JP2022525558A - 栽培タワー位置合わせ機構 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2019年5月13日付けで提出された米国出願第62/847,257号の優先権を主張し、その開示は参照してすべての目的で本明細書に援用する。
本開示は概ね自動作物生産に関し、より詳細には、1つ又は複数の処理動作のための栽培タワーの配置及び位置合わせを容易にする機構に関する。
背景技術の項目で説明されている主題は、その背景技術の項目で言及されていることのみによって従来技術と見なされるべきではない。同様に、その背景技術の項目で言及されている問題又はその背景技術の項目の主題に関連した問題が、従来技術で以前から認識されていたと見なすべきでもない。背景技術の項目の主題は単に異なるアプローチを示しているにすぎず、それらアプローチは、本質的に、請求項に記載された技術の実装例に対応可能である。
栽培タワー50の押出長方形プロファイルは、一実装例では、57mm x 93mm (2.25インチ x 3.67インチ)である。フック52は、その外形全体寸法が、栽培タワー50の押出プロファイルよりも大きくならないように設計されている。上述の寸法は教示的な目的である。栽培タワー50の寸法は、所望の処理量、システムの全体サイズなどのいくつかの要因に従って変化しうる。栽培タワー50は、例えば、最大10メートル又はそれより長くてもよい。
・ 中央処理システム30に関連付けられた制御システムが、ロボットコントローラの主プログラムを起動できる。
・ 主プログラム内で、ロボットコントローラは、ロボット1402がそのホームポジションに位置しているかを確認できる。
・ ロボット1402がホームポジションに位置していない場合は、ホームプログラムに入り、ホームポジションに移動する。
・ 次に、主プログラムは、リセットI/Oプログラムを呼び出して、ロボット1402のすべてのI/Oパラメータをデフォルト値にリセットする。
・ 次に、主プログラムは、中央処理コントローラとのハンドシェイクプログラムを実行して、ピックアップ位置1404に栽培タワー50が存在し、受け取る準備ができていることを確認する。
・ 主プログラムは、それが移送搬送ゾーンに入ろうとしていることを示すために、ゾーン進入プログラムを実行することができる。
・ 主プログラムは、栽培タワー50を把持してキャリッジ1202から持ち上げるためのタワー持ち上げプログラムを実行してもよい。
・ 次に、主プログラムは、それが移送搬送ゾーンを出たことを示すために、ゾーン退出プログラムを実行することができる。
・ 次に、主プログラムは、中央処理コントローラとのハンドシェイクプログラムを実行して、収穫機送り込みコンベア1420が空で、栽培タワー50を受け取る位置に配置されているかどうかを確認する。
・ 次に、主プログラムは、それが収穫機送り込みコンベアゾーンに入ろうとしていることを示すために、ゾーン進入プログラムを実行することができる。
・ 主プログラムは、タワー配置プログラムを実行して、受け取ったタワーを送り込みコンベア1420に移動してその上に配置する。
・その後、主プログラムは、ゾーン退出プログラムを呼び出し、それが収穫機送り込みコンベアゾーンを出たことを示す。
・ ホームプログラムを実行して、ロボット1402をそのホームポジションに戻すことができる。
・ 最後に、主プログラムは、中央処理コントローラとのハンドシェイクプログラムを実行して、ロボット1402がホームポジションに戻り、次の栽培タワー50を受け取る準備ができたことを示すことができる。
・ ロボット1402は、グリッパー1604及び1606が開位置にあることを確認する。グリッパーが開いていなければ、ロボット1402は警報を発する。
・ その後、ロボット1402は直進移動を開始し、エンドエフェクター1450をタワー面に押し込み、栽培タワーがグリッパー1604及び1606の後壁に対して完全に当接するようにする。
・ その後、ロボット1402は横に移動して、高剛性のフィンガー1712をタワーの壁に押し付けて、溝58bに係合させることができる。
・ ロボット1402は、ロボット出力を起動してグリッパー1604、1606を閉じることができる。
・ ロボット1402は、グリッパー1604及び1606が閉じられたことをセンサが示すまで待機できる。ロボット1402の待機時間が長すぎる場合は、ロボット1402は警報を発することができる。
・ 把持が確認されると、次に、ロボット1402は、垂直方向に移動して栽培タワー50を受け器1204から持ち上げることができる。
・ 次に、ロボット1402は、ピック位置1404から離れる方向に後退することができる。
・ ロボット1402は、動作中に栽培タワー50を適切に位置合わせさせるための中間点として機能する2つのウェイポイントを通過して移動することができる。
・ ロボット1402は、続けてエンドエフェクター1450及び栽培タワー50を収穫機送り込みコンベア1450の中心のすぐ上に位置決めして、タワーが正しい向きになるようにする(例えば、ヒンジが下向きで高剛性フィンガーの上になり、フック52が収穫機ステーション32に向くようにする)。
・ コンベアの位置が一旦確認されると、ロボット1402は次に、グリッパー1604及び1606を開くための出力を作動させて、栽培タワー50を高剛性フィンガー1712及び支持アーム1608上に載置させておくことができる。
・ ロボット1402は、グリッパー1604及び1606が開いたことをセンサが示すまで待機できる。ロボット1402の待機時間が長すぎる場合は、ロボット1402は警報を発することができる。
・ グリッパー1604及び1606が解放された後、ロボット1402は、その後、垂直方向に下に移動できる。下方に移動する際に、収穫機送り込みコンベア1420の突起部2004がタワー50の重量を受け、エンドエフェクター1450の高剛性フィンガー1712と支持アーム1608はタワーの下に位置し、接触しない。
・ 最後に、ロボット1402は、ここでエンドエフェクター1450をロボット1402の方に引っ張って、収穫機送り込みコンベア1420から離し、エンドエフェクター1450の高剛性フィンガー1712を摺動させて、栽培タワー50の下から出すことができる。
・ 中央処理装置は、主プログラムを起動することができる。
・ 主プログラム内で、ロボット1502は、ロボット1502がそのホームポジションに位置しているかを確認する。
・ ロボット1502がそのホームポジションに存在しない場合は、ロボット1502はホームプログラムに入り、ロボット1502のホームポジションに移動する。
・ 次に、主プログラムは、リセットI/Oプログラムを呼び出して、ロボット1502のI/O値をデフォルト値にリセットする。
・ 次に、主プログラムは、どのステーション(ピックアップコンベア1504又は移植機移送コンベア2111)が取り上げ準備の整った栽培タワー50を保持しているかを示す決定コードを要求するため、中央処理コントローラとのハンドシェイクプログラムを実行できる。
・ 主プログラムは、上述の決定コードに基づいて、それがピックアップ位置に入ろうとしていることを示すために、ゾーン進入プログラムを実行することができる。
・ その後、主プログラムはタワー持ち上げプログラムを実行し、上述した決定コードに基づいてタワーを掴み、指定されたコンベアから持ち上げることができる。
・ 主プログラムは、上述の決定コードに基づいて、それがピックアップ位置を離れたことを示すために、ゾーン退出プログラムを実行することができる。
・ 次に、主プログラムは、中央処理コントローラとのハンドシェイクプログラムを実行して、載荷移送搬送機構47がキャリッジ1202を定位置に保持しており、栽培タワー50を受け取る準備ができているかどうかを確認する。
・ 次に、主プログラムは、それが移送搬送ゾーンに入ろうとしていることを示すために、ゾーン進入プログラムを実行することができる。
・ 主プログラムは、タワー配置プログラムを実行して、持ち上げられた栽培タワーをキャリッジ1202の受け器1204に移動して受け器に置くことができる。
・ 次に、主プログラムは、それが移送搬送ゾーンを出たことを示すために、ゾーン退出プログラムを実行することができる。
・ ロボット1502は、ここでホームプログラムを実行して、ロボット1502をそのホームポジションに戻すことができる。
・ 最後に、主プログラムは、中央処理コントローラとのハンドシェイクプログラムを実行して、ロボット1502がホームポジションに戻り、次の栽培タワー50を持ち上げる準備ができたことを示すことができる。
・ ロボット1502は、グリッパーが開位置にあることを確認することができる。これらが開いていなければ、ロボット1502は警報を発する。
・ 判断位置が移植機搬送コンベア2111に解決した場合、ロボット1502は、移植機搬送コンベア2111上の栽培タワー50に位置合わせするよう垂直方向に移動する。・ その後、ロボット1502は直進移動を開始し、エンドエフェクター1550をタワー面に押し込み、栽培タワー50がグリッパーの後壁に対して完全に当接するようにする。
・ ロボット1502は上方に移動して栽培タワー50を持ち上げ、グリッパーの高剛性フィンガー上にタワーを載せる。
・ するとロボット1502は、ロボット1502出力を起動してグリッパーを閉じることができる。
. ・ ロボット1502は、グリッパーが閉じられたことをセンサが示すまで待機できる。ロボット1502の待機時間が長すぎる場合は、ロボット1502は警報を発する。
・ 把持されていることが確認されると、ロボット1502は、垂直方向に移動し、ピックアップコンベア1504又は移植機移送コンベア2111から離れる方向に後退する。
・ ロボット1502は、動作中に栽培タワー50を適切に位置合わせさせるための中間点として機能する2つのウェイポイントを通過して移動することができる。
・ 続いてロボット1502は、キャリッジ1202の受け器1204に合わせてエンドエフェクター1550と栽培タワー50を位置決めする。
・ その後、ロボット1502は地点1520まで前進して、タワーフック52を受け器1204のチャンネルの上方に位置決めする。
・ その後、ロボット1502が下方に移動すると、これによってタワーフック52を受け器1204のチャンネルのわずか上(例えば、約10ミリメートル)に位置決めできる。
・ ロボット1502は、タワー50のフック52が受け器1204のチャネルに入るように、グリッパーを開くための出力を起動できる。
・ ロボット1502は、グリッパーが開かれたことをセンサが示すまで待機できる。ロボット1502の待機時間が長すぎる場合は、ロボット1502は警報を発する。
・ これらグリッパーが一旦解放されると、ロボット1502は、タワーからまっすぐに戻ることができる。
図示の実装例では、中央処理システム30は、2種類の栽培タワーを扱うように構成されており、それらは「再度刈り取り(cut-again)」と「最終刈り取り(final cut)」である。本明細書で使用する場合、「再度刈り取り」タワーとは、収穫機ステーション32によって処理された(すなわち、栽培タワー50で成長する植物から作物が収穫済みだが、1つ又は複数の植物の根構造が残っている)栽培タワー50であって、作物が再び成長するために栽培環境20に再投入されるものをいう。本明細書で使用する場合、「最終刈り取り」タワーとは、作物が収穫され、栽培タワー50から根構造と成長培地が除去されて植え直される栽培タワー50を指す。再度刈り取りと最終刈り取り栽培タワー50は、中央処理システム30を介して異なる処理経路を取ることができる。栽培タワー50の経路指定を容易にするために、中央処理システム30は、栽培タワー50を追跡するために様々な場所にセンサ(例えば、RFID、バーコード、又は赤外線)を含んでいる。 中央処理システム30のコントローラによって実装された制御ロジックは、与えられた栽培タワー50が再度刈り取り又は最終刈り取り栽培タワーであるかどうかを追跡し、それに応じて様々なコンベアにそのような栽培タワーを経路指定させる。例えば、センサは、ピック位置1404及び/又は収穫機送り込みコンベア1420並びに他の位置に配置してよい。本明細書に記載された様々なコンベアは、特定された栽培タワー50を中央処理システム30の異なる処理経路に沿って経路指定するように制御することができる。図21に示すように、再度刈り取りコンベア2112は、再度刈り取り栽培タワー50を、栽培環境20に挿入するために自動ピックアップステーション43の作業エンベロープに向かって搬送する。再度刈り取りコンベア2112は、単一の蓄積コンベア又は一連のコンベアのいずれかで構成できる。再度刈り取りコンベア2112は、栽培タワー50をピックアップコンベア1504に搬送してもよい。一実施形態では、ピックアップコンベア1504は、栽培タワー50の下まで延びる自動ピックアップステーション43のエンドエフェクター1450を収容するように構成されている。 エンドエフェクター1450に対応する方法としては、栽培タワー50よりも短いコンベア区分を用いるか、図22に示すように両端に角度をつけたコンベアを用いるかのいずれかが含まれる。
Claims (31)
- その少なくとも1つの側面に沿って複数の栽培地点を備えると共に軌道接触面を備えた栽培タワーであって、前記軌道接触面は第1断面プロファイルを備えた栽培タワーと;
前記軌道に沿って延伸する位置合わせ特徴を備えた軌道であって、前記軌道接触面の前記第1断面プロファイルに係合するよう構成された第2断面プロファイルを備えた軌道と;
前記栽培タワーを前記軌道に対して解放可能に押圧して、前記栽培タワーを前記位置合わせ特徴に対して位置決めするよう配置された1つ以上の係合アクチュエータとを含む、装置。 - 前記第1断面プロファイルは、前記栽培タワーの前記軌道接触面に溝を画定する溝部分を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記第2断面プロファイルは、前記第1断面プロファイルの前記溝部分に係合するよう構成された前記位置合わせ特徴を画定する突起部分を含む、請求項2に記載の装置。
- 前記第2断面プロファイルは、前記軌道の上面に沿って延伸すると共に前記栽培タワーの前記軌道接触面の外縁に接触するよう構成された第1及び第2隆条を画定する第1及び第2隆条部分を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記1つ又は複数の係合アクチュエータは、それぞれ、アクチュエータ、係合部材、前記アクチュエータと前記係合部材との間に取り付けられた可動ジョイントを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記係合部材は、前記軌道接触面の反対側で前記栽培タワーの上面に係合するための平坦な円盤である、請求項5に記載の装置。
- 前記可動ジョイントはボール・スイベルジョイントを含む、請求項5に記載の装置。
- 前記軌道は水平に配向されている、請求項1の装置。
- 前記軌道は垂直に配向されている、請求項1の装置。
- 前記栽培タワーを前記軌道に載置するように動作する送り込みコンベアをさらに含む、請求項1に記載の装置。
- 前記栽培タワーを前記軌道から移送するよう動作する送り出しコンベアをさらに含む、請求項1に記載の装置。
- 前記栽培タワーに対して1つ又は複数の処理動作を行うよう動作する1つ又は複数の処理システムをさらに含む、請求項1に記載の装置。
- 前記軌道が、中央ベアリング軌道と、当該中央ベアリング軌道の対向する側に沿って延伸する第1及び第2側方位置合わせバーとを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記位置合わせ特徴が、前記中央ベアリング軌道に取り付けられた複数の円筒形データム形体を含む、請求項13に記載の装置。
- 前記軌道と実質的に平行であり且つ前記軌道接触面の反対側で前記栽培タワーの一面に配置される第2ベアリング軌道をさらに含み、当該第2ベアリング軌道は、前記栽培タワーが前記軌道及び前記第2ベアリング軌道に沿って並進する際に、前記栽培タワーを案内するよう適合されている、請求項13に記載の装置。
- 前記第2ベアリング軌道が、複数の第2円筒形データム形体を含む、請求項15に記載の装置。
- 前記軌道が前記第2ベアリング軌道の上方に位置し。前記軌道が上方に位置し、前記位置合わせ特徴が、前記中央ベアリング軌道に取り付けられた複数の円筒形データム形体を含む、請求項15に記載の装置。
- 前記栽培タワーが、1つ又は複数の一体型の栽培地点容器セットを含み、それぞれの栽培地点容器セットが、一組の前記複数の栽培地点を含む、請求項1に記載の装置。
- それぞれの栽培地点容器セットが、1つ又は複数の視覚的位置合わせ特徴を含む、請求項18に記載の装置。
- 栽培タワーを処理するための装置であって、前記栽培タワーは、その少なくとも1つの側面に沿って複数の栽培地点を備えると共に軌道接触面を備え、前記軌道接触面は第1断面プロファイルを備え、前記装置が、
前記軌道に沿って延伸する位置合わせ特徴を備えた軌道であって、前記軌道接触面の前記第1断面プロファイルに係合するよう構成された第2断面プロファイルを備えた軌道と、
前記軌道に沿った第1及び第2位置に配置された第1及び第2係合アクチュエータであって、前記栽培タワーを前記軌道に対して解放可能に押圧して、前記栽培タワーを前記位置合わせ特徴に対して位置決め且つ位置合わせするよう動作する第1及び第2係合アクチュエータと、
前記第1位置と前記第2位置との間に配置された栽培タワー処理システムであって、前記栽培タワーに対して1つ又は複数の動作を行うよう動作する栽培タワー処理システムとを含む、装置。 - 前記第1断面プロファイルは、前記栽培タワーの前記軌道接触面に溝を画定する溝部分を含む、請求項20に記載の装置。
- 前記第2断面プロファイルは、前記第1断面プロファイルの前記溝部分に係合するよう構成された前記位置合わせ特徴を画定する突起部分を含む、請求項21に記載の装置。
- 前記第2断面プロファイルは、前記軌道の上面に沿って延伸すると共に前記栽培タワーの前記軌道接触面の外縁に接触するよう構成された第1及び第2隆条を画定する第1及び第2隆条部分を含む、請求項20に記載の装置。
- 前記1つ又は複数の係合アクチュエータは、それぞれ、アクチュエータ、係合部材、前記アクチュエータと前記係合部材との間に取り付けられた可動ジョイントを含む、請求項20に記載の装置。
- 前記係合部材は、前記軌道接触面の反対側で前記栽培タワーの上面に係合するための平坦な円盤である、請求項24に記載の装置。
- 前記可動ジョイントはボール・スイベルジョイントを含む、請求項24に記載の装置。
- 前記軌道は水平に配向されている、請求項20の装置。
- 前記軌道は垂直に配向されている、請求項20の装置。
- 前記栽培タワーを前記軌道に載置するように動作する送り込みコンベアをさらに含む、請求項20に記載の装置。
- 前記栽培タワーを前記軌道から移送するよう動作する送り出しコンベアをさらに含む、請求項20に記載の装置。
- 前記栽培タワーに対して1つ又は複数の処理動作を行うよう動作する1つ又は複数の処理システムをさらに含む、請求項20に記載の装置。
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