CN117441604A - 植物栽培装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种植物栽培装置，包括支撑组件、壳体、栽培盘、支撑台、多个照射灯、多个摄像头、驱动机构、旋转机构、联动组件和控制器，其中，壳体设置在支撑组件上；壳体中设置有十字隔板，十字隔板用于将壳体分割成多个浸泡区域；栽培盘布置在壳体中，且栽培盘上划分有多个栽培区域，且多个栽培区域与多个浸泡区域一一对应布置；支撑台设置在壳体上；多个照射灯和多个摄像头分别设置在支撑台的内部顶壁上，且多个照射灯和多个摄像头分别位于对应栽培区域的上方；驱动机构设置在支撑台上。由此，能够根据植物生长阶段对营养液成分和光照条件进行调整，为植物栽培提供更加科学、精准的培养环境，从而能够促进植物的健康生长。

Description

植物栽培装置

技术领域

本申请涉及植物栽培种植的技术领域，尤其涉及一种植物栽培装置。

背景技术

无土栽培是一种不依赖于天然土壤，而是使用营养液或其他基质来培养植物的方法。这种栽培方式可以避免土壤污染、连作障碍等问题，并且能够提供更加稳定和适宜的生长环境，因此被广泛应用于现代农业和园艺领域中。

由于植物栽培在不同阶段所需要的营养液的成份不同，例如，在幼苗生长期，可以使用高氮、高磷、高钾的植物营养液，有助于植物的根系发育和光合作用，而壮苗发育期可以使用含有中氮、中磷、中钾的植物营养液，有助于植物的茎叶发育和抗病能力，同时不同阶段的植物对光照的需求也不同，因此，精准控制这些参数对于植物的健康成长至关重要。然而，现有的植物栽培装置往往只提供单一的栽培方式，并且缺乏对植物生长阶段营养液需求和光照需求的精准控制，这容易导致植物发育不良或生长缓慢。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的一个目的在于提出一种植物栽培装置，能够根据植物生长阶段对营养液成分和光照条件进行调整，为植物栽培提供更加科学、精准的培养环境，从而能够促进植物的健康生长。

为达到上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种植物栽培装置，包括支撑组件、壳体、栽培盘、支撑台、多个照射灯、多个摄像头、驱动机构、旋转机构、联动组件和控制器，其中，所述壳体设置在所述支撑组件上；所述壳体中设置有十字隔板，所述十字隔板用于将所述壳体分割成多个浸泡区域；所述栽培盘布置在所述壳体中，且所述栽培盘上划分有多个栽培区域，且多个所述栽培区域与多个所述浸泡区域一一对应布置，所述栽培盘用于对不同阶段的植物进行栽培；所述支撑台设置在所述壳体上；多个所述照射灯和多个所述摄像头分别设置在所述支撑台的内部顶壁上，且多个所述照射灯和多个所述摄像头分别位于对应所述栽培区域的上方；多个所述摄像头用于分别采集不同阶段栽培植物的图像信息；所述驱动机构设置在所述支撑台上，且所述驱动机构分别与所述旋转机构和所述联动组件啮合连接，所述驱动机构用于驱动所述旋转机构单向按照预设角度转动，同时驱动所述联动组件定向移动；所述旋转机构的一端连接在所述支撑组件上，所述旋转机构的另一端插入到所述联动组件中；所述联动组件远离所述旋转机构的一端分别贯穿所述壳体和所述十字隔板并与所述栽培盘固定连接；所述控制器设置在所述壳体上，且所述控制器分别与所述照射灯、所述摄像头和所述驱动机构相连，所述控制器用于根据所述图像信息，对所述驱动机构进行控制。

本申请实施例的植物栽培装置，能够根据植物生长阶段对营养液成分和光照条件进行调整，为植物栽培提供更加科学、精准的培养环境，从而能够促进植物的健康生长。

另外，根据本申请上述提出的植物栽培装置还可以具有如下附加的技术特征：

在本申请的一个实施例中，所述支撑组件包括圆形板、多个竖杆和底板，其中，所述圆形板设置在所述壳体的下表面上，且所述圆形板的中心呈镂空；多个所述竖杆设置在所述圆形板和所述底板之间。

在本申请的一个实施例中，所述驱动机构包括电机、支撑架、齿轮、两个皮带轮和第一锥形齿轮，其中，所述电机和所述支撑架分别设置在所述底板上；所述第一锥形齿轮和一个所述皮带轮分别设置在所述电机的输出轴上；所述齿轮和另一个所述皮带轮分别固定在所述支撑架上，且两个所述皮带轮之间通过皮带传动连接。

在本申请的一个实施例中，所述旋转机构包括杆体、第二锥形齿轮、第一单向轴承、第二单向轴承，其中，所述杆体的一端转动连接在所述底板上，所述杆体的另一端插入到所述联动组件中，且所述杆体的外壁上开设有多个限位槽；所述第二单向轴承设置在所述底板，且所述第二单向轴承的内壁与所述杆体的外壁固定连接；所述第二锥形齿轮通过第一单向轴承连接在所述杆体的外壁上，且所述第二锥形齿轮与所述第一锥形齿轮啮合连接；所述第一单向轴承和所述第二单向轴承的转动方向相反。

在本申请的一个实施例中，所述第一锥形齿轮的直径小于所述第二锥形齿轮的直径。

在本申请的一个实施例中，所述联动组件包括套管、限位块和挡板，其中，所述套管的内壁设置有多个限位块，所述套管的一端套设在所述杆体的外壁上，所述套管的另一端贯穿所述壳体和所述十字隔板并与所述栽培盘固定连接；多个所述限位块分别滑动在对应的所述限位槽中；所述套管内部设置有挡板，所述挡板与所述杆体的顶端贴合；所述套管的外壁上设置有多个连续的环槽，且所述齿轮与所述环槽啮合。

在本申请的一个实施例中，所述十字隔板中间位置设置有轴心孔，且轴心孔内壁上嵌入设置有多个万向滚珠；所述套管贯穿轴心孔，且所述套管的外壁与多个万向滚珠贴合。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本申请一个实施例的植物栽培装置的结构示意图；

图2为根据本申请一个实施例的壳体内部的结构示意图；

图3为根据本申请一个实施例的支撑台、照射灯和摄像头的结构示意图；

图4为根据本申请一个实施例的图1中A区的放大结构示意图；

图5为根据本申请另一个实施例的套管的俯视结构示意图。

如图所示：1、支撑组件；2、壳体；3、栽培盘；4、支撑台；5、照射灯；6、摄像头；7、驱动机构；8、旋转机构；9、联动组件；10、控制器；20、十字隔板；70、电机；71、支撑架；72、齿轮；73、皮带轮；74、第一锥形齿轮；80、杆体；81、第二锥形齿轮；82、第一单向轴承；83、第二单向轴承；90、套管；91、环槽；92、限位块；93、挡板；110、圆形板；111、竖杆；112、底板；800、限位槽。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

下面结合附图来描述本申请实施例的植物栽培装置。

本申请实施例提供的植物栽培装置，可应用于植物栽培的领域中，能够根据植物生长阶段对营养液成分和光照条件进行调整，为植物栽培提供更加科学、精准的培养环境，从而能够促进植物的健康生长。

如图1-图5所示，本申请实施例的植物栽培装置，可包括支撑组件1、壳体2、栽培盘3、支撑台4、多个照射灯5、多个摄像头6、驱动机构7、旋转机构8、联动组件9和控制器10。

其中，壳体2设置在支撑组件1上。

需要说明的是，该实施例中所描述的壳体2为圆形，内部镂空，且上方设置有开口，底部设置有用于联动组件9贯穿的通孔。

壳体2中设置有十字隔板20，十字隔板20用于将壳体2分割成多个浸泡区域。

需要说明的是，该实施例中所描述的浸泡区域可根据种子萌发期、幼苗生长期、壮苗发育期和成苗开花期四个阶段划分成四个区域，且四个区域中根据每个阶段的需求装有不同的营养液，例如，在幼苗生长期，可以使用高氮、高磷、高钾的植物营养液，有助于植物的根系发育和光合作用，而壮苗发育期可以使用含有中氮、中磷、中钾的植物营养液，有助于植物的茎叶发育和抗病能力等等。

栽培盘3布置在壳体2中，且栽培盘3上划分有多个栽培区域，且多个栽培区域与多个浸泡区域一一对应布置，栽培盘3用于对不同阶段的植物进行栽培。

进一步，该栽培盘3栽培区域呈扇形排布，从而能够扩大对植物的种植数目。

支撑台4设置在壳体2上。

需要说明的是，该实施例中所描述的支撑台4由顶板和两个竖板组成。

多个照射灯5和多个摄像头6分别设置在支撑台4的内部顶壁上，且多个照射灯5和多个摄像头6分别位于对应栽培区域的上方，多个摄像头6用于分别采集不同阶段栽培植物的图像信息。

其中，可以理解的是，通过设置多个照射灯5分别位于对应栽培区域的上方，从而能够根据不同的栽培区域对应设置不同强度的灯光照射强度，例如在幼苗期，植物的光照需求相对较高。充足的光照可以帮助幼苗快速生长，增加茎叶的发育速度，提高抗病能力。此时，如果光照不足，可能会导致幼苗生长缓慢，茎叶细弱，甚至引发疾病。

然而，在壮苗期，植物对光照的需求会有所降低。这个阶段，植物的茎叶已经发育到一定程度，对光照的利用效率也会有所提高。因此，适当减少光照量并不会对植物的生长产生太大的影响。

根据具体情况进行合理调控，以满足植物在不同阶段对光照的需求，促进其健康生长。

驱动机构7设置在支撑台4上，且驱动机构7分别与旋转机构8和联动组件9啮合连接，驱动机构7用于驱动旋转机构8单向按照预设角度转动，同时驱动联动组件9定向移动，旋转机构8的一端连接在支撑组件1上，旋转机构8的另一端插入到联动组件9中，联动组件9远离旋转机构8的一端分别贯穿壳体2和十字隔板20并与栽培盘3固定连接，控制器10设置在壳体2上，且控制器10分别与照射灯5、摄像头6和驱动机构7相连，控制器10用于根据图像信息，对驱动机构7进行控制。

需要说明的是，该实例中所描述的控制器10可通过有线或者无线的方式与外部上位机进行通信，以接收上位机发送的指令，并根据该指令控制与之相连设备的运行，其中，控制器10可包括控制面板，且该控制面板上设有显示屏和功能按键，从而方便相关人员通过显示屏查看本植物栽培装置运行时的数据，以及方便通过输入按键对数据进行调整修改。

具体而言，利用多个摄像头6采集栽培盘3上各个栽培区域中植物图像信息，包括种子、幼苗、壮苗等等各个阶段的图像，并将图像信息发送给控制器10，其中，控制器10对收集到的图像进行预处理，如裁剪、缩放、归一化等操作，以使得模型能够更好地进行训练和预测，然后利用深度学习技术，如卷积神经网络等模型进行训练。在训练过程中，需要将图像数据输入到模型中，并使用标签数据对模型进行训练，以使得模型能够学会从图像中提取有用的特征，并能够准确地预测出植物无土栽培所处的阶段，例如，控制器10判断幼苗生产区域中的幼苗生长成壮苗，则控制器10控制驱动机构7运行，驱动机构7驱动旋转机构8和联动组件9运行，从而驱动栽培盘3既做旋转运动，又做上升运动，旋转运动用于驱动栽培盘3按照预设角度转动，使得原本幼苗生长区域中的幼苗从幼苗生长的浸泡区域转移到壮苗对应的浸泡区域，同时上升运动能够使得栽培盘3升高，避免植物根系刮碰到十字隔板20，造成植物根系损坏的情况出现。

同时在从幼苗生长的浸泡区域转移到壮苗对应的浸泡区域时，也从幼苗生长的照射区域转移到对应壮苗的照射区域，从而能够根据植物生长阶段对营养液成分和光照条件进行调整，为植物栽培提供更加科学、精准的培养环境，进而能够促进植物的健康生长。

在本申请的一个实施例中，如图1所示，支撑组件1可包括圆形板110、多个竖杆111和底板112。

其中，圆形板110设置在壳体2的下表面上，且圆形板110的中心呈镂空，多个竖杆111设置在圆形板110和底板112之间。

其中，可以理解的是，通过在圆形板110的中心呈镂空的设计，方便联动组件9的贯穿，且利用圆形板110、竖杆111和底板112配合能够对壳体2提高支撑。

在本申请的一个实施例中，如图4所示，驱动机构7可包括电机70、支撑架71、齿轮72、两个皮带轮73和第一锥形齿轮74。

其中，电机70和支撑架71分别设置在底板112上。

需要说明的是，该实施例中所描述的支撑架71由横杆和两个竖板组成，且横杆转动连接在两个竖板之间。

第一锥形齿轮74和一个皮带轮73分别设置在电机70的输出轴上，齿轮72和另一个皮带轮73分别固定在支撑架71上，且两个皮带轮73之间通过皮带传动连接。

需要说明的是，该实施例中所描述的电机70为步进电机，通过输入特定的脉冲信号，每个脉冲将使电机转动一个固定的步距角度，从而控制电机70的输出角度按照预设角度转动，其中，预设角度可根据实际情况转动。

具体地，控制器10判断幼苗生产区域中的幼苗生长成壮苗，则控制器10控制电机70运行，电机70的输出轴带动一个皮带轮73和第一锥形齿轮74转动，皮带轮73经皮带带动另一个皮带轮73转动，从而驱动齿板72转动。

在本申请的一个实施例中，如图4所示，旋转机构8可包括杆体80、第二锥形齿轮81、第一单向轴承82、第二单向轴承83。

其中，杆体80的一端转动连接在底板112上，杆体80的另一端插入到联动组件9中，且杆体80的外壁上开设有多个限位槽800，第二单向轴承83设置在底板112，且第二单向轴承83的内壁与杆体80的外壁固定连接，第二锥形齿轮81通过第一单向轴承82连接在杆体80的外壁上，且第二锥形齿轮81与第一锥形齿轮74啮合连接，第一单向轴承82和第二单向轴承83的转动方向相反。

需要说明的是，该实施例中所描述的第一单向轴承82和第二单向轴承83分别为单向轴承，即单向轴承是在一个方向上可以自由转动，而在另一个方向上锁死的一种轴承。

当驱动杆体80带动联动组件9转动时，电机70的输出轴带动第一锥形齿轮74转动，第一锥形齿轮74则带动第二锥形齿轮81转动，此时第一单向轴承82呈锁死状态，第二单向轴承83呈活动状态，即第二锥形齿轮81锁死，杆体80能够转动，则第一锥形齿轮74则带动第二锥形齿轮81转动，从而驱动杆体80带动联动组件9转动。

而当电机70反向转动，将联动组件9的高度恢复到初始位置，但联动组件9不能旋转，以保证栽培植物在对应的浸泡区域中，因此第一单向轴承82呈活动状态，第二单向轴承83呈锁死状态，则电机70反向转动驱动联动组件9下降时，第一锥形齿轮74与第二锥形齿轮81也在啮合转动，但由于第二单向轴承83呈锁死状态，则杆体80不转动，从而保证了联动组件9角度的稳定性。

为了进一步清楚说明上一实施例，在本申请的一个实施例中，如图4所示，第一锥形齿轮74的直径小于第二锥形齿轮81的直径，其中，可以理解的是，通过以上设计利用小齿轮带动大齿轮转动减速的原理，能够驱动杆体80缓慢转动，同时驱动联动组件9上升的速率大于杆体80转动的速率，从而先使得栽培盘3快速上升，缓慢转动，避免栽培盘3的根系高度还没有脱离浸泡区域而导致与十字隔板20撞击的情况发生，从而提高了栽培植物的存活性。

在本申请的一个实施例中，如图4和图5所示，联动组件9可包括套管90、限位块92和挡板93。

其中，套管90的内壁设置有多个限位块92，套管90的一端套设在杆体80的外壁上，套管90的另一端贯穿壳体2和十字隔板20并与栽培盘3固定连接，多个限位块92分别滑动在对应的限位槽800中，套管90内部设置有挡板93，挡板93与杆体80的顶端贴合。

其中，可以理解的是，通过设置挡板93能够与杆体80抵触，从而对套管90起到支撑的作用。

套管90的外壁上设置有多个连续的环槽91，且齿轮72与环槽91啮合。

具体地，通过电机70驱动齿轮72转动，齿轮72转动配合环槽91则能够驱动套管90上下移动，从而改变栽培盘3的高度。

在本申请的一个实施例中，如图2所示，十字隔板20中间位置设置有轴心孔，且轴心孔内壁上嵌入设置有多个万向滚珠(图中未示出)，套管90贯穿轴心孔，且套管90的外壁与多个万向滚珠贴合，其中，可以理解的是，通过设置多个万向滚珠能够对套管90起到限位的作用，从而保证套管90转动或者移动时的稳定性，同时万向滚珠还能够保证套管90转动或者移动时的流畅性。

综上，本申请实施例的植物栽培装置，能够根据植物生长阶段对营养液成分和光照条件进行调整，为植物栽培提供更加科学、精准的培养环境，从而能够促进植物的健康生长。

在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变形。

Claims (7)

1.一种植物栽培装置，其特征在于，包括支撑组件、壳体、栽培盘、支撑台、多个照射灯、多个摄像头、驱动机构、旋转机构、联动组件和控制器，其中，

所述壳体设置在所述支撑组件上；

所述壳体中设置有十字隔板，所述十字隔板用于将所述壳体分割成多个浸泡区域；

所述栽培盘布置在所述壳体中，且所述栽培盘上划分有多个栽培区域，且多个所述栽培区域与多个所述浸泡区域一一对应布置，所述栽培盘用于对不同阶段的植物进行栽培；

所述支撑台设置在所述壳体上；

多个所述照射灯和多个所述摄像头分别设置在所述支撑台的内部顶壁上，且多个所述照射灯和多个所述摄像头分别位于对应所述栽培区域的上方；

多个所述摄像头用于分别采集不同阶段栽培植物的图像信息；

所述驱动机构设置在所述支撑台上，且所述驱动机构分别与所述旋转机构和所述联动组件啮合连接，所述驱动机构用于驱动所述旋转机构单向按照预设角度转动，同时驱动所述联动组件定向移动；

所述旋转机构的一端连接在所述支撑组件上，所述旋转机构的另一端插入到所述联动组件中；

所述联动组件远离所述旋转机构的一端分别贯穿所述壳体和所述十字隔板并与所述栽培盘固定连接；

所述控制器设置在所述壳体上，且所述控制器分别与所述照射灯、所述摄像头和所述驱动机构相连，所述控制器用于根据所述图像信息，对所述驱动机构进行控制。

2.根据权利要求1所述的植物栽培装置，其特征在于，所述支撑组件包括圆形板、多个竖杆和底板，其中，

所述圆形板设置在所述壳体的下表面上，且所述圆形板的中心呈镂空；

多个所述竖杆设置在所述圆形板和所述底板之间。

3.根据权利要求2所述的植物栽培装置，其特征在于，所述驱动机构包括电机、支撑架、齿轮、两个皮带轮和第一锥形齿轮，其中，

所述电机和所述支撑架分别设置在所述底板上；

所述第一锥形齿轮和一个所述皮带轮分别设置在所述电机的输出轴上；

所述齿轮和另一个所述皮带轮分别固定在所述支撑架上，且两个所述皮带轮之间通过皮带传动连接。

4.根据权利要求3所述的植物栽培装置，其特征在于，所述旋转机构包括杆体、第二锥形齿轮、第一单向轴承、第二单向轴承，其中，

所述杆体的一端转动连接在所述底板上，所述杆体的另一端插入到所述联动组件中，且所述杆体的外壁上开设有多个限位槽；

所述第二单向轴承设置在所述底板，且所述第二单向轴承的内壁与所述杆体的外壁固定连接；

所述第二锥形齿轮通过第一单向轴承连接在所述杆体的外壁上，且所述第二锥形齿轮与所述第一锥形齿轮啮合连接；

所述第一单向轴承和所述第二单向轴承的转动方向相反。

5.根据权利要求4所述的植物栽培装置，其特征在于，所述第一锥形齿轮的直径小于所述第二锥形齿轮的直径。

6.根据权利要求4所述的植物栽培装置，其特征在于，所述联动组件包括套管、限位块和挡板，其中，

所述套管的内壁设置有多个限位块，所述套管的一端套设在所述杆体的外壁上，所述套管的另一端贯穿所述壳体和所述十字隔板并与所述栽培盘固定连接；

多个所述限位块分别滑动在对应的所述限位槽中；

所述套管内部设置有挡板，所述挡板与所述杆体的顶端贴合；

所述套管的外壁上设置有多个连续的环槽，且所述齿轮与所述环槽啮合。

7.根据权利要求6所述的植物栽培装置，其特征在于，所述十字隔板中间位置设置有轴心孔，且轴心孔内壁上嵌入设置有多个万向滚珠；

所述套管贯穿轴心孔，且所述套管的外壁与多个万向滚珠贴合。