JP2013150584A - Pollination apparatus, plant cultivation system, and plant-cultivation plant - Google Patents

Pollination apparatus, plant cultivation system, and plant-cultivation plant Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pollination apparatus capable of efficiently pollinating plants while reducing manual labor.SOLUTION: A pollination apparatus includes a detecting portion for detecting the pollination position of a plant based on a picked-up image of the plant, and a pollination operation portion performing a pollination operation for putting pollen grains on the detected pollination position.

Description

本発明は、受粉装置、植物栽培システム、及び植物栽培プラントに関する。   The present invention relates to a pollination device, a plant cultivation system, and a plant cultivation plant.

植物栽培プラント(植物工場)における植物栽培システムは、栽培作業による負荷を低減し、植物の供給を安定化することができるものとして注目されている(例えば、特許文献1、非特許文献1参照)。   A plant cultivation system in a plant cultivation plant (plant factory) is attracting attention as being capable of reducing the load caused by cultivation work and stabilizing the supply of plants (for example, see Patent Document 1 and Non-Patent Document 1). .

実開平5−17505号公報Japanese Utility Model Publication No. 5-17505

仁科 弘重、「地域拠点型”知的太陽光植物工場”の進展」、日本学術会議、公開シンポジウム「知能的太陽光植物工場」、2009年7月3日。Hiroshige Nishina, “Progress of“ Regional Base Type Intelligent Solar Plant Factory ””, Science Council of Japan, Public Symposium “Intelligent Solar Plant Plant”, July 3, 2009.

例えば、植物栽培プラントにおいては、栽培環境を制御できるような閉ざされた空間の施設内で植物の栽培が行われている。この場合、自然受粉が困難であるため、人手による受粉が行われている場合がある。また、屋外の空間における植物の栽培においても、確実に受粉させるためや品種改良のために人手による受粉が行われる場合もある。
しかしながら、植物の栽培において人手により受粉させる場合、手作業により植物の一花毎のめしべに花粉を着けていく必要があるため、過大な労力と時間とを要する。更に、受粉済みであるか否かの受粉状態を後から判別することが困難であるため、一度受粉させた後に再度受粉させてしまうことにより労力と時間とのロスが生じたり、花粉の着け忘れが生じたりするという問題がある。
For example, in a plant cultivation plant, plants are cultivated in a facility in a closed space where the cultivation environment can be controlled. In this case, since natural pollination is difficult, manual pollination may be performed. Also, in plant cultivation in an outdoor space, manual pollination may be performed to ensure pollination or to improve the variety.
However, when pollinating by hand in plant cultivation, it is necessary to put pollen on the pistil of each flower of the plant by manual work, which requires excessive labor and time. Furthermore, since it is difficult to determine the pollination state of whether or not pollination has been completed later, loss of labor and time may occur due to pollination after pollination once, forgetting to wear pollen There is a problem that occurs.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、人手による労力を低減して効率よく植物に受粉させることができる受粉装置、植物栽培システム、及び植物栽培プラントを提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a pollination apparatus, a plant cultivation system, and a plant cultivation plant that can efficiently pollinate a plant with reduced manual labor. There is.

上述した課題を解決するために、本発明は、撮像された植物の画像に基づいて前記植物の受粉位置を検出する検出部と、前記検出された受粉位置に対して花粉を付着させる受粉動作をする受粉動作部と、を備えることを特徴とする受粉装置である。   In order to solve the problems described above, the present invention includes a detection unit that detects a pollination position of the plant based on a captured image of the plant, and a pollination operation for attaching pollen to the detected pollination position. And a pollination operation unit.

また、本発明は、上述の受粉装置を備えることを特徴とする植物栽培システムである。   Moreover, this invention is a plant cultivation system provided with the above-mentioned pollination apparatus.

また、本発明は、上述の植物栽培システムを備えることを特徴とする植物栽培プラントである。   Moreover, this invention is a plant cultivation plant provided with the above-mentioned plant cultivation system.

この発明によれば、人手による労力を低減して効率よく植物に受粉させることができる。   According to the present invention, it is possible to efficiently pollinate a plant by reducing manual labor.

本発明の一実施形態による植物栽培プラントの概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the plant cultivation plant by one Embodiment of this invention. 本実施形態における移動型検出装置を示す図である。It is a figure which shows the mobile detection apparatus in this embodiment. 本実施形態における植物栽培システムの構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the plant cultivation system in this embodiment. 本実施形態における植物の収穫時期の制御を示す図である。It is a figure which shows control of the harvest time of the plant in this embodiment. 本実施形態において検出対象となる花と実の位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the flower used as a detection target and a fruit in this embodiment. 本実施形態において検出対象となる実の成熟度の検出を説明する図である。It is a figure explaining detection of the actual maturity level used as a candidate for detection in this embodiment. 本実施形態において検出対象となる葉の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the leaf used as detection object in this embodiment. 本実施形態における移動型受粉装置を示す図である。It is a figure which shows the movement type pollination apparatus in this embodiment. 本実施形態における移動型受粉装置の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the mobile pollination apparatus in this embodiment. 本実施形態における受粉動作の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the pollination operation | movement in this embodiment. 受粉位置を検出する例を示す図である。It is a figure which shows the example which detects a pollination position. 受粉位置を検出する別の例を示す図である。It is a figure which shows another example which detects a pollination position. 受粉位置を異なる位置から撮像して得られる複数の画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the several image obtained by imaging a pollination position from a different position. エンドイフェクタ部における受粉動作の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the pollination operation | movement in an end effector part. エンドイフェクタ部における受粉動作の別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the pollination operation | movement in an end effector part. 植物にICタグが取り付けられている場合の位置検出の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of a position detection in case the IC tag is attached to the plant.

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態による植物栽培プラント4の概要を示す図である。図1(a)は、その断面図を示し、図1(b)は、その平面図を示す。
植物栽培プラント4は、植物栽培システム1(図3)を備え、植物の栽培を行う設備である。
図1に示すように、植物栽培プラント4は、植物栽培用の育成床6と、育成床6を外気空間7と隔てるために囲うプラント囲い8と、育成床6で植生される植物9に光を照射するランプ10とを備えている。植物栽培プラント雰囲気調整装置2はプラント囲い8の内側空間13の雰囲気を調整するものである。育成床6は、図示の例では土の床であるが、不図示の液肥循環装置を備える水耕栽培用の水耕床であってもよい。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a plant cultivation plant 4 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A shows a cross-sectional view thereof, and FIG. 1B shows a plan view thereof.
The plant cultivation plant 4 includes a plant cultivation system 1 (FIG. 3) and is a facility for cultivating plants.
As shown in FIG. 1, the plant cultivation plant 4 irradiates a plant floor 8 for plant cultivation, a plant enclosure 8 that surrounds the plant floor 6 to separate the outside air space 7, and a plant 9 that is vegetated on the plant floor 6. Is provided. The plant cultivation plant atmosphere adjusting device 2 adjusts the atmosphere of the inner space 13 of the plant enclosure 8. The growth floor 6 is a soil floor in the illustrated example, but may be a hydroponics floor for hydroponics provided with a liquid fertilizer circulation device (not shown).

プラント囲い8は、育成床6の周辺を外気空間7と隔てて、栽培される植物に適した雰囲気に保つためのものである。ランプ10は、図示の例ではプラント囲い8の内部に設置されている。   The plant enclosure 8 is for maintaining the atmosphere suitable for the plant cultivated by separating the periphery of the growth floor 6 from the outside air space 7. The lamp 10 is installed inside the plant enclosure 8 in the illustrated example.

さらに、植物栽培プラント4はプラント囲い8の内部に、所定条件に調整された空気を供給するための空調機12を備える。通常、空調機12は内側空間13から吸入口16を通じて空気を取り込んで、調整し、排出口18から内側空間13に戻す。   Furthermore, the plant cultivation plant 4 includes an air conditioner 12 for supplying air adjusted to a predetermined condition inside the plant enclosure 8. Normally, the air conditioner 12 takes air from the inner space 13 through the suction port 16, adjusts it, and returns it from the discharge port 18 to the inner space 13.

植物栽培プラント雰囲気調整装置2においては、ランプ10がランプ囲い20で囲われている。ランプ囲い20の壁の少なくとも一部は透明である。ランプ囲い20には、ランプ囲い20の内側と、内側空間13及び外気空間7とを選択的に導通する一の管路22が接続されている。また、ランプ囲い20には、ランプ囲い20の内側と、内側空間13及び外気空間7とを選択的に導通する他の管路24が接続されている。即ち、一の管路22は二股管26の根元で分岐し、二股管26の一方が内側空間13に通じ、他方が外気空間7に通じている。他の管路24は二股管28の根元で分岐し、二股管28の一方が内側空間13に通じ、他方が外気空間7に通じている。二股管26、28の根元には2方切り替え弁部30、32がそれぞれ設けられている。   In the plant cultivation plant atmosphere adjusting device 2, the lamp 10 is surrounded by a lamp enclosure 20. At least a part of the wall of the lamp enclosure 20 is transparent. Connected to the lamp enclosure 20 is one conduit 22 that selectively connects the inside of the lamp enclosure 20 to the inner space 13 and the outside air space 7. The lamp enclosure 20 is connected to another duct 24 that selectively connects the inside of the lamp enclosure 20 to the inner space 13 and the outside air space 7. That is, one pipe line 22 branches off at the base of the bifurcated pipe 26, and one of the bifurcated pipes 26 communicates with the inner space 13 and the other communicates with the outside air space 7. The other duct 24 branches off at the base of the bifurcated pipe 28, and one of the bifurcated pipes 28 communicates with the inner space 13 and the other communicates with the outside air space 7. Two-way switching valve portions 30 and 32 are provided at the roots of the bifurcated tubes 26 and 28, respectively.

外気空間7の温度が内側空間13の設定温度より高いときには、一の管路22、他の管路24とも、外気空間7に通ずるように2方切り替え弁部30、32で設定する。外気空間7の温度が内側空間13の設定温度より低いときには、一の管路22、他の管路24とも、内側空間13に通ずるように2方切り替え弁部30、32で設定する。   When the temperature of the outside air space 7 is higher than the set temperature of the inner space 13, both the one pipe line 22 and the other pipe line 24 are set by the two-way switching valve portions 30 and 32 so as to communicate with the outside air space 7. When the temperature of the outside air space 7 is lower than the set temperature of the inner space 13, both the one pipe line 22 and the other pipe line 24 are set by the two-way switching valve portions 30 and 32 so as to communicate with the inner space 13.

この選択的な設定により、外気空間7の温度が内側空間13の設定温度より高いときには、空気が外気空間7から取り込まれ、空気が一の管路22、ランプ囲い20、他の管路24をこの順に経由して矢印Aの方向に進行して再び外気空間7に放出されるので、ランプ10がこの空気で冷却される。また、ランプ10の熱で暖められた空気が内側空間13に流入することがない。従って、ランプ10の熱による空調機12の冷房負荷の増大を防ぎ、空調負荷が軽減される。   With this selective setting, when the temperature of the outside air space 7 is higher than the set temperature of the inner space 13, air is taken in from the outside air space 7, and the air passes through the one pipe line 22, the lamp enclosure 20, and the other pipe line 24. The lamp 10 is cooled by this air because it proceeds in the direction of the arrow A through this order and is discharged again into the outside air space 7. Further, the air heated by the heat of the lamp 10 does not flow into the inner space 13. Therefore, an increase in the cooling load of the air conditioner 12 due to the heat of the lamp 10 is prevented, and the air conditioning load is reduced.

また、選択的な設定により、外気空間7の温度が内側空間13の設定温度より低いときには、空気が内側空間13から取り込まれ、空気が一の管路22、ランプ囲い20、他の管路24をこの順に経由して矢印Bの方向に進行して再び内側空間13に放出されるので、ランプ10がこの空気で冷却されるとともにランプ10の熱で暖められた空気が内側空間13に還流する。従って、ランプ10の熱により空調機12の暖房負荷を軽減することができる。
なお、一の管路22には、空気を矢印A或いは矢印Bの方向に送風するためのファンのような送風手段36が備えられている。
また、図1(b)に示すように、プラント囲い8の内側空間13は、隔壁38によって分割され、内側空間13−1と13−2とに分かれている。内側空間13−1と13−2とのそれぞれが、異なる環境条件に設定することができる。また、隔壁38の一部には、内側空間13−1と13−2とを行き来することが可能な開閉式の通路が設けられている。
植物9が栽培されている育成床6の間の通路では、移動型検出装置40が自走して植物9の状態を検出し、また、移動型受粉装置60(受粉装置)が自走して、植物9の受粉位置を検出し、検出した受粉位置に花粉を付着させる受粉動作をする。
Further, by selective setting, when the temperature of the outside air space 7 is lower than the set temperature of the inner space 13, air is taken in from the inner space 13, and the air is one conduit 22, the lamp enclosure 20, and the other conduit 24. Since the lamp 10 is cooled by this air and the air warmed by the heat of the lamp 10 returns to the inner space 13. . Therefore, the heating load of the air conditioner 12 can be reduced by the heat of the lamp 10.
Note that one duct 22 is provided with a blowing means 36 such as a fan for blowing air in the direction of arrow A or arrow B.
Moreover, as shown in FIG.1 (b), the inner space 13 of the plant enclosure 8 is divided | segmented by the partition 38, and is divided into inner space 13-1 and 13-2. Each of the inner spaces 13-1 and 13-2 can be set to different environmental conditions. In addition, a part of the partition wall 38 is provided with an openable / closable passage capable of moving back and forth between the inner spaces 13-1 and 13-2.
In the passage between the breeding beds 6 where the plants 9 are cultivated, the mobile detection device 40 self-propels to detect the state of the plant 9, and the mobile pollination device 60 (pollination device) self-propels. The pollination position of the plant 9 is detected, and the pollination operation is performed to attach pollen to the detected pollination position.

[植物の育成状況の管理]
最初に、植物栽培プラント4において、移動型検出装置40が移動しながら、植物の状態を検出する場合を例示する。
[Management of plant growth status]
First, in the plant cultivation plant 4, the case where the state of the plant is detected while the mobile detection device 40 moves is illustrated.

図2を参照し、植物栽培プラント4における植物の状態を検出する移動型検出装置40を示す。
図2は、本実施形態における移動型検出装置40を示す図である。
移動型検出装置40は、移動型車両本体41を台車とする。移動型車両本体41は、移動手段とする車輪41Wを備え、駆動部(不図示)から供給される動力により移動する。
移動型車両本体41の上面には、鉛直軸を中心として回転自在に支持されるブラケット42Bが設けられる。そのブラケット42Bには、アーム部42が設けられ、ブラケット42Bは、アーム部42を前後方向に転動自在に支持している。また、図2に示すように、移動型検出装置40が、連続して接続される複数のアーム部42(42−1、42−2、42−3、42−4)を備え、アーム部42の移動型車両本体41と反対側の先端には、撮像部300が設けられている。
With reference to FIG. 2, the mobile detection apparatus 40 which detects the state of the plant in the plant cultivation plant 4 is shown.
FIG. 2 is a diagram showing the mobile detection device 40 in the present embodiment.
The mobile detection device 40 uses the mobile vehicle body 41 as a carriage. The mobile vehicle body 41 includes wheels 41W serving as moving means, and moves by power supplied from a drive unit (not shown).
On the upper surface of the movable vehicle body 41, a bracket 42B is provided that is supported rotatably about a vertical axis. The bracket 42B is provided with an arm portion 42, and the bracket 42B supports the arm portion 42 so as to roll freely in the front-rear direction. As shown in FIG. 2, the mobile detection device 40 includes a plurality of arm portions 42 (42-1, 42-2, 42-3, and 42-4) that are connected in series, and the arm portion 42. An imaging unit 300 is provided at the tip opposite to the movable vehicle body 41.

移動型検出装置40は、アーム部42、撮像部300、移動型検出装置40の制御部(不図示)を機能させ、自走可能とする電源部(不図示)を備えている。
移動型検出装置40の制御部は、移動型車両本体41の移動制御、アーム部42を要求に応じて駆動して、撮像部300の位置及び方向を定める駆動制御、撮像部300を機能させる撮像制御、撮像した画像情報に基づいて検出処理、処理結果などを通信する通信制御などを行う。
移動型検出装置40は、植物栽培プラント4(図1)において栽培される植物9(図1)の状態を移動しながら検出する。
また、移動型検出装置40は、移動型車両本体41の代わりに固定的に設けられた台座であってもよい。
The mobile detection device 40 includes a power supply unit (not shown) that allows the arm unit 42, the imaging unit 300, and the control unit (not shown) of the mobile detection device 40 to function and to be able to run on its own.
The control unit of the mobile detection device 40 controls the movement of the mobile vehicle main body 41, drives the arm unit 42 as required, drives to determine the position and direction of the imaging unit 300, and causes the imaging unit 300 to function. Control, communication control for communicating detection processing, processing results, and the like based on captured image information are performed.
The mobile detection device 40 detects the state of the plant 9 (FIG. 1) cultivated in the plant cultivation plant 4 (FIG. 1) while moving.
The mobile detection device 40 may be a pedestal provided in place of the mobile vehicle body 41.

次に、図3を参照し、植物、すなわち農作物の栽培を制御する植物栽培システムの概要について説明する。
図3は、本実施形態における植物栽培システム1の構成の一例を示す概略ブロック図である。
植物栽培システム1は、栽培する植物を収穫して出荷されるまでの工程において、育成環境などの環境条件について制御を施すことにより収穫時期を制御して、収穫予定時期の収穫量を高めることができる。
収穫予定時期の収穫量を高めるには、発芽から収穫までの各工程で、植物の成長を管理する直接的な制御と、間接的な制御とがある。
直接的な制御とは、間引き、剪定などにより植物自体を加工することなどが含まれる。
また、間接的な制御とは、各種環境条件の設定を行うことなどが含まれる。
植物栽培システム1は、植物と、その植物を栽培する環境を制御対象として、その植物の育成状況、収穫時期などを最適化して、収穫予定時期の収穫量を増加するように制御する。
Next, with reference to FIG. 3, the outline | summary of the plant cultivation system which controls cultivation of a plant, ie, agricultural crops, is demonstrated.
FIG. 3 is a schematic block diagram illustrating an example of the configuration of the plant cultivation system 1 in the present embodiment.
The plant cultivation system 1 controls the harvesting time by controlling environmental conditions such as the growing environment in the process from harvesting and shipping the plant to be cultivated, thereby increasing the yield at the scheduled harvesting time. it can.
In order to increase the harvest amount at the scheduled harvest time, there are direct control for managing plant growth and indirect control in each process from germination to harvest.
Direct control includes processing the plant itself by thinning, pruning, or the like.
The indirect control includes setting various environmental conditions.
The plant cultivation system 1 controls the plant and the environment in which the plant is cultivated as an object to be controlled, and optimizes the growing state of the plant, the harvesting time, and the like so as to increase the harvest amount at the scheduled harvesting time.

本実施形態に示す植物栽培システム1では、植物の栽培環境を制御対象として、モデル化することにより、それぞれの栽培工程の制御を容易化する。
その制御にあたり、植物自体を直接的な方法だけで完全に制御しきれないこと、屋内環境であったとしても、バラツキがなくなるように環境の均一性を確保することが困難であることなどが、制御を困難とする要因となる。また、成長度合いが植物の個体差に依存することや、同一の個体内であっても、実の収穫時期がバラツクことにより、制御を困難とする要因となっている。
本実施形態では、その制御対象をモデル化し、制御を困難とする要因を外乱として捉え、育成状況に応じて、そのモデルを最適化することにより、収穫予定時期の収穫量を確保する制御を容易にする。
このような植物栽培システムの構成例について説明する。
In the plant cultivation system 1 shown in this embodiment, control of each cultivation process is facilitated by modeling the plant cultivation environment as a control target.
In that control, the plant itself cannot be completely controlled by a direct method, and even in an indoor environment, it is difficult to ensure the uniformity of the environment so that there is no variation, It becomes a factor which makes control difficult. In addition, the degree of growth depends on individual differences between plants, and even within the same individual, the actual harvest time varies, which makes it difficult to control.
In this embodiment, the control target is modeled, the factors that make the control difficult are regarded as disturbances, and the model is optimized according to the growth situation, thereby making it easy to control the amount of harvest at the scheduled harvest time. To.
A configuration example of such a plant cultivation system will be described.

この図3に示される植物栽培システム1は、例えば、制御対象部100、判定部200、撮像部300、撮像位置移動部400、プラント制御部500、及び、移動型受粉装置60(受粉装置)を備えている。   The plant cultivation system 1 illustrated in FIG. 3 includes, for example, a control target unit 100, a determination unit 200, an imaging unit 300, an imaging position moving unit 400, a plant control unit 500, and a mobile pollination device 60 (pollination device). I have.

制御対象部100は、管理対象である植物9と、植物9の育成環境を制御する環境駆動部120を備えている。
植物9は、発芽後の葉、茎、花・実、及び根の状態によって育成状況を判定できる。その育成状況は、基準時(発芽時など)からの経過時間に関係付けて判定することができる。
例えば、葉の状態による判定では、葉の枚数、1枚の葉の大きさ、生い茂った葉の投影面積、しおれ具合(角度、縦横比)などがあげられる。茎の状態による判定では、背丈、枝の張り具合、太さなどがあげられる。花・実の状態による判定では、数、密度、配置、花の開花状態、実の成熟度などがあげられる。根の状態による判定では、長さ、広がり具合などがあげられる。
The control target unit 100 includes a plant 9 to be managed and an environment driving unit 120 that controls the growing environment of the plant 9.
The plant 9 can determine the growth status based on the state of leaves, stems, flowers / fruits, and roots after germination. The growth status can be determined in relation to the elapsed time from the reference time (eg, germination).
For example, in the determination based on the leaf state, the number of leaves, the size of the leaf, the projected area of the overgrown leaf, the wilting condition (angle, aspect ratio), and the like can be given. In the judgment based on the state of the stem, the height, the condition of the branch, the thickness, and the like can be given. In the determination based on the state of the flower / fruit, the number, density, arrangement, flowering state, fruit maturity, and the like can be given. In the determination based on the state of the root, the length, the extent of spread, and the like can be given.

環境駆動部120は、プラント制御部500から供給される環境制御量に応じて、植物が栽培される育成環境を制御する。ここで、育成環境とは、例えば、植物9に供給される光に関する条件、空気に関する条件、水に関する条件、又は、肥料に関する条件等に基づく環境である。光に関する条件としては、植物9に供給される光の光量、又は、波長等の条件があり、空気に関する条件としては、植物9の周囲の温度、湿度、風量、及び、二酸化炭素濃度等の条件がある。また、水に関する条件としては、植物9に供給される水の水量、又は、水温等の条件があり、肥料に関する条件としては、植物9に供給される水に含まれる養分濃度等の条件がある。
環境駆動部120は、光制御部121、空調設備122、二酸化炭素処理部123及び水調整設備124を備えている。
The environment driving unit 120 controls the growing environment where the plant is cultivated according to the amount of environment control supplied from the plant control unit 500. Here, the growing environment is, for example, an environment based on conditions relating to light supplied to the plant 9, conditions relating to air, conditions relating to water, conditions relating to fertilizer, and the like. Conditions relating to light include conditions such as the amount of light supplied to the plant 9 or wavelength, and conditions relating to air include conditions such as the ambient temperature, humidity, air volume, and carbon dioxide concentration of the plant 9. There is. Moreover, as conditions regarding water, there are conditions such as the amount of water supplied to the plant 9 or water temperature, and as conditions regarding fertilizer, there are conditions such as the concentration of nutrients contained in the water supplied to the plant 9. .
The environment driving unit 120 includes a light control unit 121, an air conditioning facility 122, a carbon dioxide processing unit 123, and a water adjustment facility 124.

光制御部121は、発光部又は遮光部を含み、植物9に与える光の光量又は波長を制御する。一般的な植物9は、適当な光の強度及び照射時間に依存する光の量により光合成が行われ、成長が促進される。また、植物9の好日性を利用して、光の照射方向を制御して、植物9の成長する方向を制御する。また、光制御部121は、太陽などの自然光と異なり、特定の波長を制限して与えることにより、特定の成長を促進させる。
例えば、発光波長を制限できる発光部としては、発光ダイオード、高圧ネオンランプなどがある。遮光部によって波長を制限する場合には、波長選択性のフィルターを用いる。
The light control unit 121 includes a light emitting unit or a light shielding unit, and controls the light amount or wavelength of light given to the plant 9. The general plant 9 is subjected to photosynthesis by the amount of light depending on appropriate light intensity and irradiation time, and growth is promoted. Moreover, the irradiation direction of light is controlled using the circadian nature of the plant 9, and the growth direction of the plant 9 is controlled. Moreover, unlike natural light such as the sun, the light control unit 121 promotes specific growth by limiting and giving a specific wavelength.
For example, light emitting units that can limit the emission wavelength include light emitting diodes and high pressure neon lamps. When the wavelength is limited by the light shielding portion, a wavelength selective filter is used.

空調設備122は、植物9が置かれている周囲温度、湿度、及び、風量を制御する。
十分な容量の空気を、適正な周囲温度、湿度、及び、風量に制御して与えることにより、植物9の成長にダメージを与えることなく成長を促進させることができる。
二酸化炭素処理部123は、空調設備122によって管理されている空気中の二酸化炭素濃度を制御する。適正量の二酸化炭素濃度を維持することにより、光合成を促進させることができる。二酸化炭素処理部123は、単に二酸化炭素を発生させるのではなく、他の設備が発生した二酸化炭素を再利用してもよい。
The air conditioner 122 controls the ambient temperature, humidity, and air volume where the plant 9 is placed.
Growth can be promoted without damaging the growth of the plant 9 by providing a sufficient volume of air while controlling the air to an appropriate ambient temperature, humidity, and air volume.
The carbon dioxide processing unit 123 controls the carbon dioxide concentration in the air managed by the air conditioning equipment 122. Photosynthesis can be promoted by maintaining an appropriate amount of carbon dioxide. The carbon dioxide processing unit 123 does not simply generate carbon dioxide, but may reuse carbon dioxide generated by other equipment.

水調整設備124は、植物9に給水する水量、水温、及び、養分濃度のうちから、少なくとも1つを制御する。特に水耕栽培である場合、水温及び養分濃度は大事な管理項目である。
このように、植物栽培システム1では、環境駆動部120を備えることにより、屋外環境の変化を遮蔽して、人工環境の元で栽培環境を構築する形態と、屋外環境の変化も利用しつつ、適切な環境を補助的に構築する管理支援型の栽培環境とする形態のいずれにも適用可能である。いずれの形態を採用するかは、栽培する植物の種別、栽培時期、成長過程、施設が置かれた環境などの条件により適宜選択される。
例えば、発芽から所定の期間は、人工光を用いて連続照射することにより、成長が促進される植物があることが知られている。また、照射する波長を選択することにより、成長量を制御して目的の成長を促進させることを可能とする。
また、環境駆動部120は、内側空間13−1と13−2との育成環境それぞれを、プラント制御部500から供給されるそれぞれの内側空間に対応する環境制御量に応じて、それぞれ制御することができる。すなわち、環境駆動部120は、内側空間13−1と13−2とのそれぞれを互いに異なる育成環境に制御することができる。
The water conditioning facility 124 controls at least one of the amount of water supplied to the plant 9, the water temperature, and the nutrient concentration. Especially in the case of hydroponics, water temperature and nutrient concentration are important management items.
Thus, in the plant cultivation system 1, by providing the environment driving unit 120, while shielding the change of the outdoor environment, and using the form of building the cultivation environment under the artificial environment and the change of the outdoor environment, The present invention can be applied to any management support type cultivation environment in which an appropriate environment is supplementarily constructed. Which form is adopted is appropriately selected according to conditions such as the type of plant to be cultivated, the cultivation period, the growth process, and the environment in which the facility is placed.
For example, it is known that there is a plant whose growth is promoted by continuous irradiation using artificial light for a predetermined period from germination. In addition, by selecting the wavelength to be irradiated, it is possible to control the growth amount and promote the target growth.
In addition, the environment driving unit 120 controls each of the growing environments of the inner spaces 13-1 and 13-2 according to the environmental control amount corresponding to each inner space supplied from the plant control unit 500. Can do. That is, the environment driving unit 120 can control each of the inner spaces 13-1 and 13-2 to have different growth environments.

判定部200は、撮像部300によって撮像された画像情報と、植物9の育成モデルとに基づいて、植物9の育成状況を判定する。
判定部200は、検出部210、育成モデル部220、状況記憶部230(記憶部)、及び、育成状況判定部240を備えている。
検出部210は、撮像された植物9の画像情報から、該植物9の育成状況を検出し、該画像情報と該育成状況を状況記憶部230に記憶させる。
また、検出部210は、撮像された植物9の画像情報と、その画像を撮像した位置情報から、その画像情報に含まれる植物9の特徴点の位置又は植物9の位置を検出し、検出した位置情報と撮像した時間情報とを、状況記憶部230に記憶される画像情報に関連づけて記憶する。
育成モデル部220は、複数の育成モデルを備える。育成モデル部220に設定される複数の育成モデルは、例えば、基準時(発芽時など)からの経過時間と植物9の育成状況とを関連づける、経過時間による育成状況モデル221(第1育成モデル)、花が成実した時の実の位置を推定した、花の位置に対する実の配置モデル222(第2育成モデル)、及び、大きさ、形又は色を基準とするパターンを用いて、検出する対象の特徴を抽出し、収穫時期を判定する収穫時期判定モデル223(第3育成モデル)を含む。
The determination unit 200 determines the growth status of the plant 9 based on the image information captured by the imaging unit 300 and the growth model of the plant 9.
The determination unit 200 includes a detection unit 210, a growth model unit 220, a situation storage unit 230 (storage unit), and a growth situation determination unit 240.
The detection unit 210 detects the growth status of the plant 9 from the imaged image information of the plant 9, and stores the image information and the growth status in the status storage unit 230.
The detection unit 210 detects and detects the position of the feature point of the plant 9 or the position of the plant 9 included in the image information from the image information of the captured plant 9 and the position information of the image. The positional information and the captured time information are stored in association with the image information stored in the status storage unit 230.
The training model unit 220 includes a plurality of training models. The plurality of breeding models set in the breeding model unit 220 are, for example, a breeding situation model 221 (first breeding model) based on an elapsed time that associates an elapsed time from a reference time (such as germination) with the breeding situation of the plant 9. An object to be detected using an actual arrangement model 222 (second breeding model) with respect to the position of the flower and a pattern based on the size, shape or color, in which the actual position when the flower has grown is estimated Are extracted, and a harvest time determination model 223 (third breeding model) for determining the harvest time is included.

状況記憶部230は、植物9の画像情報、育成状況、画像情報に含まれる植物9の特徴点の位置情報又は植物9の位置情報、及び、撮像した時間情報を関連づけて記憶する。
育成状況判定部240は、記憶された画像情報と育成状況との少なくとも一方を用いて、植物9の育成モデルに基づいて育成状況を判定する。
育成状況判定部240は、育成モデル部220に含まれる、経過時間による育成状況モデル221(第1育成モデル)、花の位置に対する実の配置モデル222(第2育成モデル)、及び、収穫時期判定モデル223(第3育成モデル)の少なくとも一つを基準として、植物9の育成状況を判定する。
The situation storage unit 230 stores the image information of the plant 9, the growth situation, the position information of the feature point of the plant 9 or the position information of the plant 9 included in the image information, and the captured time information in association with each other.
The growth status determination unit 240 determines the growth status based on the growth model of the plant 9 using at least one of the stored image information and the growth status.
The breeding situation determination unit 240 includes a breeding situation model 221 (first breeding model) based on elapsed time, an actual arrangement model 222 (second breeding model) with respect to the position of the flower, and a harvest time judgment included in the breeding model unit 220. The growth status of the plant 9 is determined based on at least one of the models 223 (third growth model).

撮像部300は、植物9(と該植物9の周囲の状況)を撮像し、画像情報を生成する。
撮像部300は、CCD(Charge Coupled Device)又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサなどを搭載した撮像装置、及び、撮像用の補助光の発光装置を備えている。
撮像部300は、撮像位置移動部400に含まれる移動型検出装置40(図2)が備えるアーム部42の先端部に搭載される。アーム部42の先端部の動きに応じて、撮像位置が変更され、被写体である植物9との相対位置が変化する。また、アーム部42の先端部に設けられた旋回台に撮像部300が搭載され、旋回台の制御により任意の方向に旋回可能となる。これらの制御を組み合わせることにより、撮像部300は、任意の位置、任意の方向から植物9を撮像することが可能となる。
The imaging unit 300 images the plant 9 (and the situation around the plant 9), and generates image information.
The imaging unit 300 includes an imaging device on which a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor is mounted, and a light emitting device for auxiliary light for imaging.
The imaging unit 300 is mounted on the distal end portion of the arm unit 42 included in the movable detection device 40 (FIG. 2) included in the imaging position moving unit 400. The imaging position is changed according to the movement of the tip of the arm part 42, and the relative position with respect to the plant 9 as the subject changes. In addition, the imaging unit 300 is mounted on a swivel provided at the tip of the arm unit 42, and can be swung in an arbitrary direction by controlling the swivel. By combining these controls, the imaging unit 300 can image the plant 9 from an arbitrary position and an arbitrary direction.

撮像位置移動部400は、指示された位置まで撮像部300が撮像する位置を移動させて、植物9を指示された方向から撮像可能とする。
撮像位置移動部400は、撮像する位置を移動させる移動型検出装置40(図2)を備え、移動型検出装置40(図2)には(多関節型の)アーム部42(ロボットアーム)が設けられる。
そのアーム部42の先端には、撮像部300に被写体からの光を導く光学系が設けられており、撮像位置移動部400は、その光学系の光軸を指示された方向に転回させる。
The imaging position moving unit 400 moves the position captured by the imaging unit 300 to the instructed position so that the plant 9 can be imaged from the instructed direction.
The imaging position moving unit 400 includes a movable detection device 40 (FIG. 2) that moves the imaging position. The movable detection device 40 (FIG. 2) includes an (articulated) arm unit 42 (robot arm). Provided.
An optical system that guides light from the subject to the imaging unit 300 is provided at the tip of the arm unit 42, and the imaging position moving unit 400 rotates the optical axis of the optical system in a designated direction.

移動型受粉装置60は、プラント制御部500からの指令に基づいて、植物9の受粉位置に花粉を付着させる受粉動作をする。例えば、移動型受粉装置60は、自走可能な移動手段を備えており、必要に応じて植物栽培プラント4内を移動する。   The mobile pollination device 60 performs a pollination operation for attaching pollen to the pollination position of the plant 9 based on a command from the plant control unit 500. For example, the mobile pollination device 60 includes a moving means capable of self-running, and moves within the plant cultivation plant 4 as necessary.

プラント制御部500は、撮像位置移動部400によって移動した位置から撮像された植物9の画像情報に基づいて、植物9の育成モデルを基準として育成状況を判定した結果に従って、植物9の育成環境を制御する。
プラント制御部500は、育成モデル生成部510、環境制御部520、位置制御部530(撮像位置制御部)、生産計画設計部540、収穫計画設計部550、剪定計画設計部570、受粉計画設計部580、及び、受粉指令部590を備えている。
育成モデル生成部510は、育成モデルを画像情報に基づいて生成し、育成モデル部220に保持される育成モデルを更新する。
育成モデル生成部510は、画像情報から生成された育成状況によって第1育成モデルを決定する第1モデル生成部、画像情報から開花時の花の位置を検出し第2育成モデルを生成する第2モデル生成部、画像情報から収穫時期を判定する第3育成モデルを生成する第3モデル生成部を備えている。
The plant control unit 500 determines the growing environment of the plant 9 according to the result of determining the growing state based on the growing model of the plant 9 based on the image information of the plant 9 captured from the position moved by the imaging position moving unit 400. Control.
The plant control unit 500 includes a growth model generation unit 510, an environment control unit 520, a position control unit 530 (imaging position control unit), a production plan design unit 540, a harvest plan design unit 550, a pruning plan design unit 570, and a pollination plan design unit. 580 and a pollination command unit 590 are provided.
The training model generation unit 510 generates a training model based on the image information, and updates the training model held in the training model unit 220.
The growth model generation unit 510 is a first model generation unit that determines the first growth model according to the growth status generated from the image information, and a second model that detects the position of the flower at the time of flowering from the image information and generates a second growth model. The model generation unit includes a third model generation unit that generates a third breeding model for determining the harvest time from the image information.

環境制御部520は、判定された育成状況に応じて育成環境を制御する環境制御量を生成する。例えば、環境制御部520は、判定された育成状況に応じて植物9に与える光を制御する場合には、光制御部121によって、植物9に与える光の光量又は波長を制御する。環境制御部520は、判定された育成状況に応じて植物9に与える二酸化炭素濃度を制御する場合には、二酸化炭素処理部123によって、植物9が置かれている二酸化炭素濃度を制御する。環境制御部520は、判定された育成状況に応じて植物9に与える空気を制御する場合には、空調設備122によって、植物9に給水する周囲温度、湿度、及び、風量の少なくともいずれか1つを制御する。環境制御部520は、判定された育成状況に応じて植物9に与える水を制御する場合には、水調整設備124によって、植物9に給水する水量、水温、周囲温度、及び、養分濃度の少なくともいずれか1つを制御する。また、環境制御部520は、内側空間13−1と13−2とのそれぞれに対する環境制御量を生成する。
位置制御部530は、撮像位置移動部400を制御して、植物9を撮像する位置及び方向を指示する。位置制御部530は、撮像部300の位置、撮像方向を変更して目的に応じた画像情報を撮像するために撮像位置移動部400を制御する。
The environment control unit 520 generates an environment control amount that controls the growing environment according to the determined growing situation. For example, the environment control unit 520 controls the light amount or wavelength of light given to the plant 9 by the light control unit 121 when the light given to the plant 9 is controlled according to the determined growing situation. The environment control unit 520 controls the carbon dioxide concentration at which the plant 9 is placed by the carbon dioxide processing unit 123 when the carbon dioxide concentration to be given to the plant 9 is controlled according to the determined growing situation. When the environment control unit 520 controls the air supplied to the plant 9 according to the determined growth status, the air conditioning facility 122 supplies at least one of the ambient temperature, humidity, and air volume supplied to the plant 9. To control. When the environment control unit 520 controls the water to be supplied to the plant 9 according to the determined growth situation, the water adjustment facility 124 supplies at least water amount, water temperature, ambient temperature, and nutrient concentration supplied to the plant 9. Control one of them. Further, the environment control unit 520 generates an environment control amount for each of the inner spaces 13-1 and 13-2.
The position control unit 530 controls the imaging position moving unit 400 to instruct the position and direction in which the plant 9 is imaged. The position control unit 530 controls the imaging position moving unit 400 in order to change the position and imaging direction of the imaging unit 300 and capture image information according to the purpose.

生産計画設計部540は、撮像された画像情報に基づいて生産計画を設計する。
収穫計画設計部550は、第3育成モデルに基づいて、収穫計画を設計する。
配置計画設計部560は、第1育成モデルに基づいて、植物栽培プラント4において栽培される植物9の配置計画を設計する。
剪定計画設計部570は、第1育成モデルに基づいて、植物9を剪定する剪定計画を設計する。また、剪定計画設計部570は、第2育成モデルに応じて、植物9の花(実)を剪定する剪定計画を設計する。
受粉計画設計部580は、第1育成モデルに基づいて、植物9に受粉させる受粉計画を設計する。
The production plan design unit 540 designs a production plan based on the captured image information.
The harvest plan design unit 550 designs a harvest plan based on the third breeding model.
The arrangement plan design unit 560 designs an arrangement plan for the plants 9 cultivated in the plant cultivation plant 4 based on the first breeding model.
The pruning plan design unit 570 designs a pruning plan for pruning the plant 9 based on the first breeding model. Moreover, the pruning plan design part 570 designs the pruning plan which prunes the flower (fruit) of the plant 9 according to a 2nd growth model.
The pollination plan design unit 580 designs a pollination plan that causes the plant 9 to pollinate based on the first breeding model.

受粉指令部590は、移動型受粉装置60が備えている受粉装置制御部600(図9を用いて後述)に対して、移動型受粉装置60に受粉動作を実行させる対象となる植物9の位置又は植物9の花の位置(すなわち、目標位置)を制御指令値として通知する。また、受粉指令部590は、受粉計画設計部580が設計した受粉計画に基づいて、移動型受粉装置60に受粉動作を実行させる。   The pollination command unit 590 is a position of the plant 9 that is a target for causing the mobile pollination device 60 to perform a pollination operation with respect to the pollination device control unit 600 (described later with reference to FIG. 9) included in the mobile pollination device 60. Or the position (namely, target position) of the flower of the plant 9 is notified as a control command value. In addition, the pollination command unit 590 causes the mobile pollination device 60 to perform a pollination operation based on the pollination plan designed by the pollination plan design unit 580.

(植物の収穫時期の制御)
次に、図4を参照し、本実施形態における植物の収穫時期の制御について説明する。
図4は、本実施形態における植物の収穫時期の制御を示す図である。
この図4に示されるグラフは、横軸を発芽からの経過日数(時間)、縦軸が植物の成長度合いを示し、いわゆる成長曲線の形状を有する。このグラフが示すように、成長度合いは経過日数に応じた関数として定義することができ、特定の環境条件下における傾向を、過去のデータに基づいて生成された育成モデルを植物9の育成状況管理の基準とする。
(Control of plant harvest time)
Next, with reference to FIG. 4, control of the harvest time of the plant in this embodiment is demonstrated.
FIG. 4 is a diagram illustrating the control of the plant harvest time in the present embodiment.
In the graph shown in FIG. 4, the horizontal axis indicates the number of days (hours) elapsed from germination, the vertical axis indicates the degree of plant growth, and has a so-called growth curve shape. As shown in this graph, the degree of growth can be defined as a function according to the number of days elapsed, and the growth model generated based on past data for the tendency under specific environmental conditions is managed as the growth status of the plant 9. The standard.

グラフS4aは、植物9の育成状況管理の基準とする成長曲線を示す育成モデルである。このグラフS4aに基づいて、収穫時期を設定することができる。
グラフS4bは、植物の育成状況管理を行わずに、グラフS4aに示した育成モデルより遅れて成長する過程を示す。このグラフS4bに示すように育成すると収穫時期が、計画より遅れてしまうことになる。そこで、植物栽培システム1では、育成の過程で検出された育成状況の遅れを、周囲の環境を制御することにより、育成状況を促進させるように制御する。
育成状況を促進する場合には、制御対象である植物9の種別、及び、対策を実施する時期に応じて処理内容が選択される。例えば、対策の内訳として、光照射量を増加させたり、周囲温度、水温を高めたり、必要な養分量を増加させたりするなどの方法があげられる。
The graph S4a is a breeding model showing a growth curve that is used as a reference for the management of the cultivation status of the plant 9. The harvest time can be set based on this graph S4a.
The graph S4b shows a process of growing later than the growth model shown in the graph S4a without managing the plant growth status. When growing as shown in the graph S4b, the harvesting time is delayed from the plan. Therefore, in the plant cultivation system 1, the delay of the breeding situation detected in the process of breeding is controlled so as to promote the breeding situation by controlling the surrounding environment.
When promoting the growing situation, the processing content is selected according to the type of the plant 9 to be controlled and the time when the countermeasure is to be implemented. For example, as a breakdown of the measures, there are methods such as increasing the amount of light irradiation, increasing the ambient temperature and water temperature, and increasing the required nutrient amount.

一方、育成状況を遅らせる場合にも、制御対象である植物9の種別、及び、対策を実施する時期に応じて処理内容が選択される。例えば、対策の内訳として、光照射量を減少させたり、周囲温度、水温を低下させたり、必要な養分量を減少させたりするなどの方法があげられる。   On the other hand, also in the case of delaying the breeding status, the processing content is selected according to the type of the plant 9 to be controlled and the timing of implementing the countermeasure. For example, as a breakdown of the measures, there are methods such as reducing the amount of light irradiation, reducing the ambient temperature and water temperature, and reducing the amount of necessary nutrients.

また、検出部210による育成状況の検出は、各個体の状況を検出し、それぞれ検出された結果に基づいて総合的に判定することも可能である。その総合的な判定では、それぞれ検出された検出結果を平均化したり、バラツキを検出したりするなど、各種統計処理の手法を適用できる。
例えば、全体を複数の区画に分割し、その区画に含まれる植物9から検出された結果を区画ごとにまとめて判定することも可能である。このように区画を分割することにより、配置された位置によるバラツキを検出することができる。
In addition, the detection of the breeding status by the detection unit 210 can be performed by detecting the status of each individual and making a comprehensive determination based on the detected results. In the comprehensive determination, various statistical processing techniques such as averaging the detected detection results and detecting variations can be applied.
For example, it is also possible to divide the whole into a plurality of sections and collectively determine the results detected from the plants 9 included in the sections. By dividing the partition in this way, it is possible to detect variations due to the arranged positions.

また、異なる種類の植物を区画ごとに配置して、それぞれに適した環境を設定することも可能である。
植物9の育成状況の検出には、1つの判定基準によって検出してもよく、或いは、複数の判定基準によって検出した複数の変数に基づいて判定してもよい。
It is also possible to set different environments by arranging different types of plants for each section.
The detection of the growth status of the plant 9 may be detected based on one determination criterion or based on a plurality of variables detected based on a plurality of determination criteria.

(植物の育成状況の判定)
次に、図5から7を参照し、本実施形態における植物の育成状況の判定について説明する。
判定部200によって行われる植物9の育成状況の判定では、検出対象に応じて複数の判定項目を選択することができる。例えば、判定部200によって行われる植物9の育成状況の判定では、検出対象として、葉、茎、花・実、又は、根を選択することができ、選択された検出対象に応じて複数の判定項目を選択することができる。
検出部210は、以下に示す判定項目に応じて、選択された検出対象の状態を検出する。育成状況判定部240は、検出された検出対象の状態について、記憶された画像情報と育成状況との少なくとも一方を用いて、植物9の育成モデルに基づいて育成状況を判定する。また、育成状況判定部240は、判定の基準とする育成モデルを、育成モデル部220に備えられている複数の育成モデルの中から判定項目に応じて選択する。
(Determination of plant growth status)
Next, with reference to FIGS. 5 to 7, the determination of the plant growth status in the present embodiment will be described.
In the determination of the growth status of the plant 9 performed by the determination unit 200, a plurality of determination items can be selected according to the detection target. For example, in the determination of the growth status of the plant 9 performed by the determination unit 200, a leaf, a stem, a flower / fruit, or a root can be selected as a detection target, and a plurality of determinations are performed according to the selected detection target. Items can be selected.
The detection unit 210 detects the state of the selected detection target in accordance with the determination items shown below. The breeding situation determination unit 240 judges the breeding situation based on the breeding model of the plant 9 using at least one of the stored image information and the breeding situation for the detected state of the detection target. Moreover, the training status determination unit 240 selects a training model to be used as a criterion for determination from a plurality of training models provided in the training model unit 220 according to the determination item.

判定部200における葉の状態による判定では、葉の枚数、1枚の葉の大きさ、生い茂った葉の投影面積、しおれ具合(角度、一枚の葉の縦横比)などが判定項目としてあげられる。
葉の枚数は、予め定められた範囲内に存在する枚数、或いは、茎(特定された枝)に着いた葉の枚数を計数することにより検出される。
1枚の葉の大きさは、特定された葉の大きさ、予め定められた範囲内に存在する葉の大きさの平均、或いは、茎(特定された枝)に着いた葉の大きさの平均を算出することにより検出される。また、葉の大きさは、長手方向(縦)の長さ、長手方向と直交する方向(横)の長さ、面積とすることができる。
生い茂った葉の投影面積は、植物9の側面から鉛直面に投影された面積として検出される。
また、葉のしおれ具合によって、水分不足などのストレスを容易に検出することができる。しおれた状態では、葉先が下を向くことから、葉のしおれ具合は、水平面と葉の表面とがなす角度から検出される。或いは、葉のしおれ具合は、一枚の葉の縦横比から算出されてもよい。しおれたことにより葉の張りがなくなり、見かけ上の横幅が狭くなる。そのため、しおれ具合により、一枚の葉の縦横比が変化する。
In the determination based on the leaf state in the determination unit 200, the number of leaves, the size of the leaf, the projected area of the overgrown leaf, the wilting condition (angle, aspect ratio of one leaf), and the like are listed as determination items. .
The number of leaves is detected by counting the number of leaves existing within a predetermined range, or the number of leaves attached to the stem (specified branch).
The size of one leaf is the size of the specified leaf, the average size of the leaves existing within a predetermined range, or the size of the leaf attached to the stem (specified branch). It is detected by calculating the average. The size of the leaves can be the length in the longitudinal direction (vertical), the length in the direction orthogonal to the longitudinal direction (horizontal), and the area.
The projected area of the overgrown leaves is detected as the area projected from the side surface of the plant 9 onto the vertical plane.
Also, stress such as lack of moisture can be easily detected depending on how much the leaves are wilted. In the wilted state, the leaf tip faces down, and the wilting state of the leaf is detected from the angle formed by the horizontal plane and the leaf surface. Alternatively, the wilting degree of the leaf may be calculated from the aspect ratio of one leaf. By wilting, there is no leaf tension, and the apparent width becomes narrower. Therefore, the aspect ratio of a single leaf changes depending on the condition of wilting.

判定部200における茎の状態による判定では、茎の背丈、枝の張り具合、茎の太さなどが判定項目としてあげられる。
茎の背丈は、茎(或いは先端の葉)の先の高さから検出される。例えば、茎の背丈は、撮像部300の高さを茎の高さと一致させることにより、撮像部300の高さから検出できる。
枝の張り具合は、枝分かれしている分岐数、或いは、枝の長さから検出される。
茎の太さは、基準の高さの茎の太さから検出される。
In the determination by the state of the stem in the determination unit 200, stem height, branch tension, stem thickness, and the like are listed as determination items.
The height of the stem is detected from the height of the tip of the stem (or the leaf at the tip). For example, the height of the stem can be detected from the height of the imaging unit 300 by matching the height of the imaging unit 300 with the height of the stem.
The degree of branch tension is detected from the number of branches branched or the length of the branches.
The stem thickness is detected from the stem thickness at the reference height.

判定部200における花・実の状態による判定では、数、密度、配置、花の開花状態、実の成熟度などが判定項目としてあげられる。
図5は、検出対象となる花と実の位置関係を示す図である。
図5(a)、(c)に開花期の状態を示し、図5(b)、(d)に成実期の状態を示す。
実の位置が花の位置に依存することから、花の数及び位置を特定することにより、実の数と位置を特定することができる。開花期に示す花f1、f2の位置は、成実期には実F1、F2の位置として変化する。
花(実)の数は、予め定められた範囲内に存在する数量、或いは、茎(特定された枝)に着いた花(実)の数量を計数することにより検出される。
花(実)の密度は、検出された花(実)の数量を単位容量で除算することにより算出される。或いは、花(実)の密度は、簡易的には、撮像された画像の所定の範囲に存在する花(実)の数量を計数することにより検出される。
花(実)の配置は、3次元計測の手法を用いることにより3次元座標位置として検出される。また、検出された花の位置から、成実期の実の位置を推定することができる。実の大きさ、重量を仮定して、その実がぶら下がる枝の強度と長さを演算条件とすることより、花の3次元座標位置に基づいて、実の推定位置を算出することができる。
この算出された推定位置から、隣接する実との干渉を推定することができる。つまり、実の大きさより、相対距離が近い場合には、干渉が生じると推定することができる。
花の開花状態は、花の形、花の大きさ、又は花の色等に基づいて、開花しているか否か(又は、花の開き具合)の状態として検出される。なお、花の開花状態は、植物9の1個体において開花した花の割合(例えば、蕾の数に対して開花した花の割合)としてもよい。また、花の開花状態は、植物栽培プラント4の植物9における開花した花の割合としてもよい。
In the determination based on the state of the flower / fruit in the determination unit 200, the number, density, arrangement, flowering state of the flower, maturity of the fruit, and the like are listed as determination items.
FIG. 5 is a diagram illustrating a positional relationship between a flower to be detected and a fruit.
FIGS. 5 (a) and 5 (c) show the flowering state, and FIGS. 5 (b) and 5 (d) show the fruiting state.
Since the actual position depends on the position of the flower, the actual number and position can be specified by specifying the number and position of the flowers. The positions of the flowers f1 and f2 shown in the flowering period change as the positions of the fruits F1 and F2 in the mature period.
The number of flowers (fruits) is detected by counting the quantity existing within a predetermined range or the number of flowers (fruits) attached to the stem (specified branch).
The density of the flower (fruit) is calculated by dividing the quantity of the detected flower (fruit) by the unit capacity. Alternatively, the density of flowers (fruits) is simply detected by counting the number of flowers (fruits) present in a predetermined range of the captured image.
The arrangement of flowers (fruits) is detected as a three-dimensional coordinate position by using a three-dimensional measurement technique. Moreover, the actual position of the fruiting period can be estimated from the detected position of the flower. The actual estimated position can be calculated based on the three-dimensional coordinate position of the flower by assuming the actual size and weight and using the strength and length of the branch from which the fruit hangs as calculation conditions.
From this calculated estimated position, it is possible to estimate interference with an adjacent actual object. That is, it can be estimated that interference occurs when the relative distance is closer than the actual size.
The flowering state of the flower is detected as a state of whether or not it is flowering (or the degree of flower opening) based on the shape of the flower, the size of the flower, or the color of the flower. Note that the flowering state of the flower may be the ratio of the flower that bloomed in one individual plant 9 (for example, the ratio of the flower that bloomed with respect to the number of buds). In addition, the flowering state of the flower may be the ratio of the flower that blooms in the plant 9 of the plant cultivation plant 4.

ところで、実の成熟度は、実の色の変化に基づいて検出できる場合がある。
図6は、検出対象となる実の成熟度の検出を説明する図である。
図6(a)に示されるように、熟した実F3の色と熟しきらない実F4の色とが異なる場合に適用できる。熟しきらない実F4の色C1に対し、熟した実F3の色C2への色の変化を検出することにより、実の成熟度を検出できる。
図6(b)に示されるように、実の一部(例えば、下側)の色C2が変色し、その変色した範囲(Z2)を検出することにより実の成熟度を検出できる。
実の成熟度は、成熟度が高くなるにつれ、光の透過量が高く変化する場合がある。実に対して所定の光量の光(測定補助光)を照射して、その透過光の量を検出する。例えば、実の下部(又は側面)に接近した位置から測定補助光を照射して、撮像部300は、透過された光を検出する。その際、撮像部300の画角に、補助光源からの直接光が入らないように位置関係を調整する。
By the way, the actual maturity level may be detected based on the actual color change.
FIG. 6 is a diagram for explaining detection of the actual maturity level to be detected.
As shown in FIG. 6A, the present invention can be applied when the color of the ripe fruit F3 is different from the color of the fruit F4 that is not fully ripe. The actual maturity can be detected by detecting a change in color of the actual fruit F4 that is not fully ripe to the color C2 of the fruit F3 that is ripe.
As shown in FIG. 6B, the actual maturity can be detected by detecting a discolored range (Z2) of a part of the actual color C2 (for example, the lower side).
The actual maturity level may change higher as the maturity level increases. Actually, a predetermined amount of light (measurement auxiliary light) is irradiated to detect the amount of transmitted light. For example, the imaging unit 300 detects the transmitted light by irradiating measurement auxiliary light from a position close to the actual lower part (or side surface). At that time, the positional relationship is adjusted so that direct light from the auxiliary light source does not enter the angle of view of the imaging unit 300.

判定部200における根の状態による判定では、長さ、広がり具合などが判定項目としてあげられる。水耕栽培であれば、根の長さを検出できる場合がある。根の長さは、株の位置からの長さとして検出される。根の広がり具合は、株の位置から広がった根の面積により検出される。根の長さも広がり具合も、いずれも水中であることから直接的には検出されにくい。しかし、例えば、補助光を照射することにより生じる根の影により、根の長さや広がり具合を間接的に検出することができる。   In the determination based on the state of the root in the determination unit 200, the length, the extent of spread, and the like are listed as determination items. If it is hydroponics, the length of a root may be detectable. The length of the root is detected as the length from the position of the strain. The extent of root spread is detected by the area of the root spread from the position of the strain. Both the length and extent of roots are difficult to detect directly because they are underwater. However, for example, the length and spread of the root can be indirectly detected by the shadow of the root caused by irradiating the auxiliary light.

上記に示した、検出部210は、植物9を検出する直接的な検出方法のほかに、直接検出された結果に基づいた3次元モデルを作成することにより、直接検出できない情報を間接的に検出してもよい。
図7は、検出対象となる葉の状態を示す図である。
図7(a)に、4枚の葉の着いた茎を俯瞰した画像として示す。
植物9の側面から撮像した画像情報では、この図に示されるような画像情報を取得できるが、平面的な状態を検出するのは困難である。そこで、4枚の葉を3次元情報として抽出する。
図7(b)に、図7(a)に示した4枚の葉を3次元情報とした結果に基づいて、水平面に投射した結果を示す。このような次数変換の方法を採ることにより、植物9の上部からの撮像が困難な場合でも、任意の高さの範囲に含まれる葉の平面投射図を作成することができる。破線の円は、葉の先端の近傍を通過する円を示す。
In addition to the direct detection method for detecting the plant 9, the detection unit 210 shown above indirectly detects information that cannot be directly detected by creating a three-dimensional model based on the directly detected result. May be.
FIG. 7 is a diagram illustrating a state of a leaf to be detected.
FIG. 7A shows a bird's-eye view of four stems with leaves.
The image information captured from the side surface of the plant 9 can acquire the image information as shown in this figure, but it is difficult to detect a planar state. Therefore, four leaves are extracted as three-dimensional information.
FIG. 7B shows the result of projecting on the horizontal plane based on the result of using the four leaves shown in FIG. 7A as the three-dimensional information. By adopting such an order conversion method, it is possible to create a planar projection view of leaves included in an arbitrary height range even when it is difficult to image from the upper part of the plant 9. A broken-line circle indicates a circle passing near the tip of the leaf.

図7(c)に、図7(a)に示した4枚の葉が、しおれた状態を示す。それぞれの葉の先端が地面に向かって垂れ下がった状態を示す。この状態の4枚の葉を3次元情報として抽出する。
図7(d)に、図7(b)と同様に図7(c)に示した4枚の葉を3次元情報とした結果に基づいて、水平面に投射した結果を示す。4枚の葉がしおれた状態となったことにより、葉の先端の近傍を通過する円は、図7(b)に示した葉の先端の近傍を通過する円より小さな円となる。
このように投射された葉のイメージが示す葉の先端の近傍を通過する円の直径により、葉の成長度合い、しおれ具合などの検出を行うことができる。
また、茎の先端に花が咲く「菊」のような植物の花の状態を検出することに応用できる。
FIG. 7C shows a state where the four leaves shown in FIG. The state where the tip of each leaf hangs down toward the ground is shown. The four leaves in this state are extracted as three-dimensional information.
FIG. 7 (d) shows the result of projection on the horizontal plane based on the result of using the four leaves shown in FIG. 7 (c) as three-dimensional information in the same manner as FIG. 7 (b). Since the four leaves are in a wilted state, the circle passing near the tip of the leaf is smaller than the circle passing near the tip of the leaf shown in FIG.
By detecting the diameter of the circle passing through the vicinity of the tip of the leaf indicated by the projected leaf image, it is possible to detect the degree of leaf growth, the condition of wilting, and the like.
Moreover, it can be applied to detecting the state of a plant flower such as “chrysanthemum” where a flower blooms at the tip of the stem.

(育成モデルの生成)
次に、プラント制御部500において育成モデル生成部510が生成する育成モデルについて説明する。
前述の「(植物の育成状況の判定)」において、判定項目に応じて目的にあった検出条件による植物9の育成状況の検出について示した。ここでは、検出された育成状況を判定するための基準(判定項目)として用いる育成モデルの生成について示す。
最初に、基準時(発芽時など)からの経過時間に応じて、植物9の育成状況を判定するために、基準時(発芽時など)からの経過時間と植物9の育成状況とを関連づける経過時間による育成状況モデル(第1育成モデル)が必要とされる。
この第1育成モデルには、各種項目を選択することができる。例えば、葉の状態による判定では、葉の枚数、1枚の葉の大きさ、生い茂った葉の投影面積、しおれ具合(角度、縦横比)などがあげられる。茎の状態による判定では、背丈、枝の張り具合、太さなどがあげられる。花・実の状態による判定では、数、密度、配置、花の開花状態、実の成熟度などがあげられる。根の状態による判定では、長さ、広がり具合などがあげられる。
選択された項目において、例えば、基準時(発芽時など)からの経過時間に応じた成長曲線に基づいた数値を基準値とすることにより、モデル化することができる。
この第1育成モデルは、個体の成長の基準とするだけでなく、隣接する個体との干渉を判定する場合にも用いることができる。
(Generation of training model)
Next, a growth model generated by the growth model generation unit 510 in the plant control unit 500 will be described.
In the above-mentioned “(Plant Growing Status Judgment)”, the detection of the plant 9 growing status by the detection condition suitable for the purpose according to the judgment item is shown. Here, generation of a breeding model used as a reference (determination item) for determining the detected breeding status will be described.
First, in order to determine the growth status of the plant 9 according to the elapsed time from the reference time (eg, germination), the process of associating the elapsed time from the reference time (eg, germination) with the growth status of the plant 9 A training situation model by time (first training model) is required.
Various items can be selected for the first breeding model. For example, in the determination based on the leaf state, the number of leaves, the size of the leaf, the projected area of the overgrown leaf, the wilting condition (angle, aspect ratio), and the like can be given. In the judgment based on the state of the stem, the height, the condition of the branch, the thickness, and the like can be given. In the determination based on the state of the flower / fruit, the number, density, arrangement, flowering state, fruit maturity, and the like can be given. In the determination based on the state of the root, the length, the extent of spread, etc. are raised.
In the selected item, for example, modeling can be performed by using a numerical value based on a growth curve corresponding to an elapsed time from a reference time (such as germination) as a reference value.
This first breeding model can be used not only as a reference for growth of an individual but also when determining interference with an adjacent individual.

また、花が成実した時の実の位置を推定した、花の位置に対する実の配置モデル(第2育成モデル)が必要とされる。
この第2育成モデルには、花・実の3次元座標位置に基づく3次元モデルにおける花・実の状態による判定では、判定項目として、数、密度、配置などがあげられる。
選択された項目において、花の位置に対する実の配置を推定した位置、実の大きさを基準値とすることにより、モデル化することができる。
この第2育成モデルは、個々の実の成長の基準とするだけでなく、隣接する実のそれぞれの大きさと隔離距離により、隣接する実の干渉を判定する場合にも用いることができる。
In addition, an actual arrangement model (second breeding model) with respect to the position of the flower, which estimates the actual position when the flower has grown, is required.
In the second breeding model, the number, density, arrangement, and the like are given as determination items in the determination based on the state of the flower / fruit in the three-dimensional model based on the three-dimensional coordinate position of the flower / fruit.
In the selected item, modeling can be performed by using the position and the actual size of the actual arrangement with respect to the position of the flower as reference values.
This second breeding model can be used not only as a reference for individual actual growth, but also when determining adjacent real interference based on the size and isolation distance of each adjacent real.

また、大きさ、形又は色を基準とするパターンを用いて、検出する対象の特徴を抽出して収穫時期を判定する収穫時期判定モデル(第3育成モデル)が必要となる。   In addition, a harvest time determination model (third breeding model) is required that uses the pattern based on size, shape, or color to extract the characteristics of the target to be detected and determine the harvest time.

つまり、育成モデル生成部510は、判定項目として選択された項目に対応する数値をモデル化することにより基準値を生成し、育成モデル部220の初期値とする。
育成モデル生成部510は、育成モデルの生成を画像情報に基づいて生成して、更新する。生成した育成モデルと、実際の状態との乖離が大きい場合には、無理な制御量を与えることとなる場合がある。その場合には、育成モデル生成部510は、予め定めた閾値を基準に判定して育成モデルを補正し、育成モデル部に保持された値を更新する。なお、育成モデルの更新は、段階的に定めた成長課程によって更新周期を変更してもよい。
That is, the breeding model generation unit 510 generates a reference value by modeling a numerical value corresponding to the item selected as the determination item, and sets it as the initial value of the growth model unit 220.
The growth model generation unit 510 generates and updates the generation of the growth model based on the image information. If there is a large discrepancy between the generated breeding model and the actual state, an unreasonable amount of control may be given. In that case, the growth model generation unit 510 corrects the growth model by making a determination based on a predetermined threshold, and updates the value held in the growth model unit. The update of the breeding model may be changed by a growth process determined in stages.

判定部200では、検出部210によって検出された値と、育成モデル部220に保持された各育成モデルの値とに基づいて育成状況判定部240によって判定(演算)することにより、検出された値と、育成モデル部220に保持された各育成モデルの値との差を算定し、育成状況を判定する。   In the determination unit 200, a value detected by determining (calculating) the growth status determination unit 240 based on the value detected by the detection unit 210 and the value of each growth model held in the growth model unit 220. And the difference with the value of each breeding model held in breeding model part 220 is calculated, and the breeding situation is judged.

なお、育成モデル生成部510は、育成モデルの値を、過去に検出された検出値、過去に設定されたモデルの値などを統計処理して算定しても良い。   The breeding model generation unit 510 may calculate the value of the breeding model by statistically processing the detected value detected in the past, the value of the model set in the past, and the like.

(周囲環境の制御)
環境制御部520は、判定された育成状況に応じて育成環境を制御する環境制御量を生成する。例えば、環境制御部520は、判定された育成状況に応じて植物9に与える光を制御する場合には、光制御部121によって、植物9に与える光の光量又は波長を制御する。環境制御部520は、判定された育成状況に応じて植物9に与える二酸化炭素濃度を制御する場合には、二酸化炭素処理部123によって、植物9が置かれている二酸化炭素濃度を制御する。環境制御部520は、判定された育成状況に応じて植物9に与える空気を制御する場合には、空調設備122によって、植物9に供給する空気の温度、湿度、及び、風量の少なくともいずれか1つを制御する。環境制御部520は、判定された育成状況に応じて植物9に与える水を制御する場合には、水調整設備124によって、植物9に給水する水量、水温、及び、養分濃度の少なくとも1つを制御する。
例えば、育成状況を促進させるためには、環境制御部520は、光制御部121によって、植物9に与える光の照度を高め、照射時間を長くして、光量が増加するように制御する。また、空調設備122によって、植物9の周囲温度を高めることにより、育成状況を促進させることができる。このような条件の制御では、植物の種類、育成過程などによって異なり、それぞれに適する制御内容が定められる。
周囲環境の制御は、栽培時には、環境制御部520により比較的短い周期で繰り返し行われ、異常値の検出を早く行うことにより、植物9へのダメージを低減し、適切な環境で栽培できるようにする。
(Control of the surrounding environment)
The environment control unit 520 generates an environment control amount that controls the growing environment according to the determined growing situation. For example, the environment control unit 520 controls the light amount or wavelength of light given to the plant 9 by the light control unit 121 when the light given to the plant 9 is controlled according to the determined growing situation. The environment control unit 520 controls the carbon dioxide concentration at which the plant 9 is placed by the carbon dioxide processing unit 123 when the carbon dioxide concentration to be given to the plant 9 is controlled according to the determined growing situation. When the environment control unit 520 controls the air to be given to the plant 9 according to the determined growth status, the air conditioning facility 122 uses at least one of the temperature, humidity, and air volume of the air supplied to the plant 9. Control one. When the environmental control unit 520 controls the water to be supplied to the plant 9 according to the determined breeding situation, the water adjustment facility 124 supplies at least one of the amount of water supplied to the plant 9, the water temperature, and the nutrient concentration. Control.
For example, in order to promote the growing situation, the environment control unit 520 controls the light control unit 121 to increase the illuminance of light given to the plant 9, extend the irradiation time, and increase the light amount. Moreover, the raising condition can be promoted by increasing the ambient temperature of the plant 9 by the air conditioner 122. The control of such conditions varies depending on the type of plant, the growing process, etc., and the control content suitable for each is determined.
Control of the surrounding environment is repeatedly performed at a relatively short period by the environment control unit 520 at the time of cultivation so that the damage to the plant 9 can be reduced and the cultivation can be performed in an appropriate environment by detecting the abnormal value early. To do.

(撮像位置の制御)
位置制御部530は、撮像位置移動部400を制御して、植物9を撮像する位置及び方向を指示する。位置制御部530は、撮像部300の位置、撮像方向を変更して目的に応じた画像情報を撮像するために撮像位置移動部400を制御する。
撮像位置移動部400は、多間接型のアーム部42を備える移動型検出装置40を備えていることから、撮像部300の位置を柔軟に設定することができる。
植物9の実が、葉や他の実の影になるような位置であっても、それらに影響されない位置に撮像部300を容易に移動させることができる。これにより、撮影対象の植物9の実が葉や他の実の影に隠れていたとしても、それらに妨げられることなく、撮影対象の植物9の実を撮像部300で確実に撮像することができる。
なお、撮像部300は、アーム部42の先端部に配置するものとしたが、アーム部42の先端に近いアームや、同アームに設けられた雲台に設けられていても良い。また、アーム部42の先端としたが、アーム部42に内蔵されていても良い。
(Control of imaging position)
The position control unit 530 controls the imaging position moving unit 400 to instruct the position and direction in which the plant 9 is imaged. The position control unit 530 controls the imaging position moving unit 400 in order to change the position and imaging direction of the imaging unit 300 and capture image information according to the purpose.
Since the imaging position moving unit 400 includes the movable detection device 40 including the multi-indirect type arm unit 42, the position of the imaging unit 300 can be set flexibly.
Even if the fruit of the plant 9 becomes a shadow of a leaf or other fruit, the imaging unit 300 can be easily moved to a position that is not affected by them. Thereby, even if the fruit of the plant 9 to be photographed is hidden in the shadow of the leaves or other fruits, the fruit of the plant 9 to be photographed can be reliably imaged by the imaging unit 300 without being hindered by them. it can.
In addition, although the imaging part 300 shall be arrange | positioned at the front-end | tip part of the arm part 42, you may be provided in the arm near the front-end | tip of the arm part 42, or the pan head provided in the arm. Moreover, although it was set as the front-end | tip of the arm part 42, you may incorporate in the arm part 42. FIG.

(生産計画の設計)
生産計画設計部540は、撮像された画像情報に基づいて生産計画を設計する。画像情報に基づいた生産計画を設計することにより、収穫するか否かの判定に限らず、植物栽培システム1の設備を有効に利用して、効率良く植物9を栽培することが可能となる。また、この生産計画は、目的の時期の出荷量を調整することにも利用できる。
(Design of production plan)
The production plan design unit 540 designs a production plan based on the captured image information. By designing a production plan based on the image information, it is possible to efficiently cultivate the plant 9 by effectively using the facilities of the plant cultivation system 1 as well as determining whether or not to harvest. This production plan can also be used to adjust the shipment amount at the target time.

(収穫計画の設計)
収穫計画設計部550は、第3育成モデルに基づいて、収穫計画を設計する。
第3育成モデルに基づいて設計することにより、収穫可能か否かの判定の精度を高めることができる。この判定を行うことにより、例えば、それぞれの実の収穫時期を適正化させることができ、品質を揃えることが可能となる。
収穫計画を設計するための画像情報は、各植物9に対して他の処理を行うために接近した際に、取得することもできる。或いは、過去に設計した収穫計画によって、収穫順序が策定されていれば、その収穫順に応じて検出頻度を制御することも可能である。すなわち、収穫計画により収穫時期が遅くなると判定された実に対する検出頻度を粗くして、収穫時期が近い実に対する検出頻度を高めることができるので、検出効率を高めることができる。
また、収穫時期を繰り上げ、或いは延期させる判定条件として用いることもできる。これにより、必要な出荷量に応じた量を収穫することができる。
(Design of harvest plan)
The harvest plan design unit 550 designs a harvest plan based on the third breeding model.
By designing based on the third breeding model, it is possible to increase the accuracy of determination as to whether or not harvesting is possible. By performing this determination, for example, the actual harvest time can be optimized, and the quality can be made uniform.
The image information for designing the harvest plan can also be acquired when approaching each plant 9 to perform another process. Alternatively, if the harvesting order is formulated by a harvesting plan designed in the past, the detection frequency can be controlled according to the harvesting order. That is, it is possible to increase the detection frequency for the fruits whose harvest time is determined to be delayed by the harvest plan and to increase the detection frequency for the fruits whose harvest time is near, so that the detection efficiency can be increased.
It can also be used as a determination condition for raising or postponing the harvest time. Thereby, the quantity according to the required shipment quantity can be harvested.

(配置計画の設計)
配置計画設計部560は、第1育成モデルに基づいて、植物栽培プラント4において栽培される植物9の配置計画を設計する。第1育成モデルに基づいて設計することにより、成長後の植物9の個体の大きさを算定することができる。
この配置計画を策定することにより、成長過程で隣接する植物、或いは、施設との干渉を未然に防いで、効率良く植物を配置することができる。この配置計画は、いわゆる、間引きを行う場合や、互いの異なる種類の植物同士の相性が合わない場合の適切な配置等の判定基準となる。
(Design of placement plan)
The arrangement plan design unit 560 designs an arrangement plan for the plants 9 cultivated in the plant cultivation plant 4 based on the first breeding model. By designing based on the first breeding model, the size of the individual plant 9 after growth can be calculated.
By formulating this arrangement plan, it is possible to efficiently arrange plants while preventing interference with adjacent plants or facilities in the growth process. This arrangement plan is a criterion for determining an appropriate arrangement or the like when so-called thinning is performed or when different types of plants do not match each other.

(剪定計画の設計)
剪定計画設計部570は、第1育成モデルに基づいて、植物9を剪定する剪定計画を設計する。
これにより、隣接する植物9、或いは、自らの枝に干渉する場合を推定することができ、剪定する枝とその位置を適正に選定することができる。
また、剪定計画設計部570は、第2育成モデルに基づいて、植物9の花(実)を剪定する剪定計画を設計する。
これにより、植物9に成実する位置を算定することにより、自らの枝や実に干渉する場合を推定することができ、剪定する枝や実を選定し、剪定する位置を適正に選定することができる。
(Design of pruning plan)
The pruning plan design unit 570 designs a pruning plan for pruning the plant 9 based on the first breeding model.
Thereby, the case where it interferes with the adjacent plant 9 or its own branch can be estimated, and the branch to be pruned and its position can be selected appropriately.
Further, the pruning plan design unit 570 designs a pruning plan for pruning the flowers (fruits) of the plant 9 based on the second growth model.
Thereby, the case where it interferes with an own branch and a fruit can be estimated by calculating the position which grows in the plant 9, the branch and the fruit to be pruned can be selected, and the pruning position can be appropriately selected. .

(受粉計画の設計)
受粉計画設計部580は、第1育成モデルに基づいて、植物9に受粉させる受粉計画を設計する。例えば、受粉計画設計部580は、基準時(発芽時など)からの経過時間と、検出された植物9における花の開花状態とに基づいて、植物9に受粉させる時期を算定する。これにより、受粉計画設計部580は、植物栽培プラント4において栽培されている植物9に受粉させる時期を育成状況に応じた受粉時期に計画することができる。
なお、受粉計画を設計するための画像情報は、各植物9に対して他の処理を行う際に接近した際に、取得することもできる。或いは、過去に設計した受粉計画によって、受粉順序が策定されていれば、その受粉順序に応じて検出頻度を制御することも可能である。すなわち、受粉計画により受粉時期が遅くなると判定された植物9に対する検出頻度を粗くして、受粉時期が近い植物9に対する検出頻度を高めることができるので、検出効率を高めることができる。
(Design of pollination plan)
The pollination plan design unit 580 designs a pollination plan that causes the plant 9 to pollinate based on the first breeding model. For example, the pollination plan design unit 580 calculates the time for the plant 9 to pollinate based on the elapsed time from the reference time (such as germination time) and the flowering state of the detected flower in the plant 9. Thereby, the pollination plan design part 580 can plan the time which makes the plant 9 cultivated in the plant cultivation plant 4 pollinate in the pollination time according to the growing condition.
In addition, the image information for designing a pollination plan can also be acquired when approaching when performing another process with respect to each plant 9. FIG. Or if the pollination order is formulated by the pollination plan designed in the past, it is also possible to control the detection frequency according to the pollination order. That is, it is possible to increase the detection frequency for the plant 9 whose pollination time is close and to increase the detection frequency for the plant 9 whose pollination time is determined to be delayed, thereby increasing the detection efficiency.

(植物栽培システムの制御)
本実施形態に示した植物栽培システム1では、撮像部300は、植物110を撮像し、画像情報を生成する。
撮像位置移動部400(撮像位置移動手段)は、撮像部300が撮像する位置を移動させる(多関節型の)アーム部42(ロボットアーム)を備えることにより、自由な位置と方向から植物9の状況を測定することができ、その測定された画像情報に基づいて、環境条件を制御することにより、収穫時期を制御することが可能となる。
(Control of plant cultivation system)
In the plant cultivation system 1 shown in the present embodiment, the imaging unit 300 images the plant 110 and generates image information.
The imaging position moving unit 400 (imaging position moving unit) includes an (articulated) arm unit 42 (robot arm) that moves the position captured by the imaging unit 300, so that the plant 9 can be moved from any position and direction. The situation can be measured, and the harvesting time can be controlled by controlling the environmental conditions based on the measured image information.

このような、植物栽培システム1によって大規模化が容易に行えるようになることから、受粉作業を効率よく行うことが必要とされる。また、人手による受粉作業は、従来からも労力を必要とする作業であったため、効率を向上させるだけでなく省力化を図る必要がある。   Since such a plant cultivation system 1 can be easily scaled up, it is necessary to efficiently perform pollination work. In addition, manual pollination work has conventionally been labor-intensive work, and thus it is necessary not only to improve efficiency but also to save labor.

[植物に受粉させる処理]
次に、植物栽培プラント4において、移動型受粉装置60が移動しながら植物9に受粉させる処理について説明する。
[Process to pollinate plants]
Next, the process which makes the plant 9 pollinate in the plant cultivation plant 4 while the mobile pollination apparatus 60 moves will be described.

図8は、移動型受粉装置60(受粉装置)を示す図である。図8(a)に示すように、移動型受粉装置60は、移動型車両本体61を台車とする。移動型車両本体61は、移動手段とする車輪61Wを備え、駆動部(不図示)から供給される動力により移動する。
その駆動部は、移動型車両本体61に搭載されており、移動型受粉装置60を移動させる制御量に応じて車輪61Wを駆動する。
移動型車両本体61の上面には、鉛直軸を中心として回転自在に支持されるブラケット62Bが設けられている。そのブラケット62Bには、アーム部62が設けられており、ブラケット62Bは、アーム部62を前後方向に転動自在に支持している。また、図8に示すように、移動型受粉装置60は、連続して接続される複数のアーム部62(62−1、62−2、62−3、62−4)を備えている。
FIG. 8 is a diagram showing a mobile pollination device 60 (pollination device). As shown to Fig.8 (a), the mobile pollination apparatus 60 uses the mobile vehicle main body 61 as a trolley | bogie. The mobile vehicle body 61 includes wheels 61W serving as moving means, and moves by power supplied from a drive unit (not shown).
The drive unit is mounted on the mobile vehicle body 61 and drives the wheels 61W in accordance with a control amount for moving the mobile pollination device 60.
On the upper surface of the movable vehicle body 61, a bracket 62B is provided that is supported rotatably about a vertical axis. The bracket 62B is provided with an arm portion 62, and the bracket 62B supports the arm portion 62 so as to roll freely in the front-rear direction. Moreover, as shown in FIG. 8, the movable pollination apparatus 60 is provided with the several arm part 62 (62-1, 62-2, 62-3, 62-4) connected continuously.

また、アーム部62の移動型車両本体61と反対側の先端部(62−4)には、エンドイフェクタ部63(受粉動作部)と、撮像部64と、RFID(Radio Frequency Identification)リーダ65とが設けられている(図8(b)参照)。図8(b)に示すエンドイフェクタ部63は、植物9に対して花粉を噴射する噴射部63Aを備えている。噴射部63Aは、空気圧などにより花粉を噴射するパイプ状のノズルを有しており、例えば、予め採取された花粉が収納されている収納部(不図示)と接続されている管を介して、花粉をノズルの先端から噴射する。また、噴射部63Aは、アーム部62−4に対して長手方向に突出量を変更可能である。   Further, an end effector portion 63 (pollination operation portion), an imaging portion 64, and an RFID (Radio Frequency Identification) reader 65 are provided at a tip portion (62-4) of the arm portion 62 opposite to the movable vehicle main body 61. Are provided (see FIG. 8B). The end effector unit 63 illustrated in FIG. 8B includes an injecting unit 63 </ b> A that injects pollen onto the plant 9. The injecting unit 63A has a pipe-like nozzle that injects pollen by air pressure or the like, for example, via a pipe connected to a storage unit (not shown) in which pollen collected in advance is stored. Pollen is sprayed from the tip of the nozzle. Further, the ejection portion 63A can change the protrusion amount in the longitudinal direction with respect to the arm portion 62-4.

なお、エンドイフェクタ部63は、図8(b)に示す噴射部63Aに代えて、図8(c)に示す塗布部63B、又は、図8(d)に示す振動部63Cを備えている構成としてもよい。
図8(c)に示す塗布部63Bは、例えば、人手による人工受粉作業で用いられるのと同様な綿棒を有しており、アーム部62−4に対して転動自在に支持されている。そして、塗布部63Bは、アーム部62−4に支持されている側を支点として揺動可能である。例えば、塗布部63Bは、予め採取された花粉が収納されている収納部(不図示)から花粉を綿棒の先端部に付着させた後、先端部を植物9の受粉位置に擦りつけるように揺動することにより、その花粉を受粉位置に塗布する(付着させる)。また、塗布部63Bは、アーム部62−4に対して長手方向に突出量を変更可能である。
なお、塗布部63Bは、一花の中でめしべとおしべとが近接した位置に配置されている花に受粉動作する場合、予め採取された花粉を綿棒の先端部に付着させずに、めしべとおしべとに擦りつけるように先端部を揺動することにより、そのおしべに含まれている花粉をめしべに付着させる受粉動作をしてもよい。
また、図8(d)に示す振動部63Cは、植物9を挟んで保持(挟持)する挟み機構を有しており、アーム部62−4に対して転動自在に支持されている。そして、振動部63Cは、アーム部62−4に支持されている側を支点として、揺動可能である。例えば、植物9が一花の中でめしべとおしべとが近接した位置に配置されている花を有する場合、振動部63Cは、植物9を挟持して揺動することにより、植物9の受粉位置を振動させて受粉させる。また、振動部63Cは、アーム部62−4に対して長手方向に突出量を変更可能である。
Note that the end effector unit 63 includes an application unit 63B illustrated in FIG. 8C or a vibration unit 63C illustrated in FIG. 8D instead of the injection unit 63A illustrated in FIG. It is good also as a structure.
The application part 63B shown in FIG.8 (c) has the cotton swab similar to what is used by the artificial pollination operation | work by hand, for example, and is supported so that rolling is possible with respect to the arm part 62-4. And the application part 63B can be rock | fluctuated by making the side supported by the arm part 62-4 into a fulcrum. For example, the application unit 63B, after attaching pollen to the tip of a cotton swab from a storage unit (not shown) in which pollen collected in advance is stored, shakes the tip to rub the pollination position of the plant 9. The pollen is applied (attached) to the pollination position by moving. Moreover, the application part 63B can change protrusion amount to a longitudinal direction with respect to the arm part 62-4.
In addition, when the application part 63B pollinates the flower in which the pistil and the stamen are close to each other in one flower, the pistil is not attached to the tip part of the cotton swab. You may perform the pollination operation | movement which adheres the pollen contained in the stamen to a pistil by rocking | fluctuating a front-end | tip part so that it may rub against a stamen.
Moreover, the vibration part 63C shown in FIG. 8D has a pinching mechanism that holds (holds) the plant 9 and is supported so as to be able to roll with respect to the arm part 62-4. The vibrating portion 63C can swing around the side supported by the arm portion 62-4 as a fulcrum. For example, when the plant 9 has a flower in which a pistil and a stamen are close to each other in a single flower, the vibration part 63C pinches the plant 9 and swings, thereby pollinating the plant 9 Vibrate and pollinate. Moreover, the vibration part 63C can change the protrusion amount in the longitudinal direction with respect to the arm part 62-4.

なお、エンドイフェクタ部63を、噴射部63A、塗布部63B、又は振動部63Cのうちいずれの構成とするかは、例えば、受粉対象とする植物9の種類などによって定められる。例えば、他家受粉を主とする植物に対しては、噴射部63A又は塗布部63Bを用いて、予め採取された他の花の花粉を受粉位置に付着させる受粉が望ましい。なお、品種改良などを目的として異なる品種の花粉を付着させる場合も同様に、噴射部63A又は塗布部63Bを用いて、予め採取された花粉を付着させることができる。一方、自家受粉(特に、同花受粉)を主とする植物に対しては、塗布部63B又は振動部63Cを用いて、同じ一花内の花粉を受粉位置に付着させる受粉が望ましい。   It should be noted that whether the end effector unit 63 is configured of the injection unit 63A, the application unit 63B, or the vibration unit 63C is determined by, for example, the type of the plant 9 to be pollinated. For example, for plants mainly based on cross-pollination, pollination is preferred in which pollen of other flowers collected in advance is attached to the pollination position using the spraying part 63A or the application part 63B. In addition, when pollens of different varieties are attached for the purpose of breed improvement, the pollen collected in advance can be attached in the same manner using the spraying unit 63A or the application unit 63B. On the other hand, for plants mainly based on self-pollination (particularly, the same flower pollination), pollination in which pollen within the same flower is attached to the pollination position using the application unit 63B or the vibration unit 63C is desirable.

撮像部64は、植物9(と該植物9の周囲の状況)を撮像し、画像情報を生成する。撮像部64は、CCD又はCMOSセンサなどを搭載した撮像装置、撮像装置に付帯する光学系、及び、撮像用の補助光の発光装置を備えている。また、撮像部64は、エンドイフェクタ部63の上部又は下部に設けられ、受粉対象とする植物9を撮像し、その植物9の受粉位置を検出する。なお、撮像部64をエンドイフェクタ部63のいずれの位置に設けるかは、エンドイフェクタ部63の用途、受粉対象とする植物9の種類などによって定められる。
また、撮像部64は、エンドイフェクタ部63の動きに応じて、撮像位置が変更され、被写体である植物9との相対位置が変化する。なお、アーム部62−4が長手方向の軸を中心に旋回可能に構成されて旋回制御されることにより、アーム部62−4の先端に搭載されている撮像部64が任意の方向に旋回可能としてもよい。これらの制御を組み合わせることにより、撮像部64は、任意の位置、任意の方向から植物9を撮像することが可能となる。
The imaging unit 64 images the plant 9 (and the situation around the plant 9), and generates image information. The imaging unit 64 includes an imaging device equipped with a CCD or CMOS sensor, an optical system attached to the imaging device, and a light emitting device for auxiliary light for imaging. Moreover, the imaging part 64 is provided in the upper part or the lower part of the end effector part 63, images the plant 9 made into pollination object, and detects the pollination position of the plant 9. FIG. Note that in which position of the end effector unit 63 the imaging unit 64 is provided is determined by the use of the end effector unit 63, the type of plant 9 to be pollinated, and the like.
In addition, the imaging position of the imaging unit 64 is changed according to the movement of the end effector unit 63, and the relative position of the imaging unit 64 with the plant 9 that is the subject changes. Note that the imaging unit 64 mounted on the tip of the arm unit 62-4 can be swung in any direction by the arm unit 62-4 being configured to be swiveled around a longitudinal axis and controlled to swivel. It is good. By combining these controls, the imaging unit 64 can image the plant 9 from an arbitrary position and an arbitrary direction.

RFIDリーダ65は、タグやラベル状に加工されたアンテナ付きのICチップ(以下、ICタグ)に登録されているID情報を、電磁誘導方式又は電波方式などによって非接触通信することにより読み取る。また、RFIDリーダ65は、例えば、アーム部62−4の先端部、かつ撮像部64による撮像処理を妨げない位置に搭載されており、植物9に取り付けられているIDタグからID情報を読み取る。   The RFID reader 65 reads ID information registered in an IC chip with an antenna processed into a tag or a label (hereinafter referred to as an IC tag) by non-contact communication using an electromagnetic induction method or a radio wave method. The RFID reader 65 is mounted, for example, at the tip of the arm unit 62-4 and at a position that does not interfere with the imaging process by the imaging unit 64, and reads ID information from an ID tag attached to the plant 9.

なお、図示していないが、移動型受粉装置60は、例えば、無線通信により通信信号を送受信するための送受信部を備えている。例えば、移動型受粉装置60は、受粉指令部590から無線通信により送信された指令信号を受信し、受信した指令信号に基づいて受粉処理を実行する。さらに、図示していないが、移動型受粉装置60は、蓄電池と蓄電池からの電力を供給する電源部とを備え、移動型受粉装置60が備えている各部への電力を供給する。   In addition, although not shown in figure, the mobile pollination apparatus 60 is provided with the transmission / reception part for transmitting / receiving a communication signal by wireless communication, for example. For example, the mobile pollination apparatus 60 receives a command signal transmitted by wireless communication from the pollination command unit 590, and executes pollination processing based on the received command signal. Further, although not shown, the mobile pollination device 60 includes a storage battery and a power supply unit that supplies power from the storage battery, and supplies power to each unit included in the mobile pollination device 60.

図9は、本実施形態における移動型受粉装置60の構成の一例を示す概略ブロック図である。図3、図8に示した構成と同じ構成には、同じ符号を附す。
移動型受粉装置60は、移動型受粉装置60に備えられている各部を制御する受粉装置制御部600を備えている。
受粉装置制御部600は、移動制御部610、受粉位置制御部620、受粉動作制御部630、撮像制御部640、受粉位置検出部650(検出部)、受粉履歴情報生成部660、識別情報検出部670、及び、受粉処理制御部680(制御部)を備えている。
FIG. 9 is a schematic block diagram showing an example of the configuration of the mobile pollination device 60 in the present embodiment. The same components as those shown in FIGS. 3 and 8 are denoted by the same reference numerals.
The mobile pollination apparatus 60 includes a pollination apparatus control unit 600 that controls each unit included in the mobile pollination apparatus 60.
The pollination device control unit 600 includes a movement control unit 610, a pollination position control unit 620, a pollination operation control unit 630, an imaging control unit 640, a pollination position detection unit 650 (detection unit), a pollination history information generation unit 660, and an identification information detection unit. 670, and a pollination process control part 680 (control part).

移動制御部610は、受粉処理制御部680からの指令情報に従って、複数の車輪61Wをそれぞれ駆動して移動型受粉装置60を目標位置に移動させる制御を行う。また、移動制御部610は、移動範囲の地図情報を記憶しており、受粉処理制御部680からの指令情報は、その地図情報に応じた座標情報(目標位置座標情報)によって指示される。また、移動制御部610は、慣性航法などの手段により現在位置の位置座標を検出することができ、指示された座標情報と、現在位置の位置座標との差がなくなるように、フィードバック制御を行って、目標位置に移動させる。なお、受粉処理制御部680からの指令情報は、現在位置を基準とした相対的な位置情報であってもよい。   The movement control unit 610 performs control for driving the plurality of wheels 61 </ b> W to move the mobile pollination device 60 to the target position according to the command information from the pollination processing control unit 680. Moreover, the movement control part 610 has memorize | stored the map information of the movement range, The command information from the pollination process control part 680 is instruct | indicated by the coordinate information (target position coordinate information) according to the map information. The movement control unit 610 can detect the position coordinates of the current position by means such as inertial navigation, and performs feedback control so that there is no difference between the instructed coordinate information and the position coordinates of the current position. Move to the target position. Note that the command information from the pollination processing control unit 680 may be relative position information based on the current position.

受粉位置制御部620は、受粉処理制御部680からの指令情報に従って、アーム部62を駆動してアーム部62の先端部を目標位置に移動させる制御を行う。さらに、受粉位置制御部620は、受粉位置検出部650により検出された受粉位置に対するエンドイフェクタ部63の位置を、アーム部62を駆動して(介して)移動させる制御をする。すなわち、受粉位置制御部620は、受粉位置検出部650により検出された受粉位置にエンドイフェクタ部63が受粉動作するための位置に、アーム部62を駆動してエンドイフェクタ部63を移動させる制御をする。また、受粉位置制御部620は、アーム部62の状態を状態変数によって示し、状態変数を用いた多値制御を行う。受粉位置制御部620は、アーム部62を移動させる範囲内に植物9が存在することを、撮像部64によって撮像された画像情報を判定することにより検出でき、植物9への接触を防止することができる。また、受粉位置制御部620は、第2育成モデルによって示される植物9の空間情報に基づいて、植物9に接触するか否かを検出してもよい。   The pollination position control unit 620 performs control to drive the arm unit 62 and move the tip of the arm unit 62 to the target position in accordance with the command information from the pollination processing control unit 680. Further, the pollination position control unit 620 performs control to drive (via) the arm unit 62 to move the position of the end effector unit 63 relative to the pollination position detected by the pollination position detection unit 650. That is, the pollination position control unit 620 drives the arm unit 62 to move the end effector unit 63 to the position for the end effector unit 63 to perform the pollination operation at the pollination position detected by the pollination position detection unit 650. Take control. Moreover, the pollination position control part 620 shows the state of the arm part 62 with a state variable, and performs multi-value control using the state variable. The pollination position control unit 620 can detect the presence of the plant 9 within the range in which the arm unit 62 is moved by determining the image information captured by the imaging unit 64 and prevent contact with the plant 9. Can do. In addition, the pollination position control unit 620 may detect whether or not to contact the plant 9 based on the spatial information of the plant 9 indicated by the second growth model.

受粉動作制御部630は、受粉処理制御部680からの指令情報に従って、エンドイフェクタ部63を駆動して受粉する植物9の受粉位置に対して花粉を付着させる受粉動作を制御する。ここでいう受粉動作とは、上述した噴射部63Aにより受粉位置に対して花粉を噴射する動作、塗布部63Bにより受粉位置に対して花粉を塗布する動作、振動部63Cにより受粉位置を振動させる動作、などである。また、受粉位置は、後述する受粉位置検出部650により検出された受粉位置である。   The pollination operation control unit 630 controls the pollination operation of attaching pollen to the pollination position of the plant 9 that drives the end effector unit 63 to pollinate according to the command information from the pollination processing control unit 680. Here, the pollination operation is an operation of injecting pollen to the pollination position by the injection unit 63A, an operation of applying pollen to the pollination position by the application unit 63B, and an operation of vibrating the pollination position by the vibration unit 63C. , Etc. The pollination position is a pollination position detected by a pollination position detector 650 described later.

撮像制御部640は、受粉処理制御部680からの指令情報に従って、撮像部64を制御して受粉対象の植物9(と該植物9の周囲の状況)を撮像し、画像情報を生成させる。撮像制御部640は、撮像部64が備えている撮像装置、撮像装置に付帯する光学系、及び、撮像用の補助光の発光装置を制御する。
撮像制御部640は、アーム部62及びエンドイフェクタ部63の動きに応じて、撮像部64の撮像位置が変更され、被写体である植物9との相対位置が変化する。また、撮像部64が搭載されているアーム部62−4が旋回可能な場合は、撮像制御部640は、旋回制御することにより撮像部64を任意の方向に旋回させることができる。これらの制御を組み合わせることにより、撮像制御部640は、撮像部64を制御して、任意の位置、任意の方向から植物9を撮像することが可能となる。
The imaging control unit 640 controls the imaging unit 64 in accordance with the command information from the pollination processing control unit 680 to capture the plant 9 (and the situation around the plant 9) to be pollinated, and generate image information. The imaging control unit 640 controls an imaging device included in the imaging unit 64, an optical system attached to the imaging device, and a light emitting device for auxiliary light for imaging.
In the imaging control unit 640, the imaging position of the imaging unit 64 is changed according to the movement of the arm unit 62 and the end effector unit 63, and the relative position with respect to the plant 9 that is the subject changes. In addition, when the arm unit 62-4 on which the imaging unit 64 is mounted can be turned, the imaging control unit 640 can turn the imaging unit 64 in an arbitrary direction by performing turning control. By combining these controls, the imaging control unit 640 can control the imaging unit 64 to image the plant 9 from any position and any direction.

受粉位置検出部650は、受粉処理制御部680からの指令情報に従って、予め登録されている花の特徴を示す特徴情報と撮像部64により撮像された植物9の画像とに基づいて、植物9の受粉位置(例えば、植物9の花の中心位置、花のめしべの位置、又は花の位置)を検出する。
例えば、受粉位置検出部650には、植物9の花の特徴を示す特徴情報として、花の形に関する情報、花の大きさに関する情報、又は花の色に関する情報などが予め登録されている。また、受粉位置検出部650は、撮像部64により撮像された植物9の画像に対して画像処理を行って、植物9の受粉位置を検出するために必要とされる画像情報、すなわち、花の特徴を示す特徴情報に関する画像情報を抽出する。そして、受粉位置検出部650は、花の特徴を示す特徴情報と画像情報とに基づいて、パターンマッチングを用いて検出する方法や、特徴情報に基づく特徴量の評価値を算出して検出する方法などにより、植物9の花の位置、及び受粉位置を検出する。また、受粉位置検出部650は、検出した受粉位置を、受粉処理制御部680に出力する。
The pollination position detection unit 650, based on the command information from the pollination processing control unit 680, based on the feature information indicating the characteristics of the flowers registered in advance and the image of the plant 9 captured by the imaging unit 64. The pollination position (for example, the center position of the plant 9, the position of the flower pistil, or the position of the flower) is detected.
For example, in the pollination position detection unit 650, as feature information indicating the feature of the flower of the plant 9, information about the shape of the flower, information about the size of the flower, information about the color of the flower, and the like are registered in advance. In addition, the pollination position detection unit 650 performs image processing on the image of the plant 9 imaged by the imaging unit 64, and image information necessary for detecting the pollination position of the plant 9, that is, the flower Image information relating to feature information indicating features is extracted. Then, the pollination position detection unit 650 uses a pattern matching method based on the feature information indicating the feature of the flower and the image information, or a method for calculating and detecting a feature value evaluation value based on the feature information. For example, the position of the flower of the plant 9 and the pollination position are detected. Further, the pollination position detection unit 650 outputs the detected pollination position to the pollination processing control unit 680.

受粉履歴情報生成部660は、受粉処理制御部680からの指令情報に従って、受粉位置検出部650により検出された受粉位置に対して、受粉動作制御部630の制御によりエンドイフェクタ部63が受粉動作をすることに応じて、受粉履歴情報を生成する。例えば、受粉履歴情報生成部660は、検出された受粉位置に対応付けて、植物9の受粉位置の受粉履歴情報として受粉済みであるか否かを示す情報を生成する。例えば、この受粉位置は、植物栽培システム1において予め測定された植物9の3次元モデル(検出部210により検出された花の3次元座標位置)に基づいて生成される位置である。なお、受粉履歴情報生成部660は、さらに、受粉位置に対して受粉動作をした日時に対応付けて、受粉履歴情報を生成してもよい。そして、受粉履歴情報生成部660は、生成した受粉履歴情報を状況記憶部230に記憶させる。これにより、植物9の受粉位置それぞれの受粉履歴情報を、それぞれの受粉位置に対応付けて記憶させることができる。なお、受粉履歴情報生成部660が生成する受粉履歴情報は、状況記憶部230に代えて、受粉装置制御部600において記憶される構成としてもよい。   In response to the command information from the pollination processing control unit 680, the pollination history information generation unit 660 causes the end effector unit 63 to perform a pollination operation on the pollination position detected by the pollination position detection unit 650 by the control of the pollination operation control unit 630. In response to this, pollination history information is generated. For example, the pollination history information generation unit 660 generates information indicating whether or not the pollination has been completed as the pollination history information of the pollination position of the plant 9 in association with the detected pollination position. For example, the pollination position is a position generated based on a three-dimensional model of the plant 9 (three-dimensional coordinate position of the flower detected by the detection unit 210) measured in advance in the plant cultivation system 1. In addition, the pollination history information generation unit 660 may generate the pollination history information in association with the date and time when the pollination operation is performed on the pollination position. Then, the pollination history information generation unit 660 causes the status storage unit 230 to store the generated pollination history information. Thereby, the pollination history information of each pollination position of the plant 9 can be stored in association with each pollination position. Note that the pollination history information generated by the pollination history information generation unit 660 may be stored in the pollination device control unit 600 instead of the situation storage unit 230.

識別情報検出部670は、RFIDリーダ65を介してICタグに登録されているID情報を検出する。例えば、植物9には、受粉位置を特定する識別情報を示すICタグ(識別子)が取り付けられており、識別情報検出部670は、RFIDリーダ65を介してICタグから識別情報を検出する。受粉位置検出部650は、この識別情報検出部670により検出された識別情報に基づいて、植物9の受粉位置を検出する処理を実行する。
例えば、ICタグが植物9の枝に取り付けられており、受粉位置検出部650は、識別情報検出部670により検出された識別情報と植物9の枝の分岐構造とに基づいて、植物9の受粉位置を検出する。なお、ICタグが植物9の花に対応付けて取り付けられており、識別情報検出部670により検出された識別情報に基づいて、植物9の受粉位置を検出してもよい。
The identification information detection unit 670 detects ID information registered in the IC tag via the RFID reader 65. For example, an IC tag (identifier) indicating identification information for specifying a pollination position is attached to the plant 9, and the identification information detection unit 670 detects the identification information from the IC tag via the RFID reader 65. The pollination position detection unit 650 executes processing for detecting the pollination position of the plant 9 based on the identification information detected by the identification information detection unit 670.
For example, the IC tag is attached to the branch of the plant 9, and the pollination position detection unit 650 pollinates the plant 9 based on the identification information detected by the identification information detection unit 670 and the branch structure of the branch of the plant 9. Detect position. Note that an IC tag may be attached in association with the flower of the plant 9, and the pollination position of the plant 9 may be detected based on the identification information detected by the identification information detection unit 670.

受粉処理制御部680は、受粉指令部590から通知された、移動型受粉装置60に受粉動作を実行させる対象となる植物9の位置又は植物9の花の位置(すなわち、目標位置)を制御指令値として受け付ける。
そして、受粉処理制御部680は、受け付けた制御指令値に従って、移動制御部610を制御して、車輪61Wを駆動させて、移動型受粉装置60を目標位置に移動させる。なお、受粉処理制御部680により移動制御部610を制御するための指令情報は、移動型受粉装置60が移動する範囲の地図情報に応じた座標情報(目標位置座標情報)によって指示される。さらに、受粉処理制御部680は、受け付けた制御指令値に従って、受粉位置制御部620を制御してアーム部62を駆動して、アーム部62の先端部を目標位置に移動させる制御を行う。
The pollination processing control unit 680 controls the position of the plant 9 or the position of the flower of the plant 9 (that is, the target position), which is notified from the pollination command unit 590 and causes the mobile pollination apparatus 60 to perform the pollination operation. Accept as a value.
And pollination process control part 680 controls movement control part 610 according to the received control command value, drives wheel 61W, and moves mobile pollination device 60 to a target position. Note that the command information for controlling the movement control unit 610 by the pollination processing control unit 680 is instructed by coordinate information (target position coordinate information) corresponding to the map information of the range in which the mobile pollination apparatus 60 moves. Further, the pollination processing control unit 680 controls the pollination position control unit 620 to drive the arm unit 62 according to the received control command value, and performs control to move the tip of the arm unit 62 to the target position.

また、受粉処理制御部680は、撮像制御部640を制御して、撮像部64に受粉対象の植物9(と該植物9の周囲の状況)を撮像させて画像情報を生成させる。そして、受粉処理制御部680は、受粉位置検出部650を制御して、撮像部64により撮像されて生成された植物9の画像情報に基づいて、植物9の受粉位置を検出させる。さらに、受粉処理制御部680は、受粉位置制御部620と受粉動作制御部630とを制御して、受粉位置検出部650により検出された受粉位置に対して花粉を付着させる受粉動作をさせる。   Further, the pollination processing control unit 680 controls the imaging control unit 640 to cause the imaging unit 64 to image the pollination target plant 9 (and the surroundings of the plant 9) to generate image information. And the pollination process control part 680 controls the pollination position detection part 650, and detects the pollination position of the plant 9 based on the image information of the plant 9 imaged and produced | generated by the imaging part 64. FIG. Further, the pollination processing control unit 680 controls the pollination position control unit 620 and the pollination operation control unit 630 to perform a pollination operation for attaching pollen to the pollination position detected by the pollination position detection unit 650.

また、受粉処理制御部680は、受粉履歴情報生成部660を制御して、受粉履歴情報を生成させる。また、受粉処理制御部680は、状況記憶部230から植物9の受粉位置に対応付けられた受粉履歴情報を読み出し、該読み出した受粉履歴情報に基づいて、検出された受粉位置に対するエンドイフェクタ部63の受粉動作を制御する。例えば、受粉処理制御部680は、読み出した受粉履歴情報に基づいて、検出された受粉位置に対してエンドイフェクタ部63に受粉動作させるか否かを制御する。
なお、受粉処理制御部680は、植物9の育成状況に基づいて適切な受粉時期を推定する推定部681を備え、推定部681により推定された適切な受粉時期に基づいて、エンドイフェクタ部63の受粉動作を制御してもよい。ここで、植物9の育成状況に基づく適切な受粉時期とは、例えば、植物9の種類ごとに定められている適切な受粉時期であって、植物9の花が開花してからの日数(例えば、開花の2日後から数日後の間)などにより示されている適切な受粉時期である。なお、この推定部681は、判定部200又はプラント制御部500に備えられていてもよく、推定された受粉時期が受粉処理制御部680に通知される構成としてもよい。
In addition, the pollination processing control unit 680 controls the pollination history information generation unit 660 to generate pollination history information. In addition, the pollination processing control unit 680 reads the pollination history information associated with the pollination position of the plant 9 from the status storage unit 230, and based on the read pollination history information, the end effector unit for the detected pollination position 63 pollination operation is controlled. For example, the pollination processing control unit 680 controls whether or not the end effector unit 63 performs a pollination operation on the detected pollination position based on the read pollination history information.
The pollination processing control unit 680 includes an estimation unit 681 that estimates an appropriate pollination time based on the growth status of the plant 9, and the end effector unit 63 based on the appropriate pollination time estimated by the estimation unit 681. The pollination operation may be controlled. Here, the appropriate pollination time based on the growth status of the plant 9 is, for example, an appropriate pollination time determined for each type of the plant 9 and is the number of days since the flower of the plant 9 has been flowered (for example, The appropriate pollination time indicated by, for example, between 2 days after flowering and several days later. The estimation unit 681 may be included in the determination unit 200 or the plant control unit 500, and the estimated pollination timing may be notified to the pollination processing control unit 680.

以上の構成により、移動型受粉装置60は、植物栽培プラント4内において栽培されている植物9の受粉位置に対して花粉を付着させる受粉動作を自動化して行うことができる。よって、移動型受粉装置60は、人手による労力を低減して効率よく植物9に受粉させることができる。   With the above configuration, the mobile pollination device 60 can automatically perform the pollination operation of attaching pollen to the pollination position of the plant 9 cultivated in the plant cultivation plant 4. Therefore, the mobile pollination device 60 can efficiently pollinate the plant 9 with reduced manual labor.

次に、図10を参照して、移動型受粉装置60による受粉動作について説明する。
図10は、本実施形態における受粉動作の処理の一例を示すフローチャートである。
まず、受粉装置制御部600の受粉処理制御部680は、プラント制御部500の受粉指令部590から、移動型受粉装置60に受粉動作を実行させる対象となる植物9の位置又は植物9の花の位置(すなわち、目標位置)を示す制御指令値を受け取る(ステップS1)。次に、受粉処理制御部680は、受け取った制御指令値に基づいて、移動制御部610に移動型受粉装置60を目標位置に移動させる指令情報を出力する。移動制御部610は、受粉処理制御部680からの指令情報に従って、受粉動作を実行させる対象となる植物9の位置又は植物9の花の位置(すなわち、目標位置)に移動型受粉装置60を移動させる(ステップS2)。
Next, with reference to FIG. 10, the pollination operation | movement by the mobile type pollination apparatus 60 is demonstrated.
FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of a process of pollination operation in the present embodiment.
First, the pollination processing control unit 680 of the pollination device control unit 600 receives the position of the plant 9 or the flower of the plant 9 from which the mobile pollination device 60 executes the pollination operation from the pollination command unit 590 of the plant control unit 500. A control command value indicating the position (that is, the target position) is received (step S1). Next, the pollination processing control unit 680 outputs command information for moving the mobile pollination device 60 to the target position in the movement control unit 610 based on the received control command value. The movement control unit 610 moves the mobile pollination device 60 to the position of the plant 9 or the position of the flower of the plant 9 (that is, the target position) to be subjected to the pollination operation according to the command information from the pollination processing control unit 680. (Step S2).

続いて、受粉処理制御部680は、目標位置に移動型受粉装置60を移動させた後、状況記憶部230から読み出した受粉履歴情報に基づいて、受粉対象となる植物9の花が受粉済みであるか否かを植物9の一花毎に判定する(ステップS3)。ここで、受粉履歴情報とは、例えば、植物9の受粉位置に対応付けられている受粉済みであるか否かを示す情報であって、移動型受粉装置60により受粉動作されることに応じて受粉履歴情報生成部660によって生成されて状況記憶部230に記憶されている情報である。そして、ステップS3において、受粉対象となる植物9の花が全て受粉済みであると判定された場合、受粉処理制御部680は、ステップS2に処理を戻し、次の受粉対象である植物9の花の位置へ移動型受粉装置60を移動させる。   Subsequently, after the pollination processing control unit 680 moves the mobile pollination device 60 to the target position, the flower of the plant 9 to be pollinated has been pollinated based on the pollination history information read from the status storage unit 230. It is determined for every flower of the plant 9 whether there exists (step S3). Here, the pollination history information is, for example, information indicating whether or not pollination has been performed in association with the pollination position of the plant 9, and in response to being pollinated by the mobile pollination device 60. This is information generated by the pollination history information generation unit 660 and stored in the situation storage unit 230. In step S3, when it is determined that all the flowers of the plant 9 to be pollinated have been pollinated, the pollination processing control unit 680 returns the process to step S2, and the flower of the plant 9 that is the next pollination target. The movable pollination device 60 is moved to the position.

一方、ステップS3において、受粉対象となる植物9の花が受粉済みでないと判定された花がある場合、受粉処理制御部680は、受粉済みでないと判定された花を撮像部64が撮像するための位置に、受粉位置制御部620を制御してアーム部62の先端部を移動させる。そして、受粉位置検出部650は、受粉処理制御部680からの指令情報に従って、予め登録されている花の特徴を示す特徴情報と撮像部64により撮像された植物9の画像とに基づいて、植物9の受粉位置を検出する(ステップS4)。   On the other hand, in step S3, when there is a flower for which the flower of the plant 9 to be pollinated is determined not to be pollinated, the pollination processing control unit 680 causes the imaging unit 64 to capture the flower determined to be not pollinated. In this position, the pollination position control unit 620 is controlled to move the tip of the arm unit 62. And pollination position detection part 650 is based on the feature information which shows the feature of the flower registered beforehand, and the picture of plant 9 picturized by image pick-up part 64 according to the command information from pollination processing control part 680. 9 is detected (step S4).

次に、受粉処理制御部680は、受粉動作制御部を制御して、受粉位置検出部650により検出された受粉位置に対して、エンドイフェクタ部63を介して花粉を受粉させる受粉動作をさせる(ステップS5)。
また、受粉処理制御部680は、受粉履歴情報生成部660を制御して、ステップS5における受粉動作に応じて受粉履歴情報を生成させ、受粉位置に対応付けて状況記憶部230に記憶させる(ステップS6)。
Next, the pollination processing control unit 680 controls the pollination operation control unit to cause the pollination position detected by the pollination position detection unit 650 to perform pollination operation for pollinating the pollen via the end effector unit 63. (Step S5).
In addition, the pollination processing control unit 680 controls the pollination history information generation unit 660 to generate pollination history information according to the pollination operation in step S5, and stores it in the status storage unit 230 in association with the pollination position (step). S6).

次に、受粉処理制御部680は、受粉対象となる植物9が他にあるか否かを判定する(ステップS7)。ステップS7において、受粉対象となる植物9が他にあると判定された場合、受粉処理制御部680は、ステップS2に処理を戻し、移動制御部610に移動型受粉装置60を次の目標位置に移動させる指令情報を出力する。
一方、ステップS7において、受粉対象となる植物9が他にないと判定された場合、受粉処理制御部680は、受粉動作を終了するための予め決められた終了処理(例えば、移動型受粉装置60を規定の停止位置に移動させる等)を実行して、処理を終了する。
Next, the pollination processing control unit 680 determines whether there is another plant 9 to be pollinated (step S7). If it is determined in step S7 that there is another plant 9 to be pollinated, the pollination processing control unit 680 returns the process to step S2, and moves the mobile pollination device 60 to the movement control unit 610 to the next target position. The command information to be moved is output.
On the other hand, when it is determined in step S7 that there is no other plant 9 to be pollinated, the pollination processing control unit 680 determines a predetermined termination process (for example, the mobile pollination device 60) for terminating the pollination operation. And the like are moved to a predetermined stop position, and the process is terminated.

なお、ステップS3において、受粉処理制御部680は、受粉履歴情報に基づいて、受粉対象となる植物9の花が受粉済みであるか否かを植物9の一花毎に判定するのに加えて、適切な受粉時期であるか否かを植物9の一花毎に判定してもよい。例えば、受粉処理制御部680は、推定部681により植物9の育成状況に基づいて推定された適切な受粉時期により判定することができる。   In addition, in step S3, the pollination processing control unit 680 determines for each flower of the plant 9 whether or not the flower of the plant 9 to be pollinated has been pollinated based on the pollination history information. Whether or not it is an appropriate pollination time may be determined for each flower of the plant 9. For example, the pollination processing control unit 680 can determine based on an appropriate pollination time estimated by the estimation unit 681 based on the growth status of the plant 9.

以上のように、移動型受粉装置60は、撮像した植物9の画像に基づいて植物9の受粉位置を検出し、検出した受粉位置に対して、育成状況及び受粉履歴情報に基づいて適切に受粉動作を行う。これにより、移動型受粉装置60は、植物栽培プラント4内において栽培されている植物9の受粉位置に対して花粉を付着させる受粉動作を自動化するとともに、適切な受粉位置に対して適切な受粉時期に受粉動作をすることができる。よって、移動型受粉装置60は、人手による労力を低減して効率よく植物9に受粉させることができる。   As described above, the mobile pollination device 60 detects the pollination position of the plant 9 based on the captured image of the plant 9, and appropriately pollinates the detected pollination position based on the growth status and the pollination history information. Perform the action. Thereby, the mobile pollination device 60 automates the pollination operation for attaching pollen to the pollination position of the plant 9 cultivated in the plant cultivation plant 4, and the appropriate pollination timing for the appropriate pollination position. Can pollinate. Therefore, the mobile pollination device 60 can efficiently pollinate the plant 9 with reduced manual labor.

続いて、本実施形態における移動型受粉装置60に係る各処理の詳細について説明する。   Then, the detail of each process which concerns on the mobile pollination apparatus 60 in this embodiment is demonstrated.

(受粉対象となる植物の位置の指令)
プラント制御部500における受粉指令部590は、移動型受粉装置60に受粉動作を実行させる対象となる植物9の位置又は植物9の花の位置(すなわち、目標位置)を定める。
受粉指令部590は、受粉装置制御部600に対して、移動型受粉装置60に受粉動作を実行させる対象となる植物9の位置又は植物9の花の位置(すなわち、目標位置)を制御指令値として通知する。
受粉装置制御部600では、受粉処理制御部680が、その制御指令値である目標位置を受け付ける。受粉処理制御部680からの指令情報に従って、移動制御部610が車輪61Wを駆動して移動型受粉装置60を目標位置に移動させる。
受粉処理制御部680からの指令情報は、移動型受粉装置60が移動する範囲の地図情報に応じた座標情報(目標位置座標情報)によって指示される。
(Direction of plant position to be pollinated)
The pollination command unit 590 in the plant control unit 500 determines the position of the plant 9 or the position of the flower of the plant 9 (that is, the target position) that causes the mobile pollination apparatus 60 to perform the pollination operation.
The pollination command unit 590 controls the polling apparatus control unit 600 to control the position of the plant 9 or the position of the flower of the plant 9 (that is, the target position) that is a target for causing the mobile pollination apparatus 60 to perform the pollination operation. Notify as.
In pollination apparatus control unit 600, pollination processing control unit 680 receives a target position that is a control command value. According to the command information from the pollination processing control unit 680, the movement control unit 610 drives the wheels 61W to move the mobile pollination device 60 to the target position.
Command information from the pollination processing control unit 680 is instructed by coordinate information (target position coordinate information) corresponding to the map information of the range in which the mobile pollination apparatus 60 moves.

(受粉対象となる植物の位置への移動)
移動制御部610は、受粉処理制御部680からの指令情報に従って、移動型受粉装置60に受粉動作を実行させる対象となる植物9の位置又は植物9の花の位置(すなわち、目標位置)に移動型受粉装置60を移動させる。
例えば、移動制御部610は、内部の記憶領域に、移動型受粉装置60が移動する範囲の地図情報を記憶しており、受粉処理制御部680からの指令情報が、その地図情報に応じた座標情報により示されていることから、変換することなく制御目標とすることができる。
さらに、移動制御部610は、慣性航法などの手段により現在位置の位置座標を検出することができる。仮に、初期の地図情報には登録されていない、移動に障害となる情報を付加して記憶することができる。また、移動制御部610は、繰り返して移動する際に、移動の障害となる箇所として判定した位置の情報や、実際に通過できた経路情報などを記憶する。これにより、移動制御部610は、障害箇所を避けて、実際に通過できた経路が集中し、通過頻度の高いところが通りやすい場所として判定することができる。このように、記憶された情報に基づいて、通路の状態を判定しながら移動することができるので、効率よい経路を選択して移動することができる。
そして、移動制御部610は、指示された座標情報と、現在位置の位置座標との差がなくなるように、位置情報によるフィードバック制御を行って、移動型受粉装置60を目標位置に到達させる。
(Moving to the position of the plant to be pollinated)
The movement control unit 610 moves to the position of the plant 9 or the position of the flower of the plant 9 (that is, the target position) that causes the mobile pollination device 60 to execute the pollination operation according to the command information from the pollination processing control unit 680. The mold pollination apparatus 60 is moved.
For example, the movement control unit 610 stores map information of a range in which the mobile pollination device 60 moves in an internal storage area, and the command information from the pollination processing control unit 680 has coordinates corresponding to the map information. Since it is indicated by the information, the control target can be obtained without conversion.
Furthermore, the movement control unit 610 can detect the position coordinates of the current position by means such as inertial navigation. Temporarily, information which is not registered in the initial map information and becomes an obstacle to movement can be added and stored. In addition, the movement control unit 610 stores information on a position determined as a position that becomes an obstacle to movement when traveling repeatedly, route information that has actually been passed, and the like. As a result, the movement control unit 610 can determine a place where a route that can actually pass through is concentrated and a place with a high passing frequency is easy to pass, avoiding a faulty part. Thus, since it can move, judging the state of a passage based on the memorized information, it can choose and move an efficient route.
Then, the movement control unit 610 performs feedback control based on the position information so that there is no difference between the instructed coordinate information and the position coordinate of the current position, and causes the mobile pollination device 60 to reach the target position.

また、移動制御部610は、受粉処理制御部680からの指令情報を、受粉動作を開始させる位置として、その位置を基準に、予め定められた方向に順次移動して作業を行うことも選択できる。その選択は、受粉指令部590からの指示に応じて選択することができる。
さらに、移動制御部610は、移動効率を高めるために、位置に応じた速度制御を行ってもよい。例えば、移動制御部610は、地図情報を参照して、目標位置まで遠い場合、直線的に移動する距離が長い場合、障害物が移動経路近傍にない場合などの状況を検出し移動速度を高める。その逆に、移動制御部610は、地図情報を参照して、停止位置が近い場合、方向変換を行う場所に近い場合、障害物近傍を通過する場合、悪路を通過する場合などの状況を検出し移動速度を低減させる。また、移動制御部610は、速度制御を行う条件として、参照した地図情報のほかに、撮像部64が検出した画像情報や、移動型受粉装置60に備える加速度センサなどによって検出された情報に基づいて検出した進路の状態を用いることができる。
Further, the movement control unit 610 can also select to perform the operation by sequentially moving the command information from the pollination processing control unit 680 in a predetermined direction based on the position as a position at which the pollination operation is started. . The selection can be made according to an instruction from the pollination command unit 590.
Furthermore, the movement control unit 610 may perform speed control according to the position in order to increase movement efficiency. For example, the movement control unit 610 refers to the map information and increases the movement speed by detecting a situation such as when the distance to the target position is long, when the distance moved linearly is long, or when an obstacle is not near the movement path, etc. . On the other hand, the movement control unit 610 refers to the map information, when the stop position is close, when it is close to the place where the direction change is performed, when it passes through the vicinity of the obstacle, or when it passes through a bad road. Detect and reduce movement speed. In addition to the referenced map information, the movement control unit 610 is based on image information detected by the imaging unit 64 and information detected by an acceleration sensor included in the mobile pollination device 60 as a condition for performing speed control. It is possible to use the path status detected in this way.

(受粉対象の植物の判定)
移動型受粉装置60は、目標位置に到達すると、続いて、その目標位置の植物9の状態を検出する。まず、移動型受粉装置60は、受粉対象である植物9の花が、受粉させる対象として適切な時期であるか否か、受粉済みであるか否かなどを判定する。
その判定を行う植物9の花の位置(3次元座標位置)は、前述した花の位置に対する実の配置モデル222として登録され管理されている。
移動型受粉装置60の受粉処理制御部680は、花の位置に対する実の配置モデル222(第2育成モデル)における花の位置の情報に基づいて、受粉対象である植物9の花の位置に従った順番に、受粉させる対象として適切な時期であるか否か、受粉済みであるか否かなどを判定することにより、受粉させる対象であるか否かを植物9の一花毎に判定する。
(Determination of plants to be pollinated)
When the mobile pollination apparatus 60 reaches the target position, it subsequently detects the state of the plant 9 at the target position. First, the mobile pollination apparatus 60 determines whether or not the flower of the plant 9 that is a pollination target is at an appropriate time as a target to be pollinated, whether or not the pollination has been completed.
The flower position (three-dimensional coordinate position) of the plant 9 that performs the determination is registered and managed as the actual arrangement model 222 with respect to the flower position described above.
The pollination processing control unit 680 of the mobile pollination device 60 follows the position of the flower of the plant 9 as a pollination target based on the information on the position of the flower in the actual arrangement model 222 (second growth model) with respect to the position of the flower. In this order, it is determined for each flower of the plant 9 whether or not it is an object to be pollinated by determining whether it is an appropriate time as an object to be pollinated, whether or not it is already pollinated.

なお、受粉処理制御部680は、目標位置に到達した後、撮像部64に受粉対象の植物9を撮像させて画像情報を生成し、該植物9のそれぞれの花の位置の最新情報を再度検出してもよい。そして、受粉処理制御部680は、検出された花の位置の最新情報に従って、順番に、受粉させる対象であるか否かを植物9の一花毎に判定してもよい。なお、この検出された花の位置の最新情報は、プラント制御部500又は育成モデル部220に出力されて、花の位置に対する実の配置モデル222(第2育成モデル)にフィードバックされる。   In addition, after reaching the target position, the pollination processing control unit 680 causes the imaging unit 64 to image the plant 9 to be pollinated to generate image information, and again detects the latest information on the position of each flower of the plant 9. May be. And the pollination process control part 680 may determine whether it is the object made to pollinate for every flower of the plant 9 in order according to the newest information of the position of the detected flower. The latest information on the detected flower position is output to the plant control unit 500 or the growing model unit 220 and fed back to the actual arrangement model 222 (second growing model) with respect to the flower position.

例えば、受粉処理制御部680は、経過時間による育成状況モデル221(第1育成モデル)の情報(例えば、花の開花時期からの経過時間)に基づいて、推定部681が推定した適切な受粉時期であるか否かを、植物9の一花毎に判定をする。また、受粉処理制御部680は、状況記憶部230から受粉位置に対応付けられた受粉履歴情報を読み出し、該読み出した受粉履歴情報に基づいて、受粉済みであるか否かを植物9の一花毎に判定する。そして、例えば、受粉処理制御部680は、適切な受粉時期であり、かつ、受粉済みでないと判定した花を受粉させる対象であると判定する。一方、受粉処理制御部680は、適切な受粉時期でない、又は、受粉済みであると判定した花を受粉させる対象でないと判定する。
このように、受粉処理制御部680は、育成状況及び受粉履歴情報に基づいて、植物9の受粉位置が適切な受粉時期であるか否か、及び、受粉済みであるか否かを判定することができる。
For example, the pollination processing control unit 680 may determine an appropriate pollination time estimated by the estimation unit 681 based on the information (for example, the elapsed time from the flowering time) of the growth state model 221 (first growth model) based on the elapsed time. Is determined for each flower of the plant 9. Further, the pollination processing control unit 680 reads the pollination history information associated with the pollination position from the status storage unit 230, and determines whether or not the pollination has been completed based on the read pollination history information. Judge every time. Then, for example, the pollination processing control unit 680 determines that it is an appropriate pollination time and is a target for pollinating a flower that has been determined not to be pollinated. On the other hand, the pollination processing control unit 680 determines that it is not an object for pollinating a flower that is determined to be not at an appropriate pollination time or has been pollinated.
As described above, the pollination processing control unit 680 determines whether the pollination position of the plant 9 is an appropriate pollination timing and whether or not the pollination has been completed based on the growth status and the pollination history information. Can do.

(受粉対象の植物の受粉位置の検出)
受粉処理制御部680は、受粉させる対象であると判定した花に対して、撮像部64が該花を撮像するための位置に、受粉位置制御部620を制御してアーム部62の先端部を移動させる。この位置は、前述したように、花の位置に対する実の配置モデル222(第2育成モデル)の情報に基づく花の位置、又は、移動型受粉装置60により撮像された画像情報に基づいて検出された最新情報の花の位置である。
(Detection of pollination position of plants to be pollinated)
The pollination processing control unit 680 controls the pollination position control unit 620 to position the tip of the arm unit 62 at a position for the imaging unit 64 to image the flower that has been determined to be pollinated. Move. As described above, this position is detected based on the position of the flower based on the information of the actual arrangement model 222 (second growth model) with respect to the position of the flower, or the image information captured by the mobile pollination device 60. The latest information on the position of flowers.

次に、受粉処理制御部680は、受粉させる対象であると判定した花に花粉を付着させるための該花の受粉位置を受粉位置検出部650に検出させる。
受粉位置検出部650は、受粉処理制御部680からの指令情報に従って、予め登録されている花の特徴を示す特徴情報と撮像部64により撮像された植物9の画像とに基づいて、植物9の受粉位置を検出する。例えば、受粉位置検出部650は、植物9の花の中心位置、花のめしべの位置、又は花の位置を受粉位置として検出する。ここで、花の特徴を示す特徴情報とは、例えば、花の形に関する情報、花の大きさに関する情報、花の色に関する情報などである。
Next, the pollination processing control unit 680 causes the pollination position detection unit 650 to detect the pollination position of the flower for attaching pollen to the flower determined to be pollinated.
The pollination position detection unit 650, based on the command information from the pollination processing control unit 680, based on the feature information indicating the characteristics of the flowers registered in advance and the image of the plant 9 captured by the imaging unit 64. Detect pollination position. For example, the pollination position detection unit 650 detects the center position of the flower of the plant 9, the position of the flower pistil, or the position of the flower as the pollination position. Here, the feature information indicating the feature of the flower is, for example, information about the shape of the flower, information about the size of the flower, information about the color of the flower, or the like.

図11は、受粉位置を検出する例を示す図である。
この図は、花の輪郭を検出してから、花の形及び花の大きさに基づいた花の中心位置を受粉位置として検出する場合の例であり、撮像部64により撮像された花の画像(花弁に対して正面から撮像される花の画像)を示している。
図11(a)に示す例では、受粉位置検出部650は、画像から花f10の輪郭L10を検出し、検出した輪郭L10に基づく花f10の形と花f10の大きさとに基づいて、花の受粉位置を検出する。例えば、受粉位置検出部650は、花f10の輪郭L10に対する中心(重心)位置C10を中心として、輪郭L10の大きさに対して所定の割合を乗じて算出される範囲(この図では、中心位置C10と半径r10とによる範囲)により示される領域K10を、花の受粉位置として検出する。
ここで、花f10の形、及び、花f10の大きさに関する情報は、受粉位置検出部650に花の特徴情報として予め登録されている。そして、受粉位置検出部650は、この花の特徴情報と画像情報とに基づいて、例えば、パターンマッチングを用いて上述した花の輪郭を検出する。また、受粉位置を算出するための花の大きさに対する所定の割合も、上述の花f10の大きさに関する情報として登録されている。この所定の割合は、例えば、植物9の種類によって定められる花の大きさに対する受粉位置の大きさ(めしべの大きさ)の割合であり、検出対象の植物9の種類毎に登録されている。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of detecting a pollination position.
This figure is an example in which the center position of the flower based on the shape and size of the flower is detected as the pollination position after detecting the contour of the flower, and the image of the flower imaged by the imaging unit 64 (The image of the flower imaged from the front with respect to the petal) is shown.
In the example shown in FIG. 11A, the pollination position detection unit 650 detects the contour L10 of the flower f10 from the image, and based on the shape of the flower f10 based on the detected contour L10 and the size of the flower f10, Detect pollination position. For example, the pollination position detection unit 650 calculates a range calculated by multiplying the size of the contour L10 by a predetermined ratio around the center (center of gravity) position C10 with respect to the contour L10 of the flower f10 (in this figure, the center position) A region K10 indicated by (range by C10 and radius r10) is detected as a flower pollination position.
Here, information regarding the shape of the flower f10 and the size of the flower f10 is registered in advance in the pollination position detection unit 650 as feature information of the flower. And the pollination position detection part 650 detects the outline of the flower mentioned above using pattern matching based on the feature information and image information of this flower, for example. In addition, a predetermined ratio with respect to the size of the flower for calculating the pollination position is also registered as information on the size of the flower f10. This predetermined ratio is, for example, the ratio of the size of the pollination position (the size of the pistil) to the size of the flower determined by the type of the plant 9, and is registered for each type of the plant 9 to be detected.

図11(b)に示す例は、撮像部64により撮像された花の画像が、花弁に対して斜め上方向から撮像された画像の場合である。
植物9の種類によって、この撮像された方向からであっても受粉位置が検出可能な場合、受粉位置検出部650は、斜め上方向から撮像された楕円形状の花弁の輪郭L11を検出し、この楕円形状の中心(重心)位置C11を中心として、花f10の大きさに対して所定の割合を乗じて算出される範囲(この図では、中心位置C10と、半径r11、r11‘とによる楕円形状の範囲)の大きさにより示される領域K11を、花の受粉位置として検出する。
The example illustrated in FIG. 11B is a case in which the flower image captured by the imaging unit 64 is an image captured from obliquely above the petal.
When the pollination position can be detected from the direction of the imaged image depending on the type of the plant 9, the pollination position detection unit 650 detects the contour L11 of the elliptical petal imaged from the obliquely upward direction, A range calculated by multiplying the size of the flower f10 by a predetermined ratio with the center (center of gravity) position C11 of the ellipse as the center (in this figure, the ellipse shape by the center position C10 and the radii r11 and r11 ′) The region K11 indicated by the size of (range) is detected as a flower pollination position.

図11(c)に示す例は、撮像部64により撮像された花の画像が、花弁に対して横方向(花弁の正面方向に対して直交する方向)から撮像された画像の場合である。このように横方向から撮像された花f10の画像(或いは、裏側から撮像された花f10の画像など)では、受粉位置検出部650は、花弁の輪郭L12を適切に検出することが困難であり、輪郭L12に対する中心(重心)位置C12、又は半径r13を算出することも困難である。よって、このような場合、受粉位置検出部650は、受粉位置を検出できない又は検出精度が低下することになる。そのため、撮像される花f10の方向が受粉位置を検出できる方向になるように、撮像部64の位置を変更する必要がある。   The example shown in FIG. 11C is a case where the image of the flower imaged by the imaging unit 64 is an image imaged from the lateral direction with respect to the petal (direction orthogonal to the front direction of the petal). Thus, in the image of the flower f10 captured from the lateral direction (or the image of the flower f10 captured from the back side, etc.), it is difficult for the pollination position detection unit 650 to appropriately detect the contour L12 of the petal. It is also difficult to calculate the center (center of gravity) position C12 or the radius r13 with respect to the contour L12. Therefore, in such a case, the pollination position detection unit 650 cannot detect the pollination position or the detection accuracy decreases. Therefore, it is necessary to change the position of the imaging unit 64 so that the direction of the imaged flower f10 is a direction in which the pollination position can be detected.

例えば、受粉位置検出部650は、撮像部64により撮像された花f10の画像に基づいて、撮像された花の方向を示す情報と受粉位置を検出できないことを示す情報とを、受粉処理制御部680に出力する。受粉処理制御部680は、受粉位置検出部650により入力された、撮像された花f10の方向を示す情報と受粉位置を検出できないことを示す情報とに基づいて、受粉位置制御部620を制御してアーム部62を駆動し、アーム部62の先端部(撮像部64のある位置)を、受粉位置を検出できる位置(例えば、図11(a)に示すように花弁に対して正面方向となる位置)に移動させる制御をする。受粉処理制御部680は、撮像部64の位置を移動させる制御が終了した後、受粉位置検出部650に再び受粉位置を検出させる。これにより、受粉位置検出部650は、図(a)に示す例と同様に受粉位置を検出する。   For example, the pollination position detection unit 650 generates information indicating the direction of the imaged flower and information indicating that the pollination position cannot be detected based on the image of the flower f10 captured by the imaging unit 64. Output to 680. The pollination processing control unit 680 controls the pollination position control unit 620 based on the information input by the pollination position detection unit 650 indicating the direction of the imaged flower f10 and the information indicating that the pollination position cannot be detected. Then, the arm part 62 is driven, and the tip part of the arm part 62 (position where the imaging part 64 is located) is in a front direction with respect to the petal as shown in FIG. 11 (a). Control to move to (position). After the control for moving the position of the imaging unit 64 is completed, the pollination processing control unit 680 causes the pollination position detection unit 650 to detect the pollination position again. Thereby, the pollination position detection part 650 detects a pollination position similarly to the example shown to Fig.1 (a).

このように、受粉位置検出部650は、撮像部64により撮像された植物9の画像に基づいて、植物9の受粉位置を検出することができる。また、受粉処理制御部680は、受粉位置検出部650により検出された植物9の花の位置や方向を示す画像情報に基づいて、受粉位置制御部620を制御し、アーム部62を介して撮像部64の位置を移動させる。つまり、受粉処理制御部680は、植物9の画像に基づいて、受粉位置を検出するために適した位置から撮像部64により植物9が撮像されるように撮像部64の位置を移動させることができる。   As described above, the pollination position detection unit 650 can detect the pollination position of the plant 9 based on the image of the plant 9 captured by the imaging unit 64. In addition, the pollination processing control unit 680 controls the pollination position control unit 620 based on the image information indicating the position and direction of the flower of the plant 9 detected by the pollination position detection unit 650, and takes an image via the arm unit 62. The position of the part 64 is moved. That is, the pollination processing control unit 680 can move the position of the imaging unit 64 based on the image of the plant 9 such that the plant 9 is imaged by the imaging unit 64 from a position suitable for detecting the pollination position. it can.

なお、受粉位置検出部650は、図11を用いて説明したような、花の形に関する情報及び花の大きさに関する情報を花の特徴情報とする他に、花の色に関する情報も花の特徴情報として用いてもよい。
図12は、受粉位置を検出する別の例を示す図である。
図12(a)は、花の輪郭を検出してから、花の形、花の大きさ、及び花の色に基づいた花の中心位置を受粉位置として検出する場合の例であり、撮像部64により撮像された花の画像(花弁に対して正面から撮像される花の画像)を示している。
この図に示すように、受粉位置検出部650は、花f10の色に関する情報として、例えば、花弁の色に対してめしべ周辺の色が異なることを利用する。例えば、受粉位置検出部650は、花f10の輪郭L13を検出し、検出した輪郭L13の範囲の中おける中心(重心)位置C13とめしべ周辺の色が異なる領域とに基づく範囲(この図では、中心位置C13と半径r13とによる範囲)により示される領域K13を、受粉位置として検出することができる。
Note that the pollination position detection unit 650 uses the information about the shape of the flower and the information about the size of the flower as described with reference to FIG. It may be used as information.
FIG. 12 is a diagram illustrating another example of detecting the pollination position.
FIG. 12 (a) is an example in the case where the center position of the flower based on the flower shape, flower size, and flower color is detected as the pollination position after detecting the contour of the flower. The image of the flower imaged by H.64 (the image of the flower imaged from the front with respect to the petal) is shown.
As shown in this figure, the pollination position detection unit 650 uses, for example, the fact that the color around the pistil is different from the color of the petal as information on the color of the flower f10. For example, the pollination position detection unit 650 detects the contour L13 of the flower f10, and a range based on a center (center of gravity) position C13 in the range of the detected contour L13 and a region having different colors around the pistil (in this figure, A region K13 indicated by a center position C13 and a radius r13) can be detected as a pollination position.

なお、色の情報として、可視光線の反射による情報に代えて、近紫外線の反射による情報を用いてもよい。図12(b)は、図12(a)が一般的な色の情報(可視光線の反射による情報)を用いる例を示しているに対して、近紫外線の反射による情報を用いる例を示している。例えば、ミツバチなどのような花の受粉を媒介する昆虫は、近紫外線を感知することができる。この図に示すように、たいていの花は、近紫外線の反射率が花の位置によって異なり、花粉や蜜のある花の中心側が吸収部、その周りの外側が反射部となっている。よって、受粉位置検出部650は、近紫外線の反射による色の情報を用いる場合、花弁の外側に比較して中心側が暗くなる(紫外線の吸収が大きい)ことを利用して、受粉位置を検出することができる。すなわち、受粉位置検出部650は、近紫外線の反射による画像情報に基づいて、花f10の輪郭L14を検出し、検出した輪郭L13の範囲の中おける中心(重心)位置C14と花弁の中心側の暗い領域とに基づく範囲(この図では、中心位置C14と半径r14とによる範囲)により示される領域K14を、受粉位置として検出することができる。 なお、撮像部64は、例えば、紫外線透過フィルターと可視光線遮断フィルターとを組み合わせ、これらのフィルターを介して撮像する構成とすることにより、近紫外線による画像を撮像することができる。   As color information, information by reflection of near ultraviolet rays may be used instead of information by reflection of visible light. FIG. 12B shows an example of using information by reflection of near ultraviolet rays, whereas FIG. 12A shows an example of using general color information (information by reflection of visible light). Yes. For example, insects that mediate flower pollination, such as bees, can sense near ultraviolet light. As shown in this figure, most flowers have a near-ultraviolet reflectance that varies depending on the position of the flower, and the center side of the flower with pollen and nectar is the absorbing part, and the outer part around it is the reflecting part. Therefore, the pollination position detection unit 650 detects the pollination position by using the fact that the center side becomes darker (the absorption of ultraviolet rays is large) compared to the outside of the petals when color information by reflection of near ultraviolet rays is used. be able to. That is, the pollination position detection unit 650 detects the contour L14 of the flower f10 based on image information by reflection of near ultraviolet rays, and the center (center of gravity) position C14 in the range of the detected contour L13 and the center side of the petal. A region K14 indicated by a range based on the dark region (in this figure, a range based on the center position C14 and the radius r14) can be detected as a pollination position. Note that the imaging unit 64 can capture an image of near ultraviolet rays by combining, for example, an ultraviolet transmission filter and a visible light blocking filter and imaging through these filters.

また、受粉位置検出部650は、植物9の花の中心位置に代えて、花のめしべの位置、又は花の位置を受粉位置として検出してもよい。
例えば、受粉位置検出部650は、花の形、花の大きさ、又は花の色に関する情報として、めしべの形、めしべの大きさ、又はめしべの色に関する情報を登録しておき、パターンマッチングなどを用いてめしべの位置を受粉位置として検出してもよい。めしべの位置を検出することにより、より特定された位置に花粉を付着させる受粉動作が可能となる。
また、例えば、花の大きさが比較的小さい場合などは、検出された花の位置全体(花弁の輪郭により示される領域の内側全体)に受粉動作(例えば、噴射部63Aにより花粉を噴射する動作)をした方が、更に詳細に受粉位置を検出して受粉動作をするよりも効率がよい場合がある。このような場合、受粉位置検出部650は、花の形、花の大きさ、又は花の色に関する情報に基づいて検出した花弁の輪郭により示される領域の内側全体(すなわち、花の位置)を、受粉位置として検出してもよい。
このように、受粉位置検出部650は、撮像された植物9の画像に基づいて、花の中心位置、花のめしべの位置、又は花の位置を受粉位置として検出することができる。
The pollination position detection unit 650 may detect the position of the flower pistil or the position of the flower as the pollination position instead of the center position of the flower of the plant 9.
For example, the pollination position detection unit 650 registers information regarding the shape of the pistil, the size of the pistil, or the color of the pistil as information regarding the shape of the flower, the size of the flower, or the color of the flower, pattern matching, etc. May be used to detect the position of the pistil as the pollination position. By detecting the position of the pistil, it is possible to perform a pollination operation for attaching pollen to a more specified position.
In addition, for example, when the size of the flower is relatively small, a pollination operation (for example, an operation of injecting pollen by the injection unit 63A) to the entire position of the detected flower (the entire inside of the region indicated by the outline of the petal). ) May be more efficient than detecting the pollination position in more detail and performing a pollination operation. In such a case, the pollination position detection unit 650 detects the entire inner side of the area indicated by the outline of the petal detected based on the information on the shape of the flower, the size of the flower, or the color of the flower (ie, the position of the flower). The pollination position may be detected.
In this way, the pollination position detection unit 650 can detect the center position of the flower, the position of the flower pistil, or the position of the flower as the pollination position based on the captured image of the plant 9.

(受粉位置への受粉動作)
続いて、移動型受粉装置60は、上述の受粉位置の検出処理により検出された受粉位置に対して、花粉を受粉させる受粉動作をする。
まず、受粉処理制御部680は、検出された受粉位置に対して受粉動作するための位置にエンドイフェクタ部63を移動させる。具体的には、受粉処理制御部680は、受粉位置制御部620を制御してアーム部62を介してエンドイフェクタ部63を移動させる。また、受粉処理制御部680は、検出された受粉位置とエンドイフェクタ部63の位置との距離を、受粉動作の方法(例えば、噴射、塗布、又は振動)に従って適した距離に精度よく合わせることができれば、植物9に花粉を付着させる受粉動作の処理の効率を高め、かつ受粉や受精が成功する確立を高めることができる。
(Pollination operation to the pollination position)
Subsequently, the mobile pollination device 60 performs a pollination operation for pollinating pollen to the pollination position detected by the above-described pollination position detection process.
First, the pollination processing control unit 680 moves the end effector unit 63 to a position for performing pollination operation with respect to the detected pollination position. Specifically, the pollination processing control unit 680 controls the pollination position control unit 620 to move the end effector unit 63 via the arm unit 62. In addition, the pollination processing control unit 680 accurately adjusts the distance between the detected pollination position and the position of the end effector unit 63 to a suitable distance according to the method of pollination operation (for example, spraying, application, or vibration). If it is possible, it is possible to increase the efficiency of the pollination operation for attaching pollen to the plant 9 and to increase the probability of successful pollination and fertilization.

検出された受粉位置に対して受粉動作する位置にエンドイフェクタ部63を移動させる際、受粉位置検出部650は、受粉位置とエンドイフェクタ部63の位置との間の距離を、例えば、以下に示す第1の方法、又は第2の方法により検出することができる。
受粉位置検出部650が行う距離検出の第1の方法は、植物9の受粉位置を異なる位置から撮像して得られた複数の画像情報に基づいて、受粉位置までの距離を算定する方法である。例えば、左右の目で見たときに生じる像の違いに基づいた処理である。
図13は、受粉位置を異なる位置から撮像して得られる複数の画像の一例を示す図である。
図13(a)は、左目に対応する位置から受粉位置を撮像した画像であり、図13(b)、は、右目に対応する位置から受粉位置を撮像した画像である。この図において、符号K15は花f10の検出された受粉位置の領域、符号63Aはエンドイフェクタ部63の噴射部63Aを示している。
この方法は、1つの撮像部64の位置を左右に動かし、それぞれの位置から得られた2つの画像情報に基づいて、2次元の画像として撮像された受粉位置の領域K15をそれぞれ抽出する。そして、3次元空間における2つの撮像位置と、抽出された受粉位置の領域K15との関係から、対象とする受粉位置までの距離を検出する。
或いは、1つの撮像部64の位置を左右に動かさずに、互いに異なる位置に光軸が配置される光学系を介して得られた被写体像を撮像部64によって撮像してもよい。また、2つの撮像部64を互いに異なる位置に配置してもよい。
When the end effector unit 63 is moved to a position where the pollination operation is performed with respect to the detected pollination position, the pollination position detection unit 650 sets the distance between the pollination position and the end effector unit 63, for example, as follows: It can detect by the 1st method shown in 2 or a 2nd method.
The first method of distance detection performed by the pollination position detection unit 650 is a method of calculating the distance to the pollination position based on a plurality of pieces of image information obtained by imaging the pollination position of the plant 9 from different positions. . For example, the processing is based on the difference in images that occurs when the left and right eyes are seen.
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a plurality of images obtained by imaging the pollination positions from different positions.
Fig.13 (a) is an image which imaged the pollination position from the position corresponding to the left eye, and FIG.13 (b) is an image which imaged the pollination position from the position corresponding to the right eye. In this figure, the symbol K15 indicates the region of the pollination position where the flower f10 is detected, and the symbol 63A indicates the injection unit 63A of the end effector unit 63.
In this method, the position of one imaging unit 64 is moved to the left and right, and a region K15 of a pollination position captured as a two-dimensional image is extracted based on two pieces of image information obtained from each position. Then, the distance to the target pollination position is detected from the relationship between the two imaging positions in the three-dimensional space and the extracted pollination position region K15.
Alternatively, a subject image obtained through an optical system in which optical axes are arranged at different positions may be captured by the imaging unit 64 without moving the position of one imaging unit 64 left and right. Further, the two imaging units 64 may be arranged at different positions.

受粉位置検出部650が行う距離検出の第2の方法は、撮像部64における光学系の合焦位置に応じて変化する画像の先鋭度に基づいて植物9までの距離を算定する方法である。受粉位置検出部650は、いわゆるカメラのオートフォーカス技術を利用して被写体までの距離を計測する。
撮像部64は、撮像部64から被写体までの距離と、光学系の合焦位置が等しい場合(被写界深度の範囲内にある場合)に、その被写体にピントが合い、コントラストの高い像を得る(画像の先鋭度が高まる)。受粉位置検出部650は、撮像制御部640による光学系の合焦位置の情報を検出することにより、受粉位置(被写体)までの距離を計測する。なお、撮像部64は、アーム部62−4の先端部に設けられている場合、受粉位置に接近した状態であり、被写体までの距離が近い。このような近距離の撮影では、被写界深度が浅くなるため、光学系の合焦位置を用いた検出が容易となる。
これにより、受粉処理制御部680は、検出された受粉位置に対して受粉動作する位置にエンドイフェクタ部63を移動させる際、検出された受粉位置とエンドイフェクタ部63の位置との間の距離を受粉動作に適した位置に精度よく合わせることができる。
The second method of distance detection performed by the pollination position detection unit 650 is a method of calculating the distance to the plant 9 based on the sharpness of the image that changes according to the focus position of the optical system in the imaging unit 64. The pollination position detection unit 650 measures the distance to the subject using so-called camera autofocus technology.
When the distance from the imaging unit 64 to the subject and the in-focus position of the optical system are equal (when they are within the depth of field), the imaging unit 64 focuses on the subject and produces an image with high contrast. To obtain (the sharpness of the image is increased). The pollination position detection unit 650 measures the distance to the pollination position (subject) by detecting information on the focus position of the optical system by the imaging control unit 640. In addition, when the imaging part 64 is provided in the front-end | tip part of the arm part 62-4, it is the state which approached the pollination position and the distance to a to-be-photographed object is near. In such short-distance shooting, since the depth of field becomes shallow, detection using the in-focus position of the optical system becomes easy.
Thereby, when the pollination processing control unit 680 moves the end effector unit 63 to a position where the pollination operation is performed with respect to the detected pollination position, the position between the detected pollination position and the position of the end effector unit 63 is determined. The distance can be accurately adjusted to a position suitable for the pollination operation.

続いて、受粉処理制御部680は、検出された受粉位置に対して受粉動作するための位置にエンドイフェクタ部63を移動させた後、受粉動作制御部630を制御して、エンドイフェクタ部63に受粉動作をさせる。図14は、エンドイフェクタ部63における受粉動作の例を示す図である。
図14(a)は、エンドイフェクタ部63が噴射部63Aを備えている場合の受粉動作の例を示している。この図に示すように受粉処理制御部680は、受粉位置検出部650により検出された花f10の受粉位置に対して花粉を噴射するための適した位置に、受粉位置制御部620を制御して噴射部63Aを移動させる。そして、受粉処理制御部680は、受粉動作制御部630を制御して噴射部63Aから受粉位置に対して花粉を噴射させる。
Subsequently, the pollination processing control unit 680 moves the end effector unit 63 to a position for performing the pollination operation with respect to the detected pollination position, and then controls the pollination operation control unit 630 to end the end effector unit. 63 is made to pollinate. FIG. 14 is a diagram illustrating an example of pollination operation in the end effector unit 63.
Fig.14 (a) has shown the example of the pollination operation | movement in case the end effector part 63 is provided with the injection part 63A. As shown in this figure, the pollination processing control unit 680 controls the pollination position control unit 620 to a position suitable for injecting pollen to the pollination position of the flower f10 detected by the pollination position detection unit 650. The ejection unit 63A is moved. Then, the pollination processing control unit 680 controls the pollination operation control unit 630 to inject pollen from the injection unit 63A to the pollination position.

図14(b)は、エンドイフェクタ部63が塗布部63Bを備えている場合の受粉動作の例を示している。この図に示すように受粉処理制御部680は、受粉位置検出部650により検出された花f10の受粉位置に対して花粉を塗布するための適した位置に、受粉位置制御部620を制御して塗布部63Bを移動させる。そして、受粉処理制御部680は、受粉動作制御部630を制御して塗布部63Bの綿棒形状の先端部に付着させた花粉を受粉位置に対して塗布させる。   FIG.14 (b) has shown the example of the pollination operation | movement in case the end effector part 63 is provided with the application part 63B. As shown in this figure, the pollination processing control unit 680 controls the pollination position control unit 620 to a suitable position for applying pollen to the pollination position of the flower f10 detected by the pollination position detection unit 650. The application part 63B is moved. Then, the pollination processing control unit 680 controls the pollination operation control unit 630 to apply the pollen attached to the tip of the swab shape of the application unit 63B to the pollination position.

図14(c)は、エンドイフェクタ部63が振動部63Cを備えている場合の受粉動作の例を示している。この図に示すように受粉処理制御部680は、受粉位置検出部650により検出された花f10近傍の花軸(茎)の位置に、受粉位置制御部620を制御して振動部63Cを移動させる。そして、受粉処理制御部680は、受粉動作制御部630を制御して振動部63Cに花f10近傍の花軸(茎)を挟持させて揺動させることにより受粉位置を振動させる。   FIG. 14C shows an example of the pollination operation in the case where the end effector portion 63 includes a vibrating portion 63C. As shown in this figure, the pollination processing control unit 680 moves the vibrating unit 63C by controlling the pollination position control unit 620 to the position of the flower shaft (stem) in the vicinity of the flower f10 detected by the pollination position detection unit 650. . Then, the pollination processing control unit 680 controls the pollination operation control unit 630 to vibrate the pollination position by causing the vibration unit 63C to pinch and swing the flower shaft (stem) in the vicinity of the flower f10.

図15は、エンドイフェクタ部63における受粉動作の別の例を示す図である。
植物の花の構造の中には、マメ科の植物やトマト等のようにめしべが花の中に隠れているものがある。以下に、図15を参照して花のめしべが隠れている構造の植物に対する受粉動作の例を説明する。
図15(a)は、マメ科の植物の花のように、めしべ(pi)とおしべ(st)とが花弁の中に隠れている花f20に受粉動作する場合の例を示している。このような花は、例えば、マルハナバチが花の中に入り込むことにより受粉がされる虫媒花である。このような場合、移動型受粉装置60は、エンドイフェクタ部63が備えている噴射部63A又は塗布部63Bの先端部を花の中に挿入して、花弁の中に隠れているめしべ(pi)に花粉を付着させることができる。図15(a)は、噴射部63Aの先端部が挿入されている例を示している。
FIG. 15 is a diagram illustrating another example of the pollination operation in the end effector unit 63.
In some plant flower structures, pistils are hidden in the flower, such as legumes and tomatoes. Below, with reference to FIG. 15, the example of the pollination operation | movement with respect to the plant of the structure where the flower pistil is hidden is demonstrated.
FIG. 15 (a) shows an example in which pistil (pi) and stamen (st) pollinate the flower f20 hidden in the petal, like a legume plant flower. Such a flower is, for example, an insect flower that is pollinated by bumble bees entering the flower. In such a case, the mobile pollination device 60 inserts the tip of the injection unit 63A or the application unit 63B provided in the end effector unit 63 into the flower and hides the pistil (pi) ) Can be pollen. FIG. 15A shows an example in which the tip of the injection part 63A is inserted.

図15(b)は、トマトの花のように、おしべ(st)がめしべ(pi)の外側を取り囲んで筒状に並んでおり、めしべ(pi)が隠れている花f30に受粉動作する場合の例を示している。このような花は、例えば、振動により外側を取り囲んでいるおしべ(st)から花粉が放出されてめしべ(pi)に受粉がされる風媒花である。このような場合、移動型受粉装置60は、エンドイフェクタ部63が備えている振動部63Cにより花を振動させることによりめしべ(pi)に花粉を付着させることができる。なお、移動型受粉装置60は、エンドイフェクタ部63が備えている塗布部63Bを用いて、筒状に並んでいるおしべ(st)に塗布部63Bを断続的に押しあてて振動を与える受粉動作をしてもよい。
このように、移動型受粉装置60は、植物9の花の種類に応じた適切な受粉動作を、検出した受粉位置に対して無人化された処理により行うことができる。
Fig. 15 (b) shows a case where the stamen (st) surrounds the outside of the pistil (pi) and is arranged in a cylindrical shape like a tomato flower, and the flower f30 where the pistil (pi) is hidden is pollinated. An example is shown. Such a flower is, for example, an airborne flower in which pollen is released from a stamen (st) surrounding the outside by vibration and pollination is received by a pistil (pi). In such a case, the mobile pollination device 60 can attach pollen to the pistil (pi) by vibrating the flower by the vibration part 63 </ b> C included in the end effector part 63. Note that the mobile pollination device 60 uses the application unit 63B provided in the end effector unit 63 to pollinate the application unit 63B intermittently against the stamens (st) arranged in a cylindrical shape to give vibration. You may act.
Thus, the mobile pollination apparatus 60 can perform an appropriate pollination operation according to the type of flower of the plant 9 by a process that is unmanned with respect to the detected pollination position.

(受粉履歴情報の生成)
受粉処理制御部680は、上述の受粉動作処理を実行した後に、受粉履歴情報生成部660に受粉履歴情報を生成させる。例えば、受粉処理制御部680は、受粉位置検出部650により検出された受粉位置にエンドイフェクタ部63を介して受粉動作をさせることに応じて、該受粉位置に対応付けて、植物9の受粉位置の受粉履歴情報として受粉済みであることを示す情報を生成させる。すなわち、受粉履歴情報生成部660は、受粉処理制御部680からの指令情報に従って、検出された受粉位置に対応付けて、植物9の受粉位置の受粉履歴情報として受粉済みであるか否かを示す情報を生成する。なお、この受粉位置は、植物栽培システム1において予め測定された植物9の3次元モデル(検出部210により検出された花の3次元座標位置)に基づいて生成される位置である。そして、受粉履歴情報生成部660は、生成した受粉履歴情報を状況記憶部230に記憶させる。
(Generation of pollination history information)
The pollination process control unit 680 causes the pollination history information generation unit 660 to generate pollination history information after executing the above-described pollination operation process. For example, the pollination processing control unit 680 performs pollination operation on the pollination position detected by the pollination position detection unit 650 via the end effector unit 63, and associates the pollination position with the pollination position of the plant 9. Information indicating that pollination has been completed is generated as the pollination history information of the position. That is, the pollination history information generation unit 660 indicates whether or not pollination has been completed as the pollination history information of the pollination position of the plant 9 according to the command information from the pollination processing control unit 680 in association with the detected pollination position. Generate information. This pollination position is a position generated based on the three-dimensional model of the plant 9 (three-dimensional coordinate position of the flower detected by the detection unit 210) measured in advance in the plant cultivation system 1. Then, the pollination history information generation unit 660 causes the status storage unit 230 to store the generated pollination history information.

また、受粉履歴情報生成部660は、受粉履歴情報を生成する際に、さらに、受粉位置に対して受粉動作をした日時を該受粉履歴情報に対応付けて生成する。この場合、受粉処理制御部680は、受粉済みであるか否かの情報に加えて、受粉済みの受粉位置に対しての受粉日時の情報も得ることができる。これにより、受粉処理制御部680は、例えば、受粉済みとされている受粉位置が所定の時間経過後に受精に至っていない場合(例えば、受粉させた日時に対して所定時間経過後においても、受精により落ちるはずの花弁が残っている場合など)、該受粉位置の花を撮像した画像に基づいて受精に至っていないことを判定することも可能である。この場合、受粉処理制御部680は、受精に至っていないことを判定した結果に基づいて、受精に至っていない受粉位置に対して、再度、受粉動作制御部630を制御して受粉動作をさせることができる。
このように、移動型受粉装置60は、受粉位置に対して受粉動作をすることに応じて、受粉履歴情報生成部660により、該受粉位置の受粉履歴情報を生成することができる。
Further, when generating pollination history information, the pollination history information generation unit 660 further generates the date and time when the pollination operation is performed on the pollination position in association with the pollination history information. In this case, the pollination processing control unit 680 can obtain information on the date of pollination for the pollination position where the pollination has been completed, in addition to the information on whether or not the pollination has been completed. Thereby, for example, when the pollination position that has been pollinated has not been fertilized after a lapse of a predetermined time (for example, even after a predetermined time has elapsed with respect to the date and time of pollination, It is also possible to determine that fertilization has not been achieved based on an image obtained by imaging the flower at the pollination position, such as when petals that should fall off remain. In this case, the pollination processing control unit 680 may control the pollination operation control unit 630 again to perform the pollination operation on the pollination position that has not been fertilized based on the result of determining that the fertilization has not been achieved. it can.
Thus, the mobile pollination device 60 can generate the pollination history information of the pollination position by the pollination history information generation unit 660 in response to performing the pollination operation on the pollination position.

(識別情報を用いた受粉位置の特定)
次に、識別子による識別情報を用いて、受粉位置を特定して検出する処理について説明する。
上述の実施形態においては、植物栽培プラント4内で栽培されている植物9の位置、花の位置、受粉位置などは、撮像された画像情報に基づいて3次元座標位置として生成される。そして、生成された3次元座標位置に基づいて、移動型受粉装置60は、受粉位置への制御を実行する。それに対して、位置を検出する別の方法の一例として、受粉位置を特定する識別情報を示すICタグ(識別子)が植物9に取り付けられていて、移動型受粉装置60が、この識別情報に基づいて、植物9の位置、花の位置、受粉位置などを検出して受粉位置への制御を実行する方法もある。なお、このICタグによる識別情報は、上述の画像情報に基づいて生成された3次元座標位置における概略の位置(領域)判定や位置の検出精度向上のための補助情報としても有効である。
(Identification of pollination position using identification information)
Next, a process for identifying and detecting a pollination position using identification information based on an identifier will be described.
In the above-described embodiment, the position of the plant 9 cultivated in the plant cultivation plant 4, the position of the flower, the pollination position, and the like are generated as a three-dimensional coordinate position based on the captured image information. And based on the produced | generated three-dimensional coordinate position, the mobile pollination apparatus 60 performs control to a pollination position. On the other hand, as another example of the method for detecting the position, an IC tag (identifier) indicating identification information for specifying the pollination position is attached to the plant 9, and the mobile pollination device 60 is based on this identification information. There is also a method for detecting the position of the plant 9, the position of the flower, the pollination position, and the like and executing control to the pollination position. The identification information by the IC tag is also effective as auxiliary information for rough position (region) determination at the three-dimensional coordinate position generated based on the above-described image information and for improving the position detection accuracy.

例えば、移動型受粉装置60の識別情報検出部670は、アーム部62−4の先端部に備えられているRFIDリーダ65を介して、植物9に取り付けられているICタグに登録されているID情報を検出する。このID情報は、植物9の位置、花の位置、受粉位置などそれぞれの位置座標と対応付けられて状況記憶部230に記憶されている。なお、移動型受粉装置60が記憶部を有していてもよく、該記憶部に、上述のID情報がそれぞれの位置座標と対応付けられて記憶される構成としてもよい。そして、受粉位置検出部650は、識別情報検出部670により検出されたID情報に対応付けられている位置座標を、受粉位置を特定する識別情報として状況記憶部230から読み出し、この読み出した位置座標に基づいて植物9の受粉位置を検出する。   For example, the identification information detection unit 670 of the mobile pollination device 60 is registered with an IC tag attached to the plant 9 via the RFID reader 65 provided at the tip of the arm unit 62-4. Detect information. This ID information is stored in the situation storage unit 230 in association with each position coordinate such as the position of the plant 9, the position of the flower, and the pollination position. The mobile pollination device 60 may have a storage unit, and the above-described ID information may be stored in the storage unit in association with each position coordinate. And pollination position detection part 650 reads the position coordinate matched with ID information detected by identification information detection part 670 from situation storage part 230 as identification information which specifies a pollination position, and this read position coordinate Based on this, the pollination position of the plant 9 is detected.

また、受粉履歴情報生成部660は、この検出されたICタグに登録されているID情報に対応づけて、受粉履歴情報を生成してもよい。この場合、例えば、受粉処理制御部680は、受粉履歴情報に基づいて、ID情報対応付けられている受粉位置毎に受粉済みであるか否かを判定する。   The pollination history information generation unit 660 may generate pollination history information in association with the ID information registered in the detected IC tag. In this case, for example, the pollination processing control unit 680 determines whether or not pollination has been completed for each of the pollination positions associated with the ID information, based on the pollination history information.

なお、このICタグは、作業者によって植物9に取り付けられてもよいし、人手によらない取り付けロボット等によって植物9に取り付けられてもよい。   In addition, this IC tag may be attached to the plant 9 by an operator, or may be attached to the plant 9 by an attachment robot or the like that does not rely on human hands.

次に、図16を参照して植物9に取り付けられているICタグに基づく位置検出についての例を説明する。
図16は、植物9にICタグが取り付けられている場合の位置検出の例を説明する図である。
Next, an example of position detection based on an IC tag attached to the plant 9 will be described with reference to FIG.
FIG. 16 is a diagram for explaining an example of position detection when an IC tag is attached to the plant 9.

図16(a)、(b)は、植物9の枝(茎)にICタグが取り付けられている場合の位置検出の例を示している。一般的な植物は、成長の伸張過程において茎の先端が分裂して枝分かれした枝(茎)を生じ、それらの枝(茎)による分岐構造を有している。図16(a)に示す植物9は、大本の幹(茎)B0から成長に従って分岐点N1〜N3においてそれぞれ枝分かれした枝(茎)B1〜B3を有している。また、幹(茎)B0及び枝(茎)B1〜B3のそれぞれには、花軸を介して花が着いている。幹(茎)B0には花f15(1)が、枝(茎)B1には花f15(2)及び花f15(3)が、枝(茎)B2には花f15(4)及び花f15(5)が、枝(茎)B3には花f15(6)が、それぞれ着いている。   FIGS. 16A and 16B show examples of position detection when an IC tag is attached to a branch (stem) of the plant 9. A general plant has a branch structure (stem) in which the tip of the stem is split and branches in the elongation process of growth, and has a branch structure by these branches (stem). The plant 9 shown in FIG. 16 (a) has branches (stems) B1 to B3 that are branched at branch points N1 to N3 according to the growth from the main trunk (stem) B0. In addition, the stem (stem) B0 and the branches (stems) B1 to B3 are flowered via the flower axes. The stem (stem) B0 has a flower f15 (1), the branch (stem) B1 has a flower f15 (2) and a flower f15 (3), and the branch (stem) B2 has a flower f15 (4) and a flower f15 ( 5), but the flower f15 (6) has arrived at the branch (stem) B3.

また、ICタグTag0〜Tag3は、幹(茎)B0及び枝(茎)B1〜B3のそれぞれに対応して植物9に取り付けられている。ICタグTag1は、幹(茎)B0の根元近傍の位置に取り付けられており、幹(茎)B0に対応している。ICタグTag2〜Tag4は、分岐点N1〜N3の近傍の位置に取り付けられており、ICタグTag2が枝(茎)B1に、ICタグTag2が枝(茎)B2に、ICタグTag3が枝(茎)B3に、それぞれ対応している。   Further, the IC tags Tag0 to Tag3 are attached to the plant 9 corresponding to the trunk (stem) B0 and the branches (stems) B1 to B3, respectively. The IC tag Tag1 is attached to a position near the root of the trunk (stem) B0 and corresponds to the trunk (stem) B0. The IC tags Tag2 to Tag4 are attached at positions near the branch points N1 to N3, the IC tag Tag2 is on the branch (stem) B1, the IC tag Tag2 is on the branch (stem) B2, and the IC tag Tag3 is on the branch ( Stem) B3, respectively.

図16(b)は、ICタグTag0〜Tag3がそれぞれ対応している幹(茎)B0及び枝(茎)B1〜B3を、破線の矢印b0〜b3で示している。例えば、ICタグTag0〜Tag3には、それぞれ破線の矢印b0〜b3で示している区間の幹(茎)又は枝(茎)に着いている花の位置、又は受粉位置を特定する識別情報としてID情報が登録されている。そして、このID情報は、植物9の枝(茎)の分岐構造と対応づけられて状況記憶部230に記憶されている。
また、植物9の枝(茎)の分岐構造は、例えば、撮像された植物9の画像から画像処理により検出される。そして、植物9の枝(茎)の分岐構造は、検出された枝が3次元計測の手法を用いることにより3次元位置座標として検出され、3次元モデル化されて状況記憶部230に記憶される。
これにより、移動型受粉装置60は、識別情報検出部670により検出されたID情報(識別情報)と植物9の枝(茎)の分岐構造とに基づいて、植物9のそれぞれの枝(茎)毎に受粉位置を検出することができる。
FIG. 16B shows the stem (stem) B0 and the branches (stems) B1 to B3 to which the IC tags Tag0 to Tag3 correspond respectively by dashed arrows b0 to b3. For example, the IC tags Tag0 to Tag3 have IDs as identification information for specifying the positions of flowers or the pollination positions of the stems (stems) or branches (stems) in the sections indicated by broken arrows b0 to b3, respectively. Information is registered. The ID information is stored in the situation storage unit 230 in association with the branch structure (stem) of the plant 9.
Moreover, the branch structure of the branch (stem) of the plant 9 is detected by image processing from, for example, the captured image of the plant 9. The branch structure of the branch (stem) of the plant 9 is detected as a three-dimensional position coordinate by using the three-dimensional measurement method for the detected branch, and is three-dimensionally modeled and stored in the situation storage unit 230. .
Thereby, the mobile pollination device 60 uses each branch (stem) of the plant 9 based on the ID information (identification information) detected by the identification information detection unit 670 and the branch structure of the branch (stem) of the plant 9. The pollination position can be detected every time.

例えば、図16(a)、(b)に示す植物9において、移動型受粉装置60は、ICタグから検出されたID情報と枝(茎)の分岐構造とに基づいて、幹(茎)B0及び枝(茎)B1〜B3毎に対応している領域を受粉位置として検出する。一例としては、移動型受粉装置60は、ICタグTag1のID情報により、枝(茎)B1に対応している領域、すなわち、枝(茎)B1に着いている花f15(2)、f15(3)を受粉位置として検出する。同様に、移動型受粉装置60は、ICタグTag2のID情報により、枝(茎)B2に対応している領域、すなわち、枝(茎)B2に着いている花f15(4)、f15(5)を受粉位置として検出する。また、同様に、ICタグTag0のID情報により花f15(1)を、ICタグTag3のID情報により花f15(6)を、それぞれ受粉位置として検出する。   For example, in the plant 9 shown in FIGS. 16A and 16B, the mobile pollination device 60 uses the stem (stem) B0 based on the ID information detected from the IC tag and the branch structure of the branch (stem). And the area | region corresponding to every branch (stem) B1-B3 is detected as a pollination position. As an example, the mobile pollination device 60 uses the ID information of the IC tag Tag1 to indicate the area corresponding to the branch (stem) B1, that is, the flowers f15 (2), f15 ( 3) is detected as a pollination position. Similarly, the mobile pollination device 60 uses the ID information of the IC tag Tag2 to recognize the flowers f15 (4) and f15 (5) that are attached to the region corresponding to the branch (stem) B2, that is, the branch (stem) B2. ) Is detected as a pollination position. Similarly, the flower f15 (1) is detected from the ID information of the IC tag Tag0, and the flower f15 (6) is detected as the pollination position from the ID information of the IC tag Tag3.

なお、移動型受粉装置60は、ICタグから検出されたID情報と枝の分岐構造とに基づいて、それぞれのID情報に対応する枝(茎)に着いている花の位置毎に受粉位置を検出してもよい。例えば、移動型受粉装置60は、ICタグTag1のID情報により、枝(茎)B1に着いている花f15(2)の位置及び花f15(3)の位置毎に受粉位置を検出してもよい。   In addition, the mobile pollination device 60 sets the pollination position for each position of the flower attached to the branch (stem) corresponding to each ID information based on the ID information detected from the IC tag and the branch structure of the branch. It may be detected. For example, the mobile pollination device 60 may detect the pollination position for each position of the flower f15 (2) and the position of the flower f15 (3) attached to the branch (stem) B1 based on the ID information of the IC tag Tag1. Good.

また、それぞれのID情報に対応する枝(茎)に着いている花の位置、又は受粉位置を、それぞれ対応するICタグの位置、又は、植物9の大本の幹(茎)に対応するICタグの位置を基準とした位置座標として検出してもよい。例えば、移動型受粉装置60は、花f15(2)の位置及び花f15(3)のそれぞれの位置をICタグTag1の位置を基準とした位置座標として検出してもよいし、ICタグTag0の位置を基準とした位置座標として検出してもよい。   Further, the position of the flower or the pollination position corresponding to each ID information, the position of the corresponding IC tag, or the IC corresponding to the main trunk (stem) of the plant 9 You may detect as a position coordinate on the basis of the position of a tag. For example, the mobile pollination device 60 may detect the position of the flower f15 (2) and the position of the flower f15 (3) as position coordinates based on the position of the IC tag Tag1, or the position of the IC tag Tag0. You may detect as a position coordinate on the basis of a position.

また、移動型受粉装置60は、植物9の大本の幹(茎)に対応するICタグTag0のID情報に、その植物9に着いている花の位置、又は受粉位置の全てを対応させてもよい。例えば、移動型受粉装置60は、植物9の大本の幹(茎)に対応するICタグTag0のID情報に対応付けて、その植物9の全ての受粉位置における受粉履歴情報を生成してもよい。すなわち、移動型受粉装置60は、例えば、植物9の苗毎に受粉済みであるか否かの情報を生成してもよい。   In addition, the mobile pollination device 60 associates the ID information of the IC tag Tag0 corresponding to the main trunk (stem) of the plant 9 with the position of the flower attached to the plant 9 or all of the pollination positions. Also good. For example, the mobile pollination device 60 generates pollination history information at all pollination positions of the plant 9 in association with the ID information of the IC tag Tag0 corresponding to the main trunk (stem) of the plant 9. Good. That is, the mobile pollination device 60 may generate, for example, information on whether or not pollination has been completed for each seedling of the plant 9.

また、受粉位置を特定する識別情報を示すICタグ(識別子)は、植物9の一花毎に取り付けられていてもよい。
図16(c)、(d)は、植物9の一花毎にICタグが取り付けられている場合の位置検出の例を示している。図16(c)に示すように、花f15(1)〜f15(6)にそれぞれICタグTag11〜Tag16が取り付けられている。この場合、図16(b)に示すように、花f15(1)〜f15(6)の位置は、それぞれに取り付けられているICタグTag11〜Tag16のID情報と対応付けられている。これにより、移動型受粉装置60は、識別情報検出部670により検出されたID情報(識別情報)に基づいて、植物9のそれぞれの花毎に受粉位置を検出することができる。
なお、上述の受粉位置を特定する識別情報を示すICタグ(識別子)は、受粉済みの受粉位置のみに取り付けてもよい。これにより、該受粉位置が受粉済みであることを検出することができる。
Further, an IC tag (identifier) indicating identification information for specifying the pollination position may be attached to each flower of the plant 9.
FIGS. 16C and 16D show examples of position detection when an IC tag is attached to each flower of the plant 9. As shown in FIG. 16C, IC tags Tag11 to Tag16 are attached to the flowers f15 (1) to f15 (6), respectively. In this case, as shown in FIG. 16B, the positions of the flowers f15 (1) to f15 (6) are associated with the ID information of the IC tags Tag11 to Tag16 attached thereto. Accordingly, the mobile pollination device 60 can detect the pollination position for each flower of the plant 9 based on the ID information (identification information) detected by the identification information detection unit 670.
In addition, you may attach the IC tag (identifier) which shows the identification information which pinpoints the above-mentioned pollination position only to the pollination position after pollination. Thereby, it can be detected that the pollination position has been pollinated.

このように、移動型受粉装置60は、植物9の分岐された枝(茎)毎に取り付けられているICタグによる識別情報を用いることにより、植物9の受粉位置(位置座標)を、分岐された枝(茎)毎に概略判定することで作業効率を上げることができる。また、例えば、育成環境において受粉位置が内的又は外的な要因で動いた場合であっても、移動型受粉装置60は、植物9の分岐された枝(茎)毎や一花毎に取り付けられているICタグによる識別情報を用いることにより、植物9の受粉位置(位置座標)を精度よく検出することができる。   Thus, the mobile pollination device 60 branches the pollination position (positional coordinates) of the plant 9 by using the identification information by the IC tag attached to each branched branch (stem) of the plant 9. The work efficiency can be increased by roughly determining each branch (stem). In addition, for example, even when the pollination position moves due to internal or external factors in the growing environment, the mobile pollination device 60 is attached to each branch (stem) of the plant 9 or to each flower. By using the identification information by the IC tag, the pollination position (position coordinates) of the plant 9 can be detected with high accuracy.

なお、上述の識別子としてICタグを用いた識別方法は、他の識別子を用いた識別方法としてもよく、例えば、1次元バーコードやマトリックス型2次元コードなどのような符号化された模様によって示されている識別子を用いた識別方法としてもよい。これらの符号化された模様からID情報を検出する場合、識別情報検出部670は、それぞれの識別子に対応した読み取り装置を介して検出する構成としてもよいし、又は、撮像部64を介して撮像された画像に基づいて検出する構成としてもよい。
また、識別子には、例えば、受粉履歴情報や育成状況に関する情報などのID情報以外の情報が登録されていてもよい。
Note that the identification method using an IC tag as the identifier described above may be an identification method using another identifier, and is indicated by an encoded pattern such as a one-dimensional barcode or a matrix type two-dimensional code. It is good also as an identification method using the identifier made. When detecting ID information from these encoded patterns, the identification information detection unit 670 may be configured to detect via the reading device corresponding to each identifier, or may be imaged via the imaging unit 64. It is good also as a structure detected based on the performed image.
In addition, for example, information other than ID information such as pollination history information and information on the breeding status may be registered in the identifier.

また、上述の識別子を用いた識別方法は、受粉位置を検出するために用いられる他に、実の位置を検出するために用いられてもよい。実の位置の検出に用いられることにより、識別子による識別情報と植物9の枝(茎)の分岐構造とに基づいて、上述の受粉位置と同様に実の位置(位置座標)を検出することができる。   Moreover, the identification method using the above-mentioned identifier may be used in order to detect an actual position besides being used in order to detect a pollination position. By being used for detection of the actual position, it is possible to detect the actual position (position coordinates) in the same manner as the above-described pollination position based on the identification information by the identifier and the branch structure of the branch (stem) of the plant 9. it can.

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
例えば、植物9に対する受粉作業は、移動型受粉装置60のみで行われる場合に限られるものではなく、この移動型受粉装置60による受粉動作処理と、作業者の人手による受粉作業と、の両方で行われる作業であってもよい。その場合、受粉履歴情報は、移動型受粉装置60の受粉動作に応じて生成される以外に、作業者による受粉作業に応じて、その受粉作業中の作業者の動きを画像から検出して生成されてもよいし、また、作業者により入力装置(不図示)から受粉履歴に関する情報が入力されて生成されてもよい。
The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.
For example, the pollination operation for the plant 9 is not limited to the case where the pollination operation is performed only by the mobile pollination device 60. Both the pollination operation processing by the mobile pollination device 60 and the manual pollination operation by the operator. It may be an operation to be performed. In this case, the pollination history information is generated by detecting the movement of the worker during the pollination operation from the image according to the pollination operation by the worker, in addition to being generated according to the pollination operation of the mobile pollination device 60. Moreover, the information regarding a pollination history may be input and produced | generated from the input device (not shown) by the operator.

また、移動型検出装置40と移動型受粉装置60は、それぞれ複数台を稼動させ、それぞれ独立した処理を行うことができる。   Moreover, each of the mobile detection device 40 and the mobile pollination device 60 can operate a plurality of units and perform independent processing.

また、図3に示した構成において、プラント制御部500は、独立して設ける必要ななく、複数の植物栽培システム、複数の移動型受粉装置60を制御する形態としてもよい。   Moreover, in the structure shown in FIG. 3, the plant control part 500 does not need to provide independently, It is good also as a form which controls several plant cultivation systems and several mobile pollination apparatuses 60. FIG.

また、本実施形態の植物栽培プラント4は、陸上の施設であることを制限するものではない。例えば、植物栽培プラント4は、水上を航行する移動手段を備えることにより、海上を移動することも可能となる。植物栽培プラント4は、四季の気温変動に応じて、適正な緯度に移動することにより、気候による温度と、植物栽培プラントの温度差を少なくすることができ、空調設備や、水温制御設備による損失を低減させることが可能となる。その移動は、例えば、四季に応じて設定して4回程度とすることとしてもよい。   Moreover, the plant cultivation plant 4 of this embodiment does not restrict | limit that it is a land facility. For example, the plant cultivation plant 4 can also move on the sea by providing a moving means for navigating on the water. The plant cultivation plant 4 can reduce the temperature difference between the climate and the plant cultivation plant by moving to an appropriate latitude according to the temperature fluctuations of the four seasons, and the loss due to the air conditioning equipment and water temperature control equipment Can be reduced. For example, the movement may be set according to the four seasons and be about four times.

また、例えば、植物栽培プラント4は、地中、水中に構築することにより、温度の変化の少ない環境を構築することが可能となる。   For example, the plant cultivation plant 4 can construct | assemble the environment with few changes of temperature by constructing in the ground and underwater.

なお、本実施形態の植物栽培プラント4は、一つのプラント内に複数の種類の植物9を一緒に栽培することができる。
植物栽培プラント4の内部の空間を分割する隔壁を設けて、隔てられた空間単位で栽培する植物9の種類を設定することにより実現できる。また、その隔壁の位置を移動可能な構造とすることにより、分割する空間の広さ(容量)を変更することができる。このような隔壁を設けたことにより、栽培する植物の量に応じて空間を分割することができる。
例えば、収穫が終わった空間を利用して、次の栽培の準備を開始することができる。
また、同じ種類を栽培する場合では、環境条件を変更して、収穫時期を分割された空間ごとに制御することができる。
In addition, the plant cultivation plant 4 of this embodiment can grow several types of plants 9 together in one plant.
It can be realized by providing a partition that divides the space inside the plant cultivation plant 4 and setting the type of the plant 9 that is cultivated in a separated space unit. Moreover, by making the structure of the partition wall movable, the size (capacity) of the space to be divided can be changed. By providing such a partition, a space can be divided according to the amount of plants to be cultivated.
For example, preparation for the next cultivation can be started using the space where the harvest is finished.
Moreover, when growing the same kind, environmental conditions can be changed and the harvest time can be controlled for each divided space.

なお、上述の植物栽培システム1、移動型検出装置40、移動型受粉装置60は、内部にコンピュータシステムを有している。そして、各機能部の動作の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータシステムが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでいうコンピュータシステムとは、CPU及び各種メモリやOS、周辺機器等のハードウェアを含むものである。   In addition, the above-mentioned plant cultivation system 1, the mobile detection apparatus 40, and the mobile pollination apparatus 60 have a computer system inside. The operation process of each functional unit is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the above processing is performed by the computer system reading and executing the program. The computer system here includes a CPU, various memories, an OS, and hardware such as peripheral devices.

また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case, and a program that holds a program for a certain period of time are also included. The program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.

1 植物栽培システム、4 植物栽培プラント、9 植物、60 移動型受粉装置、62 アーム部、63 エンドイフェクタ部(受粉動作部)、63A 噴射部、63B 塗布部、63C 振動部、64 撮像部、650 受粉位置検出部(検出部)、660 受粉履歴情報生成部、670 識別情報検出部、680 受粉処理制御部(制御部)、681 推定部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plant cultivation system, 4 Plant cultivation plant, 9 Plant, 60 Mobile pollination apparatus, 62 Arm part, 63 End effector part (pollination operation part), 63A injection part, 63B application | coating part, 63C vibration part, 64 imaging part, 650 Pollination position detection unit (detection unit), 660 Pollination history information generation unit, 670 Identification information detection unit, 680 Pollination processing control unit (control unit), 681 estimation unit

Claims (17)

撮像された植物の画像に基づいて前記植物の受粉位置を検出する検出部と、
前記検出された受粉位置に対して花粉を付着させる受粉動作をする受粉動作部と、
を備えることを特徴とする受粉装置。
A detection unit for detecting a pollination position of the plant based on an image of the imaged plant;
A pollination operation unit for performing pollination operation to attach pollen to the detected pollination position;
A pollination apparatus comprising:
前記検出部は、
予め登録されている花の特徴を示す特徴情報と前記撮像された植物の画像とに基づいて、花の中心位置、花のめしべの位置、または花の位置を前記植物の受粉位置として検出する
ことを特徴とする請求項1に記載の受粉装置。
The detector is
Detecting the center position of the flower, the position of the pistil of the flower, or the position of the flower as the pollination position of the plant based on the feature information indicating the feature of the flower registered in advance and the captured image of the plant. The pollination apparatus of Claim 1 characterized by these.
前記特徴情報は、花の形に関する情報、花の大きさに関する情報、または花の色に関する情報を含む
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の受粉装置。
The pollination apparatus according to claim 1 or 2, wherein the characteristic information includes information on a shape of a flower, information on a size of the flower, or information on a color of the flower.
前記植物の受粉位置に対応付けられた受粉履歴情報を記憶する記憶部から前記検出された受粉位置の受粉履歴情報を読み出し、該読み出した受粉履歴情報に基づいて、前記検出された受粉位置に対する前記受粉動作部の受粉動作を制御する制御部、
を備えることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の受粉装置。
Reading the pollination history information of the detected pollination position from a storage unit storing the pollination history information associated with the pollination position of the plant, and based on the read pollination history information, the detected pollination position A control unit for controlling the pollination operation of the pollination operation unit,
The pollination apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
前記制御部は、
前記読み出した受粉履歴情報に基づいて、前記検出された受粉位置に対して前記受粉動作部に受粉動作させるか否かを制御する
ことを特徴とする請求項4に記載の受粉装置。
The controller is
The pollination apparatus according to claim 4, wherein whether or not the pollination operation unit is to perform a pollination operation on the detected pollination position is controlled based on the read pollination history information.
前記検出された受粉位置に対して前記受粉動作部が受粉動作をすることに応じて、前記検出された受粉位置に対応付けて前記植物の受粉位置の受粉履歴情報として受粉済みであるか否かを示す情報を生成し、前記記憶部に記憶させる受粉履歴情報生成部、
を備えることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の受粉装置。
Whether the pollination operation unit performs a pollination operation on the detected pollination position, whether or not the pollination history information of the pollination position of the plant has been pollinated in association with the detected pollination position. A pollination history information generating unit that generates information indicating the information stored in the storage unit,
The pollination apparatus of Claim 4 or Claim 5 characterized by the above-mentioned.
前記受粉履歴情報生成部は、
予め測定された前記植物の3次元モデルに基づいて生成される前記検出された受粉位置に対応付けて、前記植物の受粉位置の受粉履歴情報を生成する
ことを特徴とする請求項5に記載の受粉装置。
The pollination history information generation unit
The pollination history information of the pollination position of the plant is generated in association with the detected pollination position generated based on the three-dimensional model of the plant measured in advance. Pollination device.
前記植物の育成状況に基づいて適切な受粉時期を推定する推定部、
を備え、
前記制御部は、
前記推定部により推定された前記適切な受粉時期に基づいて、前記受粉動作部の受粉動作を制御する
ことを特徴とする請求項4から請求項7の何れか1項に記載の受粉装置。
An estimation unit that estimates an appropriate pollination time based on the growth status of the plant,
With
The controller is
The pollination device according to any one of claims 4 to 7, wherein the pollination operation of the pollination operation unit is controlled based on the appropriate pollination time estimated by the estimation unit.
前記受粉動作部は、
前記検出された受粉位置に対して前記花粉を噴射する噴射部と、
前記検出された受粉位置に対して花粉を塗布する塗布部と、
前記検出された受粉位置を振動させる振動部と、
のうち少なくとも1つ
を備えることを特徴とする請求項1から請求項8の何れか1項に記載の受粉装置。
The pollination operation part is
An injecting unit for injecting the pollen to the detected pollination position;
An application unit for applying pollen to the detected pollination position;
A vibrating section that vibrates the detected pollination position;
The pollination apparatus according to claim 1, comprising at least one of the following.
前記植物を撮像する撮像部と、
前記受粉動作部を移動させるアーム部と、
を備え
前記検出部は、
前記撮像部に撮像された前記植物の画像に基づいて前記植物の受粉位置を検出し、
前記制御部は、
前記検出された受粉位置に対する前記受粉動作部の位置を、前記アーム部を介して移動させる
ことを特徴とする請求項4から請求項9の何れか1項に記載の受粉装置。
An imaging unit for imaging the plant;
An arm part for moving the pollination operation part;
The detection unit comprises
Detecting the pollination position of the plant based on the image of the plant imaged in the imaging unit,
The controller is
The pollination apparatus according to any one of claims 4 to 9, wherein the position of the pollination operation unit with respect to the detected pollination position is moved via the arm unit.
前記植物には、前記受粉位置を特定する識別情報を示す識別子が取り付けられており、
前記識別子から前記識別情報を検出する識別情報検出部、
を備え、
前記検出部は、
前記識別情報検出部により検出された前記識別情報に基づいて前記植物の受粉位置を検出する
ことを特徴とする請求項1から請求項10の何れか1項に記載の受粉装置。
An identifier indicating identification information for identifying the pollination position is attached to the plant,
An identification information detector for detecting the identification information from the identifier;
With
The detector is
The pollination apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein a pollination position of the plant is detected based on the identification information detected by the identification information detection unit.
前記識別子は、RFIDである
ことを特徴とする請求項11に記載の受粉装置。
The pollination apparatus according to claim 11, wherein the identifier is an RFID.
前記識別子は、
符号化された模様によって示されている
ことを特徴とする請求項11に記載の受粉装置。
The identifier is
The pollination apparatus according to claim 11, which is indicated by an encoded pattern.
前記識別子は、
前記植物の枝に取り付けられており、
前記検出部は、
前記識別情報検出部により検出された前記識別情報と前記植物の枝の分岐構造とに基づいて、前記植物の受粉位置を検出する
ことを特徴とする請求項11から請求項13の何れか1項に記載の受粉装置。
The identifier is
Attached to the branch of the plant,
The detector is
14. The pollination position of the plant is detected based on the identification information detected by the identification information detection unit and the branch structure of the branch of the plant. The pollination apparatus as described in.
前記識別子は、
前記植物の花に対応付けて取り付けられている
ことを特徴とする請求項11から請求項14の何れか1項に記載の受粉装置。
The identifier is
The pollination device according to any one of claims 11 to 14, wherein the pollen device is attached in association with a flower of the plant.
請求項1から請求項15の何れか1項に記載の受粉装置、
を備えることを特徴とする植物栽培システム。
The pollination device according to any one of claims 1 to 15,
A plant cultivation system comprising:
請求項16に記載の植物栽培システム、
を備えることを特徴とする植物栽培プラント。
The plant cultivation system according to claim 16,
A plant cultivation plant comprising:
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