构顶部的轨道对准。这些轮中的至少两个可以使用直流电机和编码器来致动，其余数量的轮是被动的。

辙叉内部框架1100可负责将辙叉内部框架移动系统1204安装在沿着轨道的一个方向上。在这种情况下，可以安装一组四个轮1204，使得它们与生长结构顶部的轨道对准。这些轮中的至少两个可以使用直流电机和编码器来致动，其余数量的轮是被动的。

在该示例中，辙叉600可以安装在生长结构的顶部，凹形轮接合凸形管轨道系统。在其他表现形式中，轮的轮廓可以是凸的，而轨道的轮廓可以是凹的；辙叉600可以悬挂在连接到顶的结构上；辙叉600可以安装在连接到顶或生长结构的下部结构的顶部。在任何情况下，本公开可以包括在竖直农场中生物实体的生长上方操作的任何单机器人或多机器人系统。单个辙叉600可以负责下面列出的所有后续任务。然而，在许多情况下，一群拥有不同硬件的辙叉可能在农场内执行不同的任务。

图13示出了根据本公开实施例的辙叉功能过程1300。过程1300可以是辙叉的高级软件循环的迭代。在迭代开始时，辙叉可以检查来自地面控制器的包含指令或一般信息的包1301。在分组已被处理1302并且辙叉的状态被更新1303之后，辙叉可以进入循环以确定是否已经通过了辙叉上的所有故障检查。

该循环可以包括采集当前辙叉状态1304，确定是否存在不可恢复的故障状态1305，如果存在，则停止处理1306。如果不存在故障和/或如果所有故障状态被解决1307，辙叉可以发出系统全部批准(clear)1308。

一旦辙叉被批准下一个任务，这个任务可能会被分配。调度算法可以确定是否有未分配的任务1309，并且如果有，可以识别任何空闲辙叉1310。该任务可以分配给具有硬件能力和可用性的辙叉600来执行所讨论的任务。例如，可以计算1311已识别的空闲辙叉600的处理路径，并且可以分配具有最低成本路径的可用辙叉来完成任务1312，此时该辙叉可以生成命令序列以使用各种所装载的致动器来执行。系统可被更新1313。

在这一点上，辙叉600可以进入相对于该特定运动所需的预期定时和排序不断地监测任务执行的性能的循环。例如，辙叉大脑605可以采集当前辙叉状态1314，并确定命令是否是活动的1316。如果不是，辙叉600可被报告为空闲，并且可以接收下一命令1316。如果辙叉600具有活动的当前命令，则命令状态可被轮询1317并被评估以确定其是否匹配清单1318。如果是，辙叉大脑605可以确定命令是否完成1319，并且如果是，可以循环回到1315。如果命令没有完成，则可以评估辙叉600以确定响应和定时是否是预期的1320，如果是，则可以报告为空闲。如果在1317或1320检查失败，则可以报告失败，并且辙叉大脑605可以监测停止命令1321。

在完成手头的任务时，辙叉600可以检查来自地面控制器或值班辙叉600的网络的后续命令。该循环可以是通用的和容错的，并且可以允许辙叉600从地面控制器或其他辙叉600接收紧急指令，作为系统故障情况下的紧急中断。

以下是与迭代中的任务调度循环相关的示例的非穷举列表。这些示例给出了在其操作期间在辙叉600上发生的任务调度和执行的感觉。这些示例中包括灯移动/采集序列、数据采集/传感器部署序列、列清洁/消毒序列、再充电/数据上传序列和设施构建序列。所有这些都是高水平的示例，举例说明了辙叉600在竖直耕作设定中的多功能性。

灯移动/替换序列可以如下进行。在生长场所内，邻近位于列中的生长模块/梳形件，灯列301可以从安装在生长结构上的托板支撑梁悬挂，如上所述。从负载梁悬挂的支撑框架可以将一个或多个带/线缆/纤维/带子向下悬挂到列的底部，如上所述。灯可以连接到带子上，以有效、充分和最佳地照明生物实体的方式来定向灯。主动改变灯与植物的距离可能是有用的，因为假设LED灯分布得足以保持覆盖整个冠，那么随着灯越来越近，光发射与植物吸收的比率可能会提高。

辙叉600可以将其自身定位在位于所需灯列上方的接头的顶部。辙叉600利用与升降机构类似的机构[尽管它们可能是相同的机构](称为光采集机构)可以向下到达灯列上的连接点。辙叉600可将灯列从其在负载梁上的位置提起。在辙叉600调节灯到植物的距离的情况下，辙叉600可以平移，使得灯远离或靠近生长模块/梳形件。一旦辙叉600已经执行了其植物重新定位指令，辙叉600可以降低灯列的框架回到负载梁的支座上，并且可以使用过程1300向地面控制器询问新的指令。

在光采集的情况下，辙叉600可以向下到达灯列上的连接点，并且可以向上并远离负载梁拾取支撑灯列的框架。光采集系统可以开始将灯列卷绕成卷；可以实施其他堆叠或折叠机构来实现相同的目标。生长结构的顶部或底部的盲配连接器可以允许灯列被主动移除和替换，而无需手动断开。

数据采集和传感器部署序列可以如下进行。辙叉600的变体可以具有容纳和部署传感器套件有效载荷的能力。传感器套件的部分可以附接到辙叉600的底盘，但许多传感器可以安装到传感器套件有效载荷。该传感器套件有效载荷具有模块采集系统有效载荷采用的类似或相同的升降机构，可以具有传感任何和所有植物特征、环境特征和系统的各种其他状态的能力。根据将数据采集作为辙叉任务的过程1300，数据可被发送回辙叉大脑605，用于存储和传输到设施内和最终设施外的其他电子硬件。

列清洁、消毒和测试顺序可以如下进行。辙叉600可以具有清洁列腔内部的能力。为了清洁列，可以将各种各样的UV灯、刷毛、喷雾、传感器和棉签(“腔清洁系统”)附接到有效载荷杆。在这种情况下，在清洁循环开始之前，位于列中的梳形件可被移除以重新定位。一旦清空，腔清洁杆可以使用升降机构降低。在整个过程中，以列的每个表面都被UV光照射的方式定向的UV光可以冲击列以杀死不想要的生物物质。腔清洁系统可以刷洗、喷雾和擦洗列的任何部分，作为清洁和消毒列内表面和孔的部件集合的一部分，包括引导梳形件的轨道。腔清洁系统上的传感器可以积累关于植物特征和环境特征的数据，以传感列的结构和表面的状态。这些功能可以作为过程1300下的辙叉任务来提供。在清洁过程结束时，腔清洁系统可以将数据输送回辙叉大脑605，用于进一步传输到设施内部和/或外部的其他电子硬件。物理数据(例如来自腔的棉签)可以存放在可被人类和/或自动化机器访问的位置。

再充电和数据上传站序列可以如下进行。再充电站可以位于辙叉轨道系统的外围。根据设施的大小、辙叉的数量、辙叉的种类等，可能有一个或多个再充电站。再充电站可以提供辙叉600可以自动再充电并形成到数据上传链路的硬线连接的地方。在这种情况下，辙叉600可以在地面控制器或辙叉大脑605的命令下并根据过程1300在各种情况下平移到再充电站，包括但不限于以下：低电量、数据存储已满、所有任务已完成等。在这种情况下，辙叉600可将其自身与再充电机构对准，该再充电机构可使用感应充电或一些其他方法来给辙叉600上的电池再充电。硬线数据上传链路可以包括一组连接器和触点，其可以允许辙叉600以高传输速率传送大量数据。可以传输各种信息，包括但不限于以下：历史遥测数据、传感器数据、健康状态等。

设施建造顺序可以如下进行。在一些情况下，辙叉600可以在操作之前、期间和/或之后负责设施的建造/拆除。农场的结构可被设计成使得辙叉600可以负责设施的某些元件的建造和拆除。例如，在构建生长结构(例如支撑腔、包装、灯、射流等的结构构件；以及除了其他子系统之外辙叉在其上平移的轨道)之后，辙叉600可以安装、建造/拆除以下子系统：灯列、列、射流子系统、HVAC子系统等。例如，列的建造/拆除可能涉及列的腔和梳形件引导轨道302和304的部分/部件的放置和移除。射流子系统的安装和移除可能与管道、软管、接头、连接器和喷嘴有关，它们可能负责接收流体并将其输送到列腔内的根部。辙叉负责安装、重新定位HVAC子系统和从生长场所移除HVAC子系统，这可包括辙叉600连接到各种HVAC硬件[管道、接头、挡板、VAV箱、支撑件等]以及缠绕、折叠、堆叠子部件，使得它们可被限制在辙叉的内部容积内等。

图14示出了根据本公开实施例的辙叉部件的框图。该图概述了主要子系统、其部件以及它们之间的通信通道。全球定位系统1402可以是上面概述的粗略定位系统。辙叉中央计算机1401可以是一件电子硬件，其能够进行所有描述的输入，并处理所有进入、离开辙叉以及在辙叉自身内的数据(例如用作辙叉大脑605)。这种处理器的示例可以是RaspberryPi 3b+，以及许多其他有能力的电子硬件。工具1406可以是由辙叉600操纵的元件的组合，例如，在该示例中，升降机构和模块采集系统有效载荷。模块采集系统有效载荷可以包括所装载的方位传感器[或IMU],其可在辙叉执行指令期间通知其有效载荷杆的状态。如果有效载荷杆没有处于期望的方位，则可能已经发生了故障，因此辙叉可以进入故障模式并分析问题的根源，并如上所述决定最佳的下一步。x-驱动1403和y-驱动1404可以驱动轮组件，轮组件沿着如上所述的生长结构顶部的“x”和“y”平面致动辙叉。辙叉中央计算1401可以例如USB串行的形式向x-驱动1403和y-驱动1404发送指令，以便电机驱动器转换成可以发送给每个电机的信号和/或使编码器数据返回用于闭环控制。框架移位1405可以包括方向改变致动器，其控制如上所述的沿着轨道系统的致动方向。辙叉中央计算1401可以具有添加更多部件以增加能力的能力，以便实现各种辙叉功能。

图15示出了根据本公开实施例的外部控制器1500。外部控制器1500可以提供辙叉600可以与之交互的更宽系统，并且可以基于过多的其他数据源来帮助指令的构建和输送。基于云的软件架构1502可以与设施本地的计算设备通信，例如本地DB1501和/或控制器1500。本地DB1501可以从基于云的软件架构1502采集信息，并且潜在地，可以从设施现场的操作者采集输入，然后可以向辙叉控制器1500发送指令。如上所述，辙叉控制器1500可以使用该信息来决定哪个辙叉600向该场景的最佳辙叉发送低级的、基于动作的指令。

图16示出了根据本公开的实施例的控制系统1600，示出了控制器1500、本地DB1501和/或基于云的软件架构1502内的软件元素之间的逻辑布置。

来自设施1601的数据可以通过地面控制器1603流入基于云的软件架构。该数据在被摄取1605到各种基于云的服务1606中之前，可以通过过滤和排队引擎1604。这些服务1606可以将数据存储在多个不同的位置和形式，以便通过各种查询方法来检索。基于云的软件架构还可以包括植物配方1607，其可以使用机器学习、人工智能等来持续优化和/或迭代。植物配方1607可以规定设施内子系统的性能。将设施的实时状态与植物配方要求进行比较可能会产生差异。这种差异可以通过地面上的各种子系统1602的致动来主动最小化，例如辙叉、光照、营养、HVAC等。表现在各种感测到的环境特征中的植物特征可被记录、查询，并与期望的植物特征进行比较。可以记录结果的变化，并且可以对这些差异执行算法，以进一步理解植物对环境特征的响应，并改善生长系统的性能。

基于云的调度器1608可以负责获取设施的当前状态和来自云基础设施的指令，以指示生长场所内的致动器的性能。可以从基于云的软件架构1606下载该调度的副本1609，使得与互联网的任何断开都不会导致系统故障。设施内的现场控制器1602可以负责将这些高级指令转变成致动器状态变化。由于变量的数量和许多这些变量之间交互的复杂性，基于云的调度器1608可以是管理设施性能的复杂优化算法。一些实施例可以包括用户界面1610，其允许用户监测和/或提供输入到任何前述的自动化系统中。

存储在基于云的服务1606中和/或在架构内的其他地方使用的系统数据可被表示为系统的计算机知识库中的一组对象。对象可以表示系统中任何类型的对象，包括物理的和概念上的。对象可被链接以指示对象之间的各种关系。

种植植物的“配方”可以是对象，室内农场中生物实体(植物)的完整表示可以是一个或多个对象。这可能是对农场和设施中传统物理对象的补充。如本文别处所述，这可以允许系统将生物实体(植物的配方)的预期状态与从传感器数据感知的植物的实际状态进行比较。对象可以包括农场中种植的每种植物的信息；关于如何在室内农场种植每种植物或物种的配方；农场中的物理对象；和/或系统运行的市场的特征。

一些对象可以归类为基本对象。示例可能包括灯、营养系统部件、HVAC等。植物可能是它们自己独特的基本对象的子类。

一些对象可以归类为结构。示例可以包括室内农场的构成单元，例如墙、腔等。

一些对象可以归类为设备，比如辙叉、定位盘、梳形件等。

一些对象可以归类为设施，其可以表示关于物理室内农场或生长区域的信息。每个单独的室内农场可以表示为不同的对象。

一些对象可以归类为可变历史。表示关于对象的历史或时间阶段概要的信息的对象可以是可变历史的示例。

一些对象可以归类为配方。

系统还可以定义对象之间的关系。可能有各种类型的关系。

一个示例关系可以是二元关联。该链接可以表示两个对象之间的一对一关系。这可以指示物理关系，例如每个发芽模块具有发芽传感器。它也可以代表象征性关联，例如，每个植物可能有独特的植物可变历史与之相关。

一个示例关系可以是类扩展。该链接可以表示该对象的主要部件和子部件或专用部件之间的关系。例如，不同类型的液体和营养物罐可以是“罐”类的类扩展。

一个示例关系可以是依赖性。一些对象可能是“父”对象的结果。例如，这可以用于传感器数据。数据收集对象(例如图像或传感器读数)可以“依赖于”收集该数据的传感器(例如成像系统)。

一个示例关系可以是聚合。这些可能是一对多关系，其中对象可被分组到另一对象中。例如，植物可以聚合成生长模块。植物也可以聚合或有组织地分组成物种。

一个示例关系可以是组合。这可能表示作为另一对象的部件的对象。例如，植物科学实验室可能由HVAC、发芽单元和PSL生长单元(以及其他对象)构成。

可以这种方式与其他信息相关的信息的一些具体示例可以包括但不限于以下内容。

室内农场中种植的每一种植物都可以表示为单独的对象。每个植物对象可以包含基本的植物信息，例如植物生命中的关键日期，例如种植(出生)、发芽、过渡、收获(死亡)等。每种植物都可以链接到关于该植物的信息。这可以包括植物种类、植物配方、植物在农场中的物理位置、植物在其生命周期的每个阶段的状态(例如可以包括传感器数据以及从数据中提取并解释的关于植物的信息的表示)，和/或关于何时以及如何收获植物的收获信息。

室内农场中使用的每个配方可以表示为单独的对象。配方可以包括植物应如何生长的语义表示。该配方可以通过代表性链接来预测植物在其生命周期中可能表现出的特征以及收获时植物的预期产量。在该过程中，系统算法可以使用配方来比较预期的植物特征和从传感器收集的观察到的特征，如上所述。具体表示可以包括但不限于配方ID(例如名称、植物物种/亚种)；植物生长计划，表明植物应如何生长，并代表对植物采取的行动；应用于植物的光照类型(例如频谱、颜色)、何时将光照应用于植物、应用于植物的光照强度和/或其他细节(例如离植物的距离、角度等)；种植植物使用了什么养分和/或施加得有多频繁(频率)和数量；植物环境的温度等。每个配方可以与用该配方生长的植物和/或该配方所衍生的物种有关系。

每个设施可以表示为单独的对象。每个设施都可以与农场内的主要设备和部件相关。每个设施还可以表示关于农场的名称、其物理位置、投入使用的日期、其大小(例如箱的数量)等的信息。

表示和链接可以使系统能够确定信息，例如种植的作物、随时间推移种植的作物类型、使用的配方、农场(位置)结果、收获、收获结果(例如各种作物的产量)、质量结果、收入结果、要记住的注释或异常/信息、其他农场信息、操作成本、维护记录、关键人员、关于农场的注释或异常等。

室内农场中的每件结构、设备和/或基本对象可被表示为单独的对象。这些表示可以是在室内农场和设施中发现的物理惰性对象的类别。结构可以是较大的农场部件，如发芽单元或箱，如下所述。结构可能由其他结构、设备或基本对象构成。设备和基本对象可以代表物理部件。基本对象可以表示对于其可以表示动态历史的设备。例如，基本对象可以是HVAC单元。当HVAC单元运行时，可变历史对象(HVAC变量历史)可以与HVAC相关，以记录关于其性能和运行历史的信息。不需要表示动态信息的物理设备，比如一个过滤器或多个传感器，可以称为设备，而不是基本对象。结构、设备和基本对象可以通过各种适当的一对一和一对多关系进行链接。

可变历史对象可以是继承的信息类，其可以附着到系统中的另一个对象表示。这些表示可以包括关于其附着对象的时间链接信息。可变历史表示可用于系统中所有类型的物理和概念表示，这些表示可能需要系统在不同时间点收集数据或存储信息。例如，这可以包括收集的关于系统中的生物实体(植物)的信息和/或关于诸如生长模块的物理对象的信息。

图17示出了根据本公开实施例的轨道结构1700。在一些实施例中，轨道结构1700可以由连接到4通PVC连接器1702的1/2英寸调度80PVC管1701制成。在其他实施例中，其他轨道物体可以用于形成结构1700。轨道结构1700可以安装到生长结构中的负载梁的顶部，并且可以支撑一个或多个辙叉600。多个接头可以位于安装在负载梁上并悬挂在负载梁上的多个列的上方。通道1703可以是生长结构的一部分，其允许辙叉600在成排箱之间通过。该通道1703可以沿着成排箱以一定间隔建造在生长结构中，例如：三个24英尺立柱将成排箱分开，然后一个18英尺立柱允许辙叉在成排箱之间通过。

轨道结构1700可以安装在整个生长结构的顶部。这可以使辙叉600进入整个生长场所和外围子系统。如前所述，轨道结构1700可以安装到顶上或安装到生长结构上方的另一个子结构上，并且可以具有凸形或凹形轮廓或者平坦表面，以便机器人在其上平移。

图18示出了根据本公开实施例的轨道结构接头。轨道结构1700可以包括许多被称为接头1801的可重复单元。这些接头1801可以安装在负载梁的顶部，负载梁可以安装在立柱上，立柱可以用螺栓连接到地板。这些接头1801可以位于照明生长模块/梳形件的灯列上方的中央。由于接头1801的较短构件安装到负载梁，而接头1801的较长构件安装到托板支撑梁，所以辙叉600可以完全接近其下方的所有部件。在这种情况下，长构件轨道可以安装到腔的顶部。射流系统可以安装到长构件轨道安装到的同一个托板支撑梁上。在其他情况下，轨道可以安装在灯列托板支撑梁上。由于辙叉600的体积和尺寸随着每个辙叉600被建造来执行的功能而变化，辙叉600可以总是围绕在该设施中实现的接头的尺寸和位置来配置自身。在某些情况下，接头1801可以具有不同的尺寸以适应各种子系统。

图19示出了根据本公开实施例的连接器。连接器1902可以充当构成轨道结构的某个部分的管道(例如1701)之间的连接点。在该示例中，连接器1902是连接四个PVC管的四通PVC连接器，尽管其他实施例可以具有不同的布置。接头可以设计成使得辙叉600的凸形轮可以从PVC轨道1901无缝过渡到4通PVC连接器1902，然后回到PVC轨道1901。切口1903不仅可以提供轨道结构到负载梁的潜在安装点，还可以提供辙叉600用于精确定位的东西。该切口1903可以是空的，辙叉600能够使用各种方法识别它，或者切口1903可以具有某种指示器，该指示器可以警告辙叉600它已经到达接头上方的正确位置。

图20示出了根据本公开实施例的辙叉600和接头2001。辙叉600可在接头2001上正确地自我对准。辙叉600可以定位内部/外部框架，使得所有轮1203/1204都是水平的，并且种植在期望的接头2001上。辙叉600通道现在可以与列通道对准，以便辙叉600执行任务(例如模块采集)。在这种情况下，灯列是双向的，具有两个led条[照明两个相邻的灯列]，尽管在其他情况下，灯列可以分成两个，具有两个独立的托板支撑梁，使得辙叉600可以执行灯移动和灯移除/替换。

一旦已经执行了模块采集，辙叉600可以升高或降低外部框架以行进到其下一个预定位置。列、接头、灯列和生长模块的这种组合可以在整个生长场所重复，辙叉600具有在设施内定位任何部件的能力。设施内的每个部件都可以在数据库中知道其位置，因此辙叉600可以准确地理解为了访问目标部件它必须重新定位到哪个接头。

图21示出了根据本公开实施例的配电系统的电气配置。这可以包括负责从外部电源[例如电网、可再生能源、不可再生能源等]引入电力并在输送给设施内可能需要电力的各种部件和子系统之前对其进行操作的部件的集合。该配电系统可以对进入灯的功率进行频率调制，控制照明强度，并控制LED灯的输出光谱。这种配电系统还可以容纳直接来自太阳能的能量，而无需电池存储。

对于射流系统2102，120伏交流电(AVC)线路可以进入不间断电源(UPS)2101。该UPS2101可以用作射流系统2102的备用电池和电源调节器。UPS2101可以向各种电压转换器发送电力，这些电压转换器将电压逐步降低到操作子部件所需的水平。如果系统中引入了额外的箱，则可以添加额外的部件来适应。

对于光控制器2103，可以引入277VAC线路来提供足够的能量给存在的任何数量箱。在该示例中，存在3个箱，因此电力被发送到三个不同的灯控制器模块。设施内的其他子系统[HVAC压缩机2105、HVAC流通2106、辙叉充电/传输2104、控制中心、预处理和后处理等]也可以接收电力进行操作。

图22示出了根据本公开实施例的光控制器2200。示例灯控制器2200可以包括用于一组两个箱的硬件和电路设置，但可以存在任何数量的箱。对于来自电网2201的电力，交流固态继电器(AC SSR)2202可以位于电网2201和整流器2203之间。在可再生能源2204的情况下，直流固态继电器(DC SSR)2205可以直接馈入“高压线路”,在下游具有保险丝2206以保护灯电路。电力可以通过每个相应的灯列2207(在这种情况下是六个)发送，然后在进入高压接地(HVG)2209之前通过高功率MOSFET2208。277VAC可被转换2210成12伏直流(VDC)以供应各种电气部件2211，这些电气部件可对去往灯列2207的信号进行脉宽调制(PWM)。

电子硬件的这种布置可以允许灯和电网之间的电气部件最少，同时还提高了功率因数，显著降低了向LED条供电的成本，并且由于LED驱动器可能会定期出现故障，因此降低了维护成本。这种实施方式可以将电力输送硬件集中在生长场所之外，这可以减少生长场所内的热量产生和/或通过更容易地接近硬件来提高系统的可维护性。

图23示出了根据本公开实施例的箱前射流系统2300。在该图示中，箱前射流系统2300中的流体可以从右向左流动。成阵列泵2301可以从一个或多个通常可以预混合的营养罐中抽取营养混合物。预混合可以通过养分特征传感器和蠕动泵的闭环系统来执行，以控制罐内的养分特征。除了营养管线之外，清水管线(例如通过反渗透)和/或洗涤管线2302可以并联连接到进料管线。这些管线可用于冲洗和清洁下游的所有部件，包括腔和排放管线。

蓄积箱2303可用于减轻由循环泵引起的水锤，其可能损坏传感器部件。此外，蓄积箱2303可以有助于保持系统中的恒定压力。可以使用各种阀、过滤器、立管、计量器、传感器、调节器和耦合器2304来保持箱前射流系统中的期望状态。当流体将要被引入箱时，一组手动阀和电控阀2305可以调节养分输送到植物的流动时间。

图24示出了根据本公开实施例的箱射流系统2400。该系统可以设置在列腔(例如309和312)内。这里，从列腔底部引入的流体可以沿着中央导管向上行进到列的顶部。然后，它可以分成两个通道，通道分成任意数量的竖直悬挂的流体输送管线。与之相连的可以是竖直悬挂的喷嘴。这些喷嘴可以雾化流体和/或将其喷入列腔中。通常，与列的底部相比，更高密度的喷嘴可以位于列腔的顶部。这些射流管线的目标可以是覆盖列腔内每个根部的整个表面区域。

流体可以从蓄积箱2405进入分配管线，并且可以首先与电控电磁阀2402接触，然后与手控阀2401接触。然后，流体可以进入列的供给管线。在此图中，四个箱的射流系统已布线。列的射流引入点2404可以将加压的营养[或其他]流体供给到列，以通过喷嘴分配给植物。

在最佳量流体已经沉积在列内之后，其余液体可以向下排回到排水盘，并且可以通过排水隔板连接2405移除，以积聚回到排水罐2406中。这种流体可被测试并再循环回到营养罐中以流回系统中。

射流系统可被构建成自动清洁。在喷嘴的上游，可能有清洁溶液储存在容器中。由中央控制系统调度，在不同的时间点，清洁溶液可被引入系统并流过泵、歧管、阀、接头、连接器、管道和喷嘴，以除去不需要的生物物质等。这种清洁溶液不仅可以用于清洁列腔中的喷嘴，还可以用于清洁列腔本身。可以将溶液喷入列腔中以中和不需要的生物生长。这种变质的清洁溶液可以通过排水系统进行输送，并根据现行法规进行处理。

图25示出了根据本公开实施例的灯列2500。照明系统可以主要负责将正确波长、强度和密度的光子输送到设施内的生物物质。灯列2500可以是照明系统的子系统，其可以与生长结构、配电系统、HVAC系统和/或辙叉相互作用，以保持生物实体的最佳照明。

灯列可以悬挂在灯列顶部的托板支撑梁2501上，托板支撑梁2501可以位于横跨在立柱之间的负载梁上。灯列可以在灯列的顶部或底部电连接到箱灯控制器。例如，该连接可以是有线、接触或盲配连接。

在这种情况下，两条带从框架顶部垂下。这些带可被折叠和打孔，使得电线可以沿着折痕内部行进，并且灯可以沿着带安装在不同点处。对于该示例，LED条2502可以用于照明生物实体。LED条可以安装到带上，并且可以从限制在带的折叠中的电线接收电力。在灯列的其他迭代中，LED条可以竖直或对角定向，带在末端、中心或两者之间的任何变化。灯列的另一潜在实施方式可以从与生长模块/梳形件相互作用的腔通道中获得概念；每个灯列的两个通道可以悬挂在生长结构上的负载梁上。然后，灯条/模块可以下降到通道中，并且可以在接触下面的光照模块的端子时或者从容纳在通道内的端子接收电力。

灯列可以构造成使得它可以移动靠近或远离它所照明的生长模块/梳形件，或者从生长场所一起移除。当重新定位灯列时，辙叉可以从负载梁上提起托板支撑梁，并重新定位它，以在植物特征和操作效率方面保持生物实体的最佳照明。

辙叉可能要对灯列一起移除负责。如果有有线连接，可以手动或通过辙叉子系统断开连接器。一旦与配电系统的连接不相配，辙叉可以卷起、折叠或堆叠其内部框架内的灯，以便将灯列移动到生长场所内或外的另一位置。

图26示出了根据本公开实施例的具有生长结构的HVAC系统2600。HVAC系统2600可以控制设施内的环境特征的大气元素。在后端，硬件和软件的集合可以处理空气，使得空气以期望的温度、湿度、CO2浓度、O2浓度和体积流量以及其他参数进入入口导管2603。该入口导管可以在每个箱处分成向上和向下定向的导管，使得新空气可被输送到每个列的任一侧。可以使用可包括HVAC接头、配件、弯管、减压器、耦合器和/或分流器的各种部件来将空气流重新引导到生长场所内的期望位置。在主入口导管被分流到每个生长箱之后，弯管2604可以将流动从生长场所外部重新引导到生长场所内部。在这一点上，空气可以进入可被优化用于穿过生长结构的管道的矩形轮廓，并且可以流过该矩形轮廓的管道到达输送点。沿着该矩形轮廓的导管，可以有各种扩散器2602、发射器、喷嘴和孔，它们可以将处理过的空气输送到腔2605。一旦空气已被输送到生长场所，空气可以变热并上升到生长场所的顶部，在该点处出口导管2601可以移除空气。

图27示出了根据本公开实施例的没有生长结构的HVAC系统2600。空气可被输送到生长箱中列之间的共用大气区和/或生长箱的任一端的大气区。空气可被输送到列的底部，并且利用自然对流的效应和空气的进入速度，它可以向上行进，产生从列的底部到列的顶部的空气流。可以在沿着列的不同高度引入不同数量的矩形轮廓的导管，以确保整个列的环境特征尽可能一致，同时保持空气从低到高的流动。为帮助此，扩散器2703可以安装在入口导管2702下游的不同位置。

要考虑的其他因素可能包括灯对大气环境的影响。列之间的大气区内的灯可以加热空气。众所周知，热空气上升，这有助于空气从列的底部向列的顶部移动。竖直平面生产可以实现自然对流，从而产生作物冠层下的气流效果。在水平面生产中，停滞的空气可能会积聚在冠层下，这可能会增加死区、湿气积聚，以及不可避免的不良生物生长。

一旦新引入的空气在大气区内完成了它的任务，它就可以自然地上升到辙叉操作的生长结构之上。顶部安装的自动化机制的部分好处是生长结构上方未被占用的体积。这里，不需要的热量和用过的空气可能会积聚，并且不会对列中的生物实体产生不利影响。位于生长场所边缘的出口导管2701可有助于空气从低到高的流动，可将空气直接从生长结构上方的辙叉的操作体积中抽出。

该HVAC生态系统在实施方式中可以有许多变化，但可被构建来实施以下最重要的假设：保持空气从列(生长结构)的底部流向列(生长结构)的顶部；保持有利于生物实体在生长场所内生长的环境特征，每个HVAC系统输送到该生长场所和从该生长场所移除；并且与设施软件控制系统相互作用，以结合设施内的其他子系统(射流、光照、辙叉等)来优化性能。

在一些实施例中，这里描述的竖直耕作系统和方法，和/或其他自动化耕作系统和方法，可以用作耕作即服务(FaaS)模型的一部分。例如，消费者可以能够在竖直农场中预订自己的“地块”，在LED灯下种植羽衣甘蓝、水菜和其他蔬菜。在该示例中，绿色蔬菜在没有杀虫剂和几乎没有水的情况下生长，当它们被收获时，它们可以直接交付给住在农场附近的消费者。在这种方法中，不是仅仅依赖于向餐馆和杂货店的销售，而是可以根据针对个人消费者以及更大的组织客户的预订模型来种植和分发农作物。消费者可以为他们自己的地块付费(例如通过月费或其他安排)，其中农场将种植特定消费者已经订购的沙拉绿色蔬菜和香草，并且还可以提供包装的或预定的项目和数量(例如五份每周定制的沙拉或其他产品)。一些实施例可以通过用户界面(UI)将订户与在线门户连接，该门户显示他们地块的延时图像、关于植物和营养的数据和/或其他信息。

结合上述FaaS系统和方法，本文描述的一些实施例提供了自动化耕作系统的远程控制，例如雾培和/或竖直农场。在一些实施例中，远程控制在FaaS框架内提供。图28示出了根据本公开实施例的FaaS系统，包括用户设备2800和农场控制1600。

用户设备2800可以是FaaS系统的一部分，并且其上可以具有app或其他软件、硬件和/或固件，使得用户设备2800能够与农场控制1600的元件通信，例如以公知或新颖的方式通过互联网或一些其他网络。为了便于解释，用户设备2800在本文中被描述为智能手机、个人计算机、平板电脑或其他消费设备，但在一些实施例中，能够与远程系统通信的任何计算设备，例如农场控制1600，可以用作用户设备2800。

用户设备2800可以使用诸如屏幕或触摸屏之类的显示器来显示一个或多个UI元素2802-2812，并且可以通过触摸屏和/或其他输入设备接收来自用户的输入。用户设备2800可以响应于用户输入向农场控制1600的农场OS2816发送配置消息，和/或用户设备2800可以响应于用户输入从农场控制1600的农场OS2816和/或农场图像数据库2814请求和接收信息。FaaS系统的一些实施例可以使用UI元素2802-2812来提供以下示例功能中的一些或全部。

例如，一些实施例可以包括市场功能。除了查看其他订户、慈善机构、学校、组织等的农场之外，市场功能可以允许用户浏览可用的产品并创建或添加到其农场。市场功能可以向用户快速提示作物/产品如何影响他们的个人健康。市场功能可包括额外的传统营销活动。

一些实施例可以包括农场功能。农场功能可以让用户对其农场有高层次了解，例如显示哪些作物是下一次收获和交付的，以及作物在未来2个多月内会多快收获。农场功能可以允许用户查看其农场和更大的社区农场(例如通过捏动或其他命令输入)。农场功能可以允许用户在其农场中添加作物，并为慈善事业和其他许多事情提供新的地块。农场功能可以允许用户将产品组合成各种定制农场配置和产品混合。如果以更大的数量和频率购买，农场功能可以允许用户查看农场性能和输出信息。

一些实施例可以包括调度功能。调度功能可以向用户提供其每周交付的概况、每次交付的状态(完成、跳过/捐赠、处理)、其农场中当前生长的作物的状态并查看更多细节(例如利用捏动或其他命令输入)。调度功能可以允许用户快速跳过每周交付。如果他们这样做了，他们可能会被提示最终选择是捐赠给慈善机构还是将作物添加到社区市场。调度功能可以允许用户手动设置他们下个月的产量。

一些实施例可以包括健康功能。健康功能可以向用户显示他们的健康和食物消耗的数据和数据可视化。调度功能可以向用户显示消费农产品和新的特定作物如何影响他们的个人健康。调度功能可以鼓励用户修改其农场以符合其个人健康需求。这可以通过对话式用户界面来实现，例如通过简单的语言、对话式界面(避免含糊不清的数字、图表等)向用户显示他们收获的产品如何，以及特定的作物如何影响其个人健康。调度功能可以集成第三方数据，以进一步优化用户的农场配置。

一些实施例可以包括简档功能。简档功能可以提供概述姓名、交付地址、签帐卡、帐单地址、电话、电子邮件等的简档能力，例如受用户选择的密码保护。

一些实施例可以包括生产设施功能。生产设施功能可能包括播种、繁殖、生长、收获和运输包装，然后清理和准备农场以种植其他作物。这可以表现为基于客户订单和作物一致性或质量度量的性能数据或度量。

一些实施例可以包括递送功能。一旦收获和包装完成，交付功能可以包括传统的合同交付服务或用于在期望的交付半径内交付的其他服务。

图29示出了根据本公开实施例的FaaS环境中的农场控制方法2900。用户设备2800和农场OS2816可以执行农场控制方法2900，以基于使用UI元素2802-2812做出的输入来实现本文描述的农场系统的控制。

在2902，用户设备2800可以从其输入设备(例如触摸屏、鼠标、键盘等)接收由用户与UI元素2802-2812中的一个或多个交互而做出的输入。

在2904，基于该交互，用户设备2800可以生成配置消息或主动查询。例如，如果用户点击请求在他们的地块中种植特定作物的UI元素，则配置消息可以包含标识用户请求的信息、要种植的作物、要种植作物的地块和/或其他信息。在一些实施例中，配置消息是被动查询。

在某些情况下，可以生成主动查询来获得图像或其他数据。订户可以获得他们作物生长的延时和静止图像(多种波长)。农场可以在一周内或一天内多次对这些植物进行成像，并能够将这些数据专门与个人预订联系起来。

在整个农场中，每个植物可以使用这里描述的系统一周多次成像。每个图像可以链接到农场中的特定位置以及该位置的订户。这些图像可以存储在图像数据库2814中。如果给定的植物由于交换、跳过或捐赠而被“重新分配”,那么每个图像可被分配到该新状态。总之，每个图像可以与特定的植物、日期、时间以及适当的订户和状态相关。另外或可替代地，一些实施例可以在相同的数据库2814或另一个位置中存储其他数据(例如由上述传感器和/或其他设备收集的)，并且使得该其他数据可用于对主动查询的响应。

在2906，用户设备2800可以向农场控制1600的农场OS2816发送配置消息或主动查询，并且在2908，农场OS2816可以接收配置消息。例如，该消息可以通过诸如因特网的公共网络、专用网络、其组合或任何其他通信信道来传输。在一些实施例中，配置消息从用户设备2800经由互联网发送到AWS云，然后发送到农场OS2816。

在2910，农场OS2816可以读取配置消息或主动查询，并根据其内容控制农场操作。例如，如果配置消息包括指导在分配给特定用户的地块中种植特定作物的信息，则农场OS2816可以控制农场操作(例如本文所述)在该地块中种植该作物。以这种方式，本文描述的一些实施例可以通过app或其他UI实现远程控制的、用户指导的农场控制。

例如，农场OS2816可以将“新”配置消息与已经为该客户存储的配置进行比较。用户第一次为其地块选择植物时，可以在农场OS2816可访问的存储器中为该订单存储配置。这是初始化状态或初始“原样”配置，并且可以将订户的简档链接到地块的细节，例如作物类型、数量、交付时间表等。每当订户进行任何更改时，都会发送配置消息来传达所需的“将来”配置。当农场OS2816接收到该消息时，它可以将“将要”与先前存储的“原样”消息进行比较。农场OS2816可以解析任何差异，然后基于这些差异对订户的地块进行改变。

如果新配置消息包括新作物或新数量，农场OS2816可以向地面控制器发送命令，以调度自动播种器机器人为新作物播种，然后让机器人将它们从生产设施内的各个区域(发芽、繁殖、主栽培、末期栽培)移动，以最终收获和包装。例如，配置消息可能导致地块中每个作物的以下任何选择：添加作物、查看作物(延时或静态摄影)、调整数量、跳过(免费)、交换、捐赠(从列表中选择慈善机构)、出售、移除和/或其他。

在一些特定示例中，这里描述的实施例不必在所有情况下都限于此，调整的数量请求可以导致种植新的子地块，或者可以基于数量或时间表将已经种植但未分配的子地块重新分配给该客户。跳过命令可以使被跳过的特定子地块对农场的另一个用户可用。交换命令可以选择想要子地块物种的其他客户，并且选择具有该客户想要的作物的其他客户(例如我有太多的紫苏，并且想要交换水菜，如果可用的话)。捐赠命令可以允许客户从列表中选择慈善机构来捐赠作物。销售命令可以将子地块放在内部市场上，这将让订户知道销售的作物、数量和可用日期。对于未来很长一段时间内的作物(尚未进行)，移除命令可以允许从该客户的农场中移除这些作物。

在对图像的主动查询的情况下(例如对存储在图像数据库2814中的最新照片的请求)，农场OS2816可以检索已经采集的指定地块的照片，并将它们发送回用户设备2800，其可以显示所请求的照片。可以为每个地块周期性地采集图片，并将其存储在图像数据库2814中。农场OS2816可以访问该客户的特定图像数据库，然后格式化图片(定期拍摄每个子地块)并通过AWS云和互联网将它们发送回app，以便客户可以浏览图片序列。可以类似地处理对如上所述由其他农场设备和/或传感器收集的其他数据的主动查询，农场OS2816检索所请求的数据并将其发送回用户设备2800以供显示。

根据这些命令，农场控制1600可以控制整个农场操作。农场控制1600可以允许地面控制器管理辙叉，但可以向地面控制器发布整体任务，例如“将播种的种植板A&B移动到箱2、CC4中的列X”。农场控制1600还可以为作物计划(配方)运行非辙叉自动化，其可以包括例如每个作物/阶段的定时、每个作物/阶段的光照水平和光谱、每个作物/阶段的水条件、每个作物/阶段的HVAC、每个作物/阶段的营养水平、每个作物/阶段的微生物群、每个作物/阶段的水循环和/或其他参数。地面控制器可以在MAqS(种植板和/或灯模块的移动)或VAqS(视觉采集系统)模式下控制辙叉的任务，如本文详细描述。

回到图28的示例，用户设备2800可以向用户呈现一个或多个UI元素2802-2812。UI元素2802-2812在此概念性地呈现，以示出可通过农场控制方法2900提供的功能的一些示例。本领域普通技术人员将理解，用户设备2800的描述没有表达或暗示特定的UI布置或外观，并且本公开不限于此。

用户设备2800可以包括整个农场界面2802。用户可以输入命令来显示整个农场屏幕。在执行农场控制方法2900时，用户设备2800可以从农场OS2816、农场图像数据库2814和/或农场控制1600的其他部件请求农场数据。农场OS2816、农场图像数据库2814和/或农场控制1600的其他部件可以用所请求的农场数据来回复该请求。例如，整个农场界面2802可以使用农场数据来允许用户可视化整个农场，查看所有正在生长的各种作物，以提供情况以及农场生产能力的完整视图。

用户设备2800可以包括您的农场界面2804。您的农场界面2804可以包括使用农场控制方法2900控制各种农场活动的多个屏幕或UI元素。

例如，这些元素可以包括调度元素2806。这可以提供日历视图或其他视图，其中可以查看和/或更改关于重复发生或即将发生的活动的信息。例如，用户可以输入命令来按周或其他时间段查看作物和/或与之相关的数据(例如预订费用)，在给定时间段添加作物，在给定时间段向选定慈善机构捐赠作物，在给定时间段跳过作物，在给定时间段与另一订户交换作物，在给定时间段在市场上(例如在app内)出售作物，在给定时间段移除作物，在给定时间段内请求特定混合和/或包装产品。做出这些选择中的任何一个都可以触发农场控制方法2900，从而改变农场的种植和/或收获活动。可替代地和/或另外，该功能可以通过做出改变元素2810来提供，如下所述。

这些元素可以包括创建元素2808。这里，用户可以输入命令来建立其地块和/或其初始特征。例如，用户可以选择一种或多种作物包含在其地块中。该选择可以触发农场控制方法2900，从而改变农场的种植和/或收获活动。因此，响应于在农场控制方法2900开始时做出的用户命令，根据本文的描述在农场内执行特定的种植、维护和收获活动。

这些元素可以包括做出改变元素2810，其可以允许用户配置和/或管理其地块。例如，用户可以在建立地块后选择作物或其组添加到地块中，调整数量、收获和/或交付的时间和/或其他变化。如上所述，用户可以输入命令来按周或其他时间段查看作物和/或与其相关的数据(例如预订费用)，在给定时间段添加作物，在给定时间段向选定的慈善机构捐赠作物，在给定时间段跳过作物，在给定时间段与另一订户交换作物，在给定时间段在市场上(例如在app内)出售作物，在给定时间段移除作物，在给定时间段请求特定混合和/或包装产品。如同创建元素2808，这里输入的命令可以触发农场控制方法2900，从而改变农场的种植和/或收获活动。因此，响应于在农场控制方法2900开始时做出的用户命令，根据本文的描述在农场内执行特定的种植、维护和收获活动。

这些元素可以包括获取信息元素2812，其可以允许用户获得关于其地块和/或农场的其他元素的信息。例如，用户可以看到提供例如作物何时种植、在x天内收获、每100g的营养(卡路里、碳水化合物、纤维、烟酸、维生素)、味道、样品配方和实时延时视频和/或图像(例如来自农场图像数据库2814)以及产品的3D渲染。植物的3D渲染可以在app中使用，以向想要预订植物的订户显示植物。例如，当还显示关于植物的营养和生产力数据时，该渲染可以旋转。一旦有人决定在其农场种植那块地，他们可能能够观看其作物生长的延时视频(图像汇编)。所显示的信息还可以包括基于农场中可用的作物(例如添加某种植物的建议)和/或基于其他健康问题或属性的改善营养和健康的建议。

注意，虽然许多上述过程是响应于用户命令而执行的，但FaaS系统的一些活动可以是自动化的。例如，用户设备2800和农场OS2816可以定期或偶尔更新它们之间的状态。例如，农场OS2816可以例行地向用户设备2800更新每个地块的状态，因此UI将具有关于交付时间表、周时间表等的最新数据，并就例行项目对用户作出响应。当农场内植物状态改变时，这些事件可被置于农场OS2816的事件总线上。周期性地，农场OS2816和用户设备2800可以共享交换令牌，使得当订户需要时，UI准备有更新的信息。

作为另一自动化示例，农场OS2816可以联系交付服务来拾取收获的/包装的产品，并按计划将它们交付到客户的位置，或者如果共同位于现场，则集成到客户设施的后处理中。农场OS2816可以知道种植板上每个位置的每个植物的状态。该状态可以包括植物的品种、何时种植、何时预定收获、订户信息和状态。当被调度时，农场OS2816的生产运行可以为每个订户、技术被许可方客户或其他接收者决定哪些植物被安排收获、清洗和包装。可以将该信息的子集提供给交付服务，以准备他们进行计划的收取和交付。当计划的日期到来时，生产运行可以由农场OS2816执行，因此农场的设备和植物可被收获、清洗和包装，以便交付或拾取。当收取发生时，可以通过用户设备2800UI元素通知订户交付正在进行中。

图30示出了根据本公开实施例的计算设备3000。例如，计算设备3000可以用作用户设备2800和/或提供农场OS2816和农场控制1600的一个或多个计算机。虽然为了便于解释而示出了单个计算设备3000，但将理解，由示例计算设备300提供的部件和功能可以分布在多个物理设备(例如通过网络通信的用户设备和农场控制设备)中，每个物理设备可以单独地或以共享的方式具有一些或所有所描述的部件和功能。

计算设备3000可以在运行从编译的指令导出的软件应用的任何电子设备上实现，包括但不限于个人计算机、服务器、智能电话、媒体播放器、电子平板电脑、游戏控制台、电子邮件设备等。在一些实施方式中，计算设备3000可以包括一个或多个处理器3002、一个或多个输入设备3004、一个或多个显示设备3006、一个或多个网络接口3008以及一个或多个计算机可读介质3010。这些部件中的每个可以通过总线3012耦合，并且在一些实施例中，这些部件可以分布在多个物理位置中并且通过网络耦合。

显示设备3006可以是任何已知的显示技术，包括但不限于使用液晶显示器(LCD)或发光二极管(LED)技术的显示设备。处理器3002可以使用任何已知的处理器技术，包括但不限于图形处理器和多核处理器。输入设备3004可以是任何已知的输入设备技术，包括但不限于键盘(包括虚拟键盘)、鼠标、轨迹球和触敏垫或显示器。总线3012可以是任何已知的内部或外部总线技术，包括但不限于ISA、EISA、PCI、PCI Express、NuBus、USB、串行ATA或FireWire。在一些实施例中，被示为通过总线3012耦合的一些或所有设备可以不通过物理总线而是通过例如网络连接彼此耦合。计算机可读介质3010可以是参与向处理器3002提供指令以供执行的任何介质，包括但不限于非易失性存储介质(例如光盘、磁盘、闪存驱动器等)，或者易失性介质(例如SDRAM、ROM等)。

计算机可读介质3010可以包括用于实现操作系统(例如Mac Linux)的各种指令3014。操作系统可以是多用户、多处理、多任务、多线程、实时等。操作系统可以执行基本任务，包括但不限于：识别来自输入设备3004的输入；向显示设备3006发送输出；跟踪计算机可读介质3010上的文件和目录；控制外围设备(例如磁盘驱动器、打印机等)，其可被直接控制或通过I/O控制器控制；以及管理总线3012上的流量。网络通信指令3016可以建立和维护网络连接(例如用于实现诸如TCP/IP、HTTP、以太网、电话等通信协议的软件)。

UI功能3018可以提供如上所述的UI元素2802-2812。农场OS功能3020可以提供如上所述的农场OS2816特征。应用3022可以是使用或实现这里描述的过程和/或其他过程的应用。在一些实施例中，各种过程也可以在操作系统3014中实现。

所描述的特征可以在一个或多个计算机程序中实现，所述计算机程序可以在可编程系统上执行，所述可编程系统包括至少一个可编程处理器、至少一个输入设备和至少一个输出设备，所述至少一个可编程处理器被耦合以从数据存储系统接收数据和指令，以及向数据存储系统发送数据和指令。计算机程序是一组指令，可以在计算机中直接或间接使用，以执行特定的活动或产生特定的结果。计算机程序可以用任何形式的编程语言(例如Objective-C、Java)编写，包括编译或解释语言，并且它可以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、部件、子例程或适合在计算环境中使用的其他单元。

作为示例，用于执行指令程序的合适处理器可以包括通用和专用微处理器，以及任何种类计算机的单个处理器或多个处理器或芯中的一个。通常，处理器可以从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件可以包括用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器。一般而言，计算机还可以包括一个或多个用于存储数据文件的大容量存储设备，或者可操作地耦合以与其通信；这种设备包括磁盘，例如内部硬盘和可移动磁盘；磁光盘；以及光盘。适于有形地包含计算机程序指令和数据的存储设备可以包括所有形式的非易失性存储器，包括例如半导体存储设备，例如EPROM、EEPROM和闪存设备；磁盘，例如内部硬盘和可移动磁盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以由ASIC(专用集成电路)补充或并入其中。

为了提供与用户的交互，这些特征可以在计算机上实现，该计算机具有用于向用户显示信息的显示设备，例如LED或LCD监视器，以及用户可以用来向计算机提供输入的键盘和定点设备，例如鼠标或轨迹球。

这些特征可以在计算机系统中实现，该计算机系统包括后端部件，例如数据服务器，或者包括中间件部件，例如应用服务器或因特网服务器，或者包括前端部件，例如具有图形用户界面或因特网浏览器的客户端计算机，或者它们的任意组合。系统的部件可以通过任何形式或介质的数字数据通信来连接，例如通信网络。通信网络的示例包括例如电话网络、LAN、WAN以及形成互联网的计算机和网络。

计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器通常可以彼此远离，并且通常可以通过网络进行交互。客户端和服务器的关系可以通过在各自的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生。

除了上面具体描述为使用API和/或SDK实现的那些功能之外，公开的实施例的一个或多个特征或步骤可以使用API和/或SDK来实现。API可以定义在调用应用和提供服务、提供数据或执行操作或计算的其他软件代码(例如操作系统、库例程、函数)之间传递的一个或多个参数。SDK可以包括API(或多个API)、集成开发环境(IDE)、文档、库、代码示例和其他实用程序。

API和/或SDK可被实现为程序代码中的一个或多个调用，这些调用基于API和/或SDK规范文档中定义的调用约定，通过参数列表或其他结构来发送或接收一个或多个参数。参数可以是常数、关键字、数据结构、对象、对象类、变量、数据类型、指针、数组、列表或另一个调用。API和/或SDK调用和参数可以用任何编程语言实现。编程语言可以定义程序员用来访问支持API和/或SDK的函数的词汇表和调用约定。

在一些实施方式中，API和/或SDK调用可以向应用报告运行该应用的设备的能力，例如输入能力、输出能力、处理能力、功率能力、通信能力等。

虽然上面已经描述了各种实施例，但应该理解，它们是通过示例而非限制的方式呈现的。对相关领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。事实上，在阅读了以上描述之后，相关领域的技术人员将会清楚如何实现替代实施例。例如，可以提供其他步骤，或者可以从所描述的流程中删除步骤，并且可以向所描述的系统添加其他部件，或者从中删除部件。因此，其他实施方式也在以下权利要求的范围内。

此外，应该理解的是，任何突出功能和优点的附图仅仅是为了示例的目的而给出的。所公开的方法和系统每个都足够灵活和可配置，使得它们可以不同于所示的方式被利用。

虽然术语“至少一个”可能经常在说明书、权利要求书和附图中使用，但术语“一”、“一个”、“该”、“所述”等也表示说明书、权利要求书和附图中的“至少一个”或“所述至少一个”。

最后，申请人的意图是，根据35U.S.C.112(f)，仅解释包括表述语言“用于…的装置”或“用于…的步骤”的权利要求。未明确包括短语“用于…的装置”或“用于…的步骤”的权利要求不应根据35U.S.C.112(f)进行解释。

Claims (20)

1.一种自动竖直耕作系统，包括：

框架，其限定至少一个生长区域，并配置为在至少一个生长区域内支撑多个竖直植物生长结构，使得对于每个竖直植物生长结构，限定植物茎从中长出的生长表面区域的平面相对于框架竖直定向；

至少一件耕作设备，其配置为在至少一个生长区域内种植作物、将作物保持在至少一个生长区域内、在至少一个生长区域内收获作物或其组合；以及

控制系统，其包括与至少一个网络通信的至少一个处理器，至少一个处理器配置为通过至少一个网络从远程计算设备接收配置消息，并根据配置消息的内容自动控制至少一件耕作设备。

2.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述远程计算设备与用户相关；

所述控制系统还配置为将所述至少一个生长区域的一部分分配给用户；并且

所述至少一个处理器配置为根据所述配置消息的内容自动控制所述至少一件耕作设备，以操纵分配给用户的至少一个生长区域的所述一部分。

3.根据权利要求1所述的系统，还包括至少一个传感器，其配置成捕获关于所述至少一个生长区域内的作物的数据，其中，所述至少一个处理器配置成通过所述至少一个网络将关于至少一个生长区域内的作物的数据传输到所述远程计算设备。

4.根据权利要求1所述的系统，还包括存储指令的非暂时性计算机可读介质，当指令被所述远程计算设备的电路执行时，使远程计算设备提供用户界面，通过所述用户界面启动所述配置消息。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一件耕作设备包括以下中的至少一个：

至少一个灯，其耦合到所述框架，并配置为照明所述至少一个生长区域；

至少一个液体导管，其耦合到所述框架，并配置为向所述至少一个生长区域供应液体和从所述至少一个生长区域供应液体；

至少一个气体导管，其耦合到所述框架，并配置为向所述至少一个生长区域供应气体和从所述至少一个生长区域供应气体；以及

至少一个机器人，其设置在所述框架的顶侧并由所述框架可移动地支撑，其中框架的顶侧位于所述至少一个生长区域上方，并且所述机器人被可移动地支撑，使得其可移动以在至少一个生长区域上方穿过至少一个生长区域，所述至少一个机器人包括至少一个工具，所述工具配置为操纵所述多个竖直植物生长结构。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述至少一个工具包括以下中的至少一个：

工具，其配置为将至少一个梳形件或至少一个定位盘模块移动到所述多个空间中的至少一个中、从所述多个空间中的至少一个中移出或者从所述多个空间中的至少一个中的一个移动到所述多个空间中的至少一个中的另一个；

至少一个传感器，其中，所述至少一个处理器配置成从至少一个传感器接收传感器数据，并基于所述传感器数据和所述配置消息的内容来控制照明、液体流动、气体流动和机器人操作中的至少一个；

爪，其配置为抓取、提升和降低所述多个竖直植物生长结构中的至少一个；

清洁工具；

播种工具；

设施建造工具；

灯移动工具；

射流移动工具；

打枝工具；

修剪工具；

授粉工具；以及

收获工具。

7.根据权利要求1所述的系统，还包括所述多个竖直植物生长结构中的至少一个。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述至少一个竖直植物生长结构包括限定多个空间的生长模块或竖直梳形件框架，每个空间配置为接收单个定位盘模块。

9.根据权利要求8所述的系统，还包括设置在所述多个空间中的至少一个中的至少一个定位盘模块。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述至少一个定位盘模块包括以下中的至少一个：包括其中设置有植物生长介质的生长定位盘模块、包括其中设置有至少一个传感器的传感器定位盘模块以及间隔件定位盘模块。

11.根据权利要求10所述的系统，还包括设置在所述植物生长介质中的至少一个植物。

12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述至少一个处理器配置为从所述至少一个传感器接收传感器数据，并基于所述传感器数据和所述配置消息的内容来控制所述照明、液体流动、气体流动和机器人操作中的至少一个。

13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个处理器包括设置在每个机器人上的处理器、位于与所述框架相同的设施中的处理器和基于云的处理器中的至少一个。

14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个生长区域包括每个竖直植物生长结构的两个区域，使得竖直植物生长结构中的植物的根侧设置在所述两个区域中的第一区域中，并且竖直植物生长结构中的植物的叶侧设置在所述两个区域中的第二区域中。

15.一种自动农场控制方法，包括：

由包括与至少一个网络通信的至少一个处理器的控制系统通过所述至少一个网络从远程计算设备接收配置消息；以及

由控制系统根据配置消息的内容自动控制至少一件耕作设备，其中至少一件耕作设备配置成在限定至少一个生长区域的框架内响应于所述控制而在至少一个生长区域内种植作物、将作物保持在至少一个生长区域内、在至少一个生长区域内收获作物或其组合，并且配置为在至少一个生长区域内支撑多个竖直植物生长结构，使得对于每个竖直植物生长结构，限定植物茎从中长出的生长表面区域的平面相对于框架竖直定向。

16.根据权利要求15所述的方法，其中：

所述远程计算设备与用户相关；

所述方法还包括通过所述控制系统将所述至少一个生长区域的一部分分配给用户；并且

根据所述配置消息的内容对至少一件耕作设备的自动控制操纵分配给用户的至少一个生长区域的所述一部分。

17.根据权利要求15所述的方法，还包括：

通过至少一个传感器捕获关于所述至少一个生长区域内的作物的数据；以及

由所述控制系统通过所述至少一个网络将关于至少一个生长区域内的作物的数据传输到所述远程计算设备。

18.根据权利要求15所述的方法，还包括使所述远程计算设备提供用户界面，通过所述用户界面启动所述配置消息。

19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述自动控制包括：

由所述控制系统自动控制通过至少一个灯的照明，所述灯耦合到所述框架并配置为照明所述至少一个生长区域；

由所述控制系统自动控制通过至少一个液体导管的液体流动，所述液体导管耦合到所述框架并配置为向所述至少一个生长区域供应液体和从所述至少一个生长区域供应液体；

由所述控制系统自动控制通过至少一个气体导管的气体流动，所述气体导管耦合到所述框架并配置为向所述至少一个生长区域供应气体和从所述至少一个生长区域供应气体；以及

由所述控制系统自动控制至少一个机器人的操作，所述机器人设置在所述框架的顶侧并由所述框架或另一框架可移动地支撑，其中框架的顶侧位于所述至少一个生长区域上方，并且所述机器人被可移动地支撑，使得其可移动以在至少一个生长区域上方穿过至少一个生长区域，所述至少一个机器人包括至少一个工具，所述工具配置为操纵所述多个竖直植物生长结构。

20.根据权利要求15所述的方法，其中：

所述至少一个生长区域还包括所述多个竖直植物生长结构中的至少一个；

所述至少一个竖直植物生长结构包括限定多个空间的生长模块或竖直梳形件框架，每个空间配置为接收多个定位盘模块中的单个定位盘模块，所述多个定位盘模块包括以下中的至少一个：包括其中设置有植物生长介质的生长定位盘模块、包括其中设置有至少一个传感器的传感器定位盘模块以及间隔件定位盘模块；并且

所述方法还包括由控制系统从至少一个传感器接收传感器数据，并基于所述传感器数据和所述配置消息的内容来控制所述照明、液体流动、气体流动和机器人操作中的至少一个。