JP2023501050A - 農業生産システム用の栽培タワー駆動機構 - Google Patents

Abstract

【要約】制御された農業環境内における駆動ユニットは、植物支持構造体が、駆動要素、または、位置合わせ要素の上に載るように、非垂直に配向された植物支持構造体を受け取るために、位置合わせ要素と駆動要素との間の距離を増大させる。駆動ユニットは、位置合わせ要素、または、駆動要素が、植物支持構造体の上に載るように、位置合わせ要素と駆動要素との間の距離を減少させる。駆動要素は、植物支持構造体を搬送方向に沿って、搬送する。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、その全体を参照して本明細書に援用する2019年9月20日に提出され且つ本開示の譲受人に譲渡された米国仮出願第62/903,712号の利益を主張する。

本開示の技術分野
本開示は、一般に、環境制御農業に関し、より詳細には、制御された農業環境において、栽培タワーなどの長尺の植物支持構造体の搬送に関するものである。

関連技術の説明
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、従来技術において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。

20世紀において、世界の食糧不足、気候変動、及び社会の変化に対応するため、農業は、保守的な産業から変化が速い高度技術産業へと徐々に進化し始めていた。農業は、手作業で行う農業技術から、コンピュータで実現する技術へと移行し始めたのである。従来は、農業者にとっては、自身の収入及び食料生産を決定する作物を生産する生育期は年間を通じて1回しかなかった。しかし、これは変わりつつある。室内栽培が選択肢としてあり、データ処理技術や他の先端技術の利用が向上しているため、農業科学はより小回りのきくものになっている。新たなデータが収集され、見識が得られるにつれ、農業は適応し且つ知識が積み上げられている。

「環境制御農業」としても知られる「室内制御農業」の出現もあいまって、技術的発展によって自然の影響を制御することが可能になりつつある。空間利用や照明の効率向上、水耕栽培、空中栽培、収穫サイクルに対する理解の向上、及び環境制御システムの進歩によって、人類は、単位面積当たりの収穫物重量の増加、栄養性の向上、及び費用軽減といった目標を掲げた農作物成長に資する環境を上手く再現可能になった。

両方とも本開示の譲受人に譲渡されており、引用してその全体を本明細書に援用する米国特許出願公開第2018/0014485号及び第2018/0014486号には、環境制御を施した垂直農業システムが記載されている。垂直農業構造体(例えば、垂直柱状体)は、自動搬送システムの周りを開又は閉ループ方式で移動させることができ、理想的な栄養サポートを与えつつ正確に制御された照明、空気流、及び湿度に暴露できる。
米国特許出願公開第2018/0014485号公報 米国特許出願公開第2018/0014486号公報

本開示の実施形態は、制御された農業環境内で1つ以上の駆動ユニットを動作させるための方法と、システムと、命令を格納したコンピュータ可読媒体とを提供する。前記1つ以上の駆動ユニットのそれぞれについて、本開示の実施形態は、位置合わせ要素と駆動要素との間の距離を増大させ、植物支持構造体が前記1つ以上の駆動ユニットのそれぞれの前記駆動要素又は前記位置合わせ要素の上に載るように、非垂直に配向された前記植物支持構造体を受け取り、前記位置合わせ要素又は前記駆動要素が前記植物支持構造体の上に載るように、前記位置合わせ要素と前記駆動要素との間の距離を減少させる。前記1つ以上の駆動ユニットのそれぞれについて、本開示の実施形態は、前記駆動要素を駆動して前記植物支持構造体を搬送する。

本開示の実施形態は、前記駆動ユニット内に前記植物支持構造体が存在することを感知したことに応答して前記距離を減少させる。本開示の実施形態は、力を前記位置合わせ要素又は前記駆動ユニットを介して印加して、前記植物支持構造体を前記駆動ユニット又は前記位置合わせ要素に対してそれぞれ押し付ける。

本開示の実施形態によれば、前記植物支持構造体は栽培タワーを含む。本開示の実施形態によれば、前記植物支持構造体は、前記駆動要素又は前記位置合わせ要素の上に載る溝を含む。本開示の実施形態によれば、前記位置合わせ要素は、1つ以上のローラー、1つ以上のホイール、線形軸受要素、ベルト、トレッド、1つ以上のギア、又は前記植物支持構造体に対する摩擦係数が、前記駆動要素の前記植物支持構造体に対する摩擦係数より小さい固定材料とを含み、前記駆動要素は、1つ以上のローラー、1つ以上のホイール、ベルト、トレッド、リニアアクチュエータ、又は1つ以上の歯車を含む。

本開示の実施形態は、前記植物支持構造体の測定された位置又は動きと、前記植物支持構造体の所望の位置又は動きとの比較に少なくとも部分的に基づいて、スリップ検出信号を発生する。本開示の実施形態は、スリップの検出に基づいて動作をトリガする。

本開示の実施形態によれば、制御された農業環境内の駆動ユニットは：位置合わせ要素と；駆動要素と；前記位置合わせ要素と前記駆動要素との間の距離を調節するアクチュエータとを含む。前記アクチュエータは、植物支持構造体の受け取りを可能とするため前記距離を増大させ、前記位置合わせ要素及び前記駆動要素を前記植物支持構造体の対向側部に接触させるため前記距離を減少させるよう動作できる。前記駆動ユニットは、前記植物支持構造体を搬送するために前記駆動要素を駆動する第2アクチュエータを含むことができる。前記アクチュエータは、1つ以上のセンサが、前記駆動ユニット内に前記植物支持構造体が存在することを感知したことに応答して前記距離を減少させることができる。

前記駆動ユニットは、栽培タワーを含むことができ、さらに、前記駆動要素又は前記位置合わせ要素の上に載る溝を含むことができる。

前記アクチュエータは、力を前記位置合わせ要素又は前記駆動ユニットを介して印加して、前記植物支持構造体を前記駆動ユニット又は前記位置合わせ要素に対してそれぞれ押し付ける。

本開示の実施形態によれば、前記駆動ユニットは：1つ以上のセンサと；命令を格納した1つ以上のメモリと；前記1つ以上のメモリに結合された1つ以上のプロセッサであって、前記命令を実行して：前記植物支持構造体に所望の位置まで到達させるか又は所望の動きを実現させるよう前記駆動要素に命令し；前記植物支持構造体の測定された位置又は動きを特定し、前記測定された位置又は動きが前記1つ以上のセンサからの信号に少なくとも部分的に基づいており；前記測定された位置又は動きと前記所望の位置又は動きの比較に少なくとも部分的に基づいてスリップ検出信号を発生する1つ以上のプロセッサとを含むことができる。

さらなる実施形態は、「本開示の選択された実施形態」と題する後述する項目にまとめられている。

図1は、例示的な環境制御農業システムを示す機能ブロック図である。 図2は、例示的な環境制御農業システムの透視図である。 図3A及び3Bは、例示的な栽培タワーの透視図である。 図4Aは、例示的な栽培タワーの上面図であり；図4Bは、例示的な栽培タワーの上面透視図であり；図4Cは、例示的な栽培タワーの一区分の正面図であり；図4Dは、植物を支持するための容器を備えた例示的な栽培タワーの一部の側断面図である。 図5Aは、例示的な栽培ラインの一部の透視図である。図5Bは、例示的なタワーフックの透視図である。 図6は、例示的な栽培ライン及び往復運動カム機構の一部の分解透視図である。 図7Aは、例示的な往復運動カム機構の動作を示す連続図である。 図7Bは、伸縮継手を含む代替的なカムチャンネルを示す。 図8は、例示的な栽培ライン及び灌漑供給管の側面図である。 図9は、例示的なタワーフック及び一体式漏斗構造体の側面図である。 図10は、例示的な栽培ラインの側面図である。 図11Aは、例示的なタワーフック及び一体式漏斗構造体の透視図であり； 図11Bは、例示的なタワーフック及び一体式漏斗構造体の断面図であり； 図11Cは、例示的なタワーフック及び一体式漏斗構造体の上面図である。 図12は、例示的なキャリッジアッセンブリの正面図である。 図13Aは、図12の代替的な角度からの例示的なキャリッジアッセンブリの正面図であり；図13Bは、例示的なキャリッジアッセンブリの透視図である。 図14は、例示的な自動載置ステーションの部分透視図である。 図15Aは、例示的な自動ピックアップステーションの部分透視図であり； 図15Bは、例示的な自動ピックアップステーションの代替的な部分透視図である。 図16は、自動ピックアップ又は載置ステーションで使用される例示的なエンドエフェクターの透視図である。 図17Aは、栽培タワーを解放可能に把持するためのエンドエフェクターに取り付けられた例示的なグリッパーアッセンブリの部分透視図である。 図17Bは、栽培タワーを解放可能に把持するためのエンドエフェクターに取り付けられた例示的なグリッパーアッセンブリの部分透視図である。 図18は、例示的な自動ピックアップステーションの部分透視図である。 図19Aは、栽培タワーの位置決めを容易にする例示的な拘束機構を図示する例示的な自動ピックアップステーションの部分透視図であり； 図19Bは、載置動作に備えて栽培タワーの位置決めを容易にする第2の例の引き込み機構の透視図であり； 図19Cは、例示的な引き込み機構が、載置ステーションのエンドエフェクターとの関わりでどのように動作するかを示す代替図である。 図19Dは、例示的な引き込み機構が、載置ステーションのエンドエフェクターとの関わりでどのように動作するかを示す代替図である。 図20は、例示的なインバウンド収穫機コンベアの側面図である。 図21は、例示的な中央処理システムのステーション及び搬送機構の機能ブロック図である。 図22は、例示的なピックアップコンベアの部分透視図である。 図23Aは、例示的な収穫機ステーションの透視図であり； 図23Bは、例示的な収穫機マシンの側面図であり； 図23Cは、例示的な収穫機マシンの拡大側面図であり； 図23Dは、例示的な収穫機マシンの透視図であり； 図23Eは、例示的な収穫機マシンの断面図であり； 図23Fは、例示的な内部寄せ集め部材の透視図である。 図24Aは、移植機ステーションで使用される例示的なエンドエフェクターの正面図である。 図24Bは、収穫機ステーションの透視図である。 図25は、本開示の実施形態による、非一時的なコンピュータ可読媒体(例えば、メモリ)に格納された命令を実行するために使用され得るコンピュータシステムの一例を示す。 図26は、栽培タワー駆動機構及び栽培タワー位置決めセンサの例示的な模式図である。 図27Aは、本開示の実施形態によるタワー駆動ユニットの透視図を示す。 図27Bは、本開示の実施形態によるタワー駆動ユニットの透視図を示す。 図27Cはその側面図を示す。図27Cは、栽培タワーを保持した図27Aのタワー駆動ユニットの側面図である。 図27Dは、制限ストッパーを含むタワー駆動ユニットの代替的な実施形態を示す透視図である。 図28は、駆動ユニットによって洗浄ステーションの複数のタワー洗浄モジュールを通って搬送されるタワーを示している。

この記載は、様々な例示的実施形態が示されている添付した図面を参照する。しかし、多くの異なる例示的な実施形態を利用でき、従って、この記載は本明細書で説明された例示的な実施形態に限定されていると解釈すべきではない。むしろ、これらの例示的な実施形態は、本開示が詳細且つ完全となるように記載されている。例示的な実施形態に対する様々な変更は当業者には容易に明らかとなるはずであり、本明細書に記載された一般的な原理は、本開示の要旨及び範囲から逸脱することなく、他の実施形態や応用例にも適用できる。従って、本開示は、図示した実施形態に限定されるものではなく、本明細書に開示された原理及び特徴に一致した最も広い範囲が認められるべきである。

本開示は、栽培タワーのような植物支持構造体に作用する本開示の実施形態によれば、これらのシステム及びサブシステムは、環境制御農業用の自動作物生産システムで使用するよう構成できる。しかし、本発明は、自動制御された栽培環境、屋外環境、又は他の任意の適切な作物生産環境であり得る任意の特定の作物生産環境に限定されるものではない。

以下は、高密度栽培及び高収穫量を得るために構成された垂直農業生産システムの例を記載したものである。

図1及び2は、本開示の実施形態に従った環境制御農業システム10を図示する。高い段階においては、システム10は、環境制御された栽培チャンバ20と、栽培チャンバ20内に設置された垂直タワー搬送システム200であって、内部に配置された作物を備えた垂直栽培タワー50を搬送するよう構成された垂直タワー搬送システム200と、中央処理施設30とを含むことができる。栽培可能な植物品種は、重力屈性/屈地性、光屈性のもの、水耕栽培に関わるもの又はそれらの組合せでよい。こうした品種は多種多様であり、様々な葉菜類、果実的野菜、開花作物、果物等を含むことができる。環境制御農業システム10は、一度に一種類の作物を栽培するか又は同時に複数種類の作物を栽培するよう構成できる。

システム10は、栽培タワーを作物の成長周期全体を通じて循環路で移動させる搬送システムも含むことができ、この循環路は、栽培タワーを垂直タワー搬送機構200に積載し且つそこから荷下ろしするよう構成された中間準備区域を含んでいる。中央処理システム30は、栽培タワーを中央処理システム30内のステーションに、例えば植物を栽培タワーに積載し且つ作物をそこから収穫するためのステーションに向けて送るための1つ以上の搬送機構を備えることができる。垂直タワー搬送システム200は、栽培チャンバ20内で、1つ以上の栽培タワー50を支持し且つ栽培ライン202に沿って並進運動させるよう構成されている。本開示の実施形態によれば、栽培タワー50は、栽培ライン202から垂れ下がっている。

各栽培タワー50は、内部で栽培する少なくとも1つの作物の根構造を支持する植物栽培培地を収容するよう構成されている。さらに、各栽培タワー50は、垂直配向で栽培ライン202に解放可能に取り付けられ、栽培段階では、栽培ライン202に沿って移動するように構成されている。垂直タワー搬送システム200と中央処理システム30(関連付けられた搬送機構を含む)とは、それらを一緒に、1つ以上のコンピュータシステムの制御下で、生産循環路に配置できる。

栽培環境20は、垂直タワー搬送システム200の複数栽培ライン202の間の又はそれらに沿った様々な位置に配置された発光源を含むことができる。これら発光源は、栽培ライン202の栽培タワー50に対して横方向に配置し、作物が成長する開口部を含む栽培タワー50の側面に向かって光を放射するよう構成できる。これら発光源は、その開示の内容を引用して本明細書に援用する米国特許出願公開第2017/0146226A1号に記載された水冷式のLED照明システムに組み込んでもよい。こうした実施形態では、これらLED照明は、棒状の構造体に配置してもよい。この棒状構造体は、隣接する栽培タワー50の概ね全長に対して横方向に光を放出するように垂直配向で配置すればよい。複数の照明棒状構造体は、栽培環境20内で、栽培ライン202に沿って且つそれら間に配置すればよい。他の照明システム及び構成を使用してもよい。例えば、照明棒は栽培ライン202の間に水平に配置してもよい。

又、栽培環境20は、作物が栽培チャンバ20内部を並進運動する際に、作物に水性作物栄養液を供給するよう構成された栄養供給システムを含むこともできる。この栄養供給システムは、水性作物栄養液を栽培タワー50の上部に供給できる。重力によって、栄養液は、垂直配向された栽培タワー50の全長を下方向に移動し、栄養液を栽培タワー50の全長に沿って配置された作物に供給できる。さらに、栽培環境20は、任意のタワーが栽培ライン202に取り付けられると、空気流を、栽培植物の成長の横成長方向で枝葉天蓋下を通るように送出して、栽培植物の枝葉天蓋下の境界層を攪乱するよう構成された空気流源を含むこともできる。他の実装例では、空気流は、枝葉天蓋の頂部から又は植物成長の方向に直角に流れるようにしてもよい。さらに、栽培環境20は、気温、空気流速、相対空気湿度、及び雰囲気炭酸ガス含有量などのうち少なくとも1つの成長条件を調節するための制御システム及び関連センサを含むことができる。この制御システムは、例えば、暖房、換気及び空調ユニット、冷却装置、ファン、並びに関連したダクト系統及び空気処理機器などのサブシステムを含むことができる。栽培タワー50は、識別属性(例えばバーコード又は無線認証タグ)を備えていてもよい。環境制御農業システム10は、農業生産周期の様々な段階で栽培タワー50を追跡するため、又は栽培環境の1つ以上の条件を制御するための対応するセンサ及びプログラミング・ロジックを含むことができる制御システムの動作及びタワーが栽培環境内に留まる時間は、作物の種類や他の要因などの様々要因によって大きく変化しうる。

上述したように、作物又は苗が新たに移植された栽培タワー50は、中央処理システム30から垂直タワー搬送システム200内に移送される。垂直タワー搬送システム200は、複数の栽培タワー50を、栽培環境20内のそれぞれの栽培ライン202に沿って管理された方法で移動させる。栽培タワー50に配置された作物が、栽培環境の制御条件(例えば、光、温度、湿度、空気流、水性栄養供給など)に曝される。収穫量、視覚的な魅力、及び栄養含有量などの様々な属性を継続的に改善するため、制御システムは、栽培チャンバ20内の栽培条件を最適化するための自動調節を行うことができる。さらに、引用してその全体を本明細書に援用する米国特許公開出願第2018/0014485号及び第2018/0014486号には、垂直農業システムの栽培条件を最適化するための機械学習及び他の演算の応用が記載されている。幾つかの実装例では、環境条件センサを栽培タワー50に、又は栽培環境20内の様々な位置に配置できる。作物の収穫準備が整えば、収穫される作物を備えた栽培タワー50は、収穫及びその他の処理動作のため、垂直タワー搬送システム200から中央処理システム30に移送される。

後に詳述するように、中央処理システム30は、苗をタワー50に投入し、タワー50から作物を収穫し、収穫されたタワー50を清掃するよう方向付けられた処理ステーションを含むことができる。中央処理システム30は、そうした処理ステーション間でタワー50を移動させる搬送機構も含むことができる。例えば、図1に示したように、中央処理システム30は、収穫機ステーション32と、洗浄ステーション34と、移植機ステーション36とを含むことができる。収穫機ステーション32は、収穫された作物を食品安全容器に投入でき、それら容器を、収穫後設備(例えば、準備、洗浄、包装、及び貯蔵)に搬送するための搬送機構を含むことができる。

環境制御農業システム10は、さらに、栽培タワー50を、栽培環境20と中央処理システム30との間で移送するための1つ以上の搬送機構を含むことができる。図示した実装例では、中央処理システム30のステーションは、栽培タワー50に水平配向で作用する。本開示の実施形態では、自動ピックアップ(積載)ステーション43及び関連した制御ロジックは、積載位置から水平のタワーを解放可能に把持し、このタワーを垂直配向へと回転させ、このタワーを栽培環境20の選択した栽培ライン202に挿入するため移送ステーションに取り付けるよう動作可能とすればよい。栽培環境20の他端では、自動載置(荷下ろし)ステーション41、及び関連した制御ロジックが、垂直配向された栽培タワー50を緩衝位置から解放可能に把持し且つ移動させ、栽培タワー50を水平配向へと回転させ、それを収穫機ステーション32(後述するタワー駆動ユニット2700のような)内に積載するために搬送システムの上に置くよう動作可能とすればよい。幾つかの実装例では、栽培タワー50が品質管理上の配慮から拒絶された場合は、搬送システムは、収穫機ステーション32を迂回して、その栽培タワーを洗浄ステーション34(又は他のステーション)まで運んでもよい。自動載置及びピックアップステーション41及び43は、それぞれがFANUCロボットのような6つの自由度のロボットアーム1502を含むことができる。これらステーション41及び43は、対向する端部で栽培タワー50を解放可能に把持するためのエンドエフェクターを含むこともできる。

栽培環境20は、栽培タワー50を選択した栽培ライン202に挿入し且つ栽培タワー50を栽培ライン202から降ろすための自動積載及び荷下し機構を含むことができる。本開示の実施形態では、積載移送搬送機構47は、それぞれが栽培タワー50を積載したキャリッジを自動ピックアップステーション43から選択した栽培ライン202に搬送するパワーアンドフリーコンベアシステムを含むことができる。垂直栽培タワー搬送システム200は、任意の栽培タワー50を特定し、制御ロジックの下で、その栽培タワー50のための栽培ライン202を選択するためのセンサ(例えば、無線認証又はバーコードセンサ)を含むことができる。栽培ライン選択のためのアルゴリズムは、複数の要素によって大きく異なることがある。載荷移送搬送機構47は、栽培タワー50を栽培ライン202に押して乗せる1つ以上のリニアアクチュエータを含むこともできる。同様に、荷下し移送搬送機構45は、栽培ライン202から栽培タワーを、別の電動及び自由コンベア機構のキャリッジへと押したり又は引いたりする1つ以上のリニアアクチュエータを含むことができ、この機構は、キャリッジ1202を栽培ライン202から自動載置ステーション41まで搬送する。

図12は、電動及び自由コンベア機構で使用できるキャリッジ1202を示す。図示した実装例では、キャリッジ1202は、栽培タワー50のフック52に係合するフック1204を含む。ラッチアッセンブリ1206は、栽培タワー50がシステム内の様々な位置間を往復搬送されている間は、そのタワーを固定することができる。本開示の実施形態では、積載移送搬送機構47及び荷下し移送搬送機構45の一方又は両方は、栽培タワー50を緩衝できる区域を設定するために十分な軌道距離を確保するよう構成できる。例えば、荷下し移送搬送機構45は、収穫される一組のタワー50を取り出して、軌道の緩衝領域に移動されるキャリッジ1202に降ろすように制御できる。他端では、自動ピックアップステーション43は、栽培環境20に投入される一組のタワーを、載荷移送搬送機構47に関連付けられた軌道の緩衝領域に設置されたキャリッジ1202に積載できる。

栽培タワー

栽培タワー50は、システム内で個々の作物が成長するための場所を提供する。図3A及び3Bに示したように、フック52は栽培タワー50の上部に取り付けられる。フック52によって、栽培タワー50が垂直タワー搬送システム200に挿入される際に栽培ライン202により支持されることが可能になる。本開示の実施形態において、栽培タワー50は5.172メートルの長さがあり、タワーの押出成形部の長さは5.0メートルであり、フックの長さは0.172メートルである。栽培タワー50の押出長方形プロファイルは、本開示の実施形態では、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。

栽培タワー50は、栽培タワー50の少なくとも1面に沿って配置された一組の栽培地点53を含むことができる。図4Aに示した実装例では、植物が栽培タワー50の対向側面から突出するように、栽培タワー50は対向面に栽培地点53を含んでいる。移植機ステーション36は、苗を栽培タワー50の空いている栽培地点53に移植でき、苗は完全に成熟して収穫可能になるまでその位置に留まる。本開示の実施形態では、栽培地点53の配向は、栽培ライン202に沿った栽培タワー50の移動方向に対して直角である。言い換えれば、栽培タワー50が栽培ライン202に挿入されると、植物は栽培タワー50の対向面から突出し、これら対向面は移動方向に平行となる。両面構成が好ましいが、本開示の実施形態は、植物が栽培タワー50の片側面に沿って栽培されるような片面構成で使用することもできる。

あらゆる目的のため引用して本明細書に援用する2018年5月1日付けの米国出願第15/968,425号は、本発明の様々な実施形態とともに使用できる例示的なタワー構造構成を開示している。栽培タワー50は、それぞれ互いに嵌りあって単一の構造体を形成する3つの押出品から成るものとすればよい。栽培タワー50は、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS）、ポリ塩化ビニル（PVC）、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの押出プラスチックなどの押出プラスチックから製作できる。図示したように、栽培タワー50は、両面式の水耕栽培タワーとすることができ、タワー本体103は、第1タワーキャビィティー54a及び第2タワーキャビィティー54bを形成する中央壁56を含む。図4Bは、各前面プレート101が、タワー本体103にヒンジ式に結合されている代表的な両面式で多部品の水耕栽培タワー50の透視図を示す。図4Bでは、各前面プレート101は閉位置にある。タワーキャビィティー54a及び54bの断面は、1.5インチ×1.5インチ～3インチ×3インチの範囲とすればよく、「タワーキャビティ」という用語は、タワーの本体の内部でタワー面プレートの背後の領域をいう。栽培タワー50の壁の厚さは、0.065～0.075インチの範囲内でよい。図4A及び4Bに示したもののような両面式の水耕栽培タワーは、2つの背中合わせのキャビティ54a及び54bを備えており、それぞれが上記の寸法の範囲内であることが好ましい。図示した構成では、栽培タワー50は、(i)タワー本体103の第1側面の全長にわたる第1V字型溝58aであって、第1タワーキャビィティーと第2タワーキャビィティーとの間で中央に位置する第1V字型溝58aと；(ii)タワー本体103の第2側面の全長にわたる第2V字型溝58bであって、第1タワーキャビィティーと第2タワーキャビィティーとの間で中央に位置する第2V字型溝58bとを含むことができる。V字型溝58a及び58bは、中央処理システム30内の1つ以上のステーションによるタワー50の位置決め、位置合わせ、及び/又は供給を容易にすることができる。米国出願第15/968,425号は、本発明の実施形態で使用可能なタワーの構造及び使用に関する付加的詳細を開示している。V字型溝58a及び58bの別の属性は、これらが中央壁56を効果的に狭めて、植物の根が位置する中央で水性栄養液の流れを促進することである。

図4C及び4Dに示したように、各栽培タワー50のような植物支持構造体は、あらゆる目的のため本明細書に援用するそれぞれ2018年3月2日に提出され、共同譲渡され且つ同時係属中の米国特許出願第15/910,308号、第15/910,445号、及び第15/910,796号の何れかに開示されたプラグホルダのような適合する栽培モジュール158とともに使用する例えば図示された切り抜き105のような複数の差し込み口105を含むことができる。図示したように、プラグホルダ158は、栽培タワー50の前面プレート101(挿入面)及び垂直軸に対して45度の角度で配向されている。しかし、本願で開示されたタワー設計は、この特定のプラグホルダ又は配向との使用に限定されるものでなく、本明細書で開示されたタワーは、任意の適切な寸法の且つ/又は配向のプラグホルダと共に使用してよいことは理解すべきである。例えば、プラグホルダ158は、前面プレート101又は挿入面に対して他の角度(例えば、10-80度)で配向させればよい。よって、切り抜き105は、このタワー設計を限定するのではなく例示することのみを意図しており、本発明は、他の切り抜き設計を備えたタワーにも同様に適用可能である。プラグホルダ158はタワー面101に超音波溶接、接合、又はそれ以外の方法で取り付ければよい。

ヒンジ式前面プレートを使用すると、栽培タワー50の製造に加えてタワーの維持全般、特にタワーの清掃が容易になる。例えば、栽培タワー50を清掃するには、面プレート101を本体103から広く開ければ(すなわち開放すれば)、本体キャビィティー54a又は54bに簡単に到達できる。清掃後に、面プレート101は閉じられる。面プレートは、清掃工程では常にタワー本体103に取り付けられた状態を維持するので、部品の位置合わせを維持することは容易であり、さらに、各面プレートを適切なタワー本体に確実に関連付けることや、両面式タワー本体であれば、各面プレート101を確実に特定のタワー本体103の適切な側面に適切に関連付けることが容易となる。さらに、面プレート101を開放位置にした状態で植え付け及び/又は収穫作業を行う場合、両面構成に関しては、両方の面プレートは開放すれば同時に植え付け且つ/又は収穫が可能なので、一方の側面で植え付け且つ/又は収穫した後でタワーを回転して他方の側面で植え付け且つ/又は収穫する段階を省略できる。他の実施形態では、植え付け及び/又は収穫作業は、面プレート101が閉位置にある状態で実行される。

他の実施形態も可能である。例えば、栽培タワー50は、タワーの当該面からタワー内部に延伸する一定体積の培地又は吸い上げ培地を含む任意のタワー本体を含むことができる(タワーの一部若しくは複数の個別部分、又はタワーの全長)。例えば、引用して本明細書に援用する米国特許第8,327,582号は、栽培チューブであって、その一面から延伸するスロットと、チューブ内に収容される栽培培地とを備える栽培チューブを開示している。そこで示されているチューブは、その上端にフック52を含むように、さらに、複数の対向面にスロットを又は単一面に単一スロットを含むように改造できる

垂直タワー搬送システム

図5Aは、垂直タワー搬送システム200内の栽培ライン202の一部を示している。本開示の実施形態では、垂直タワー搬送システム200は、平行に配置された複数の栽培ライン202を含んでいる。上述したように、自動積載及び荷下し機構45及び47は、自動制御システムの下で、栽培ライン202から栽培タワー50を選択的に積載し、荷下ろしできる。図5Aに示したように、各栽培ライン202は、複数の栽培タワー50を支持する。本開示の実施形態では、栽培ライン202は、支持を目的として栽培構造体の天井(又は他の支持体)にブラケットにより取り付けできる。フック52は栽培タワー50を引っかけて、それを栽培ライン202に取り付けることによって、タワーが垂直タワー搬送システム200内を並進運動される際にタワーを垂直配向に支持する。搬送機構が、それぞれの栽培ライン202に取り付けられたタワー50を移動させる。

図10は、本開示の実施形態による栽培ライン202の断面又は押出プロファイルを示す。栽培ライン202はアルミ押出品でよい。栽培ライン202の押出プロファイルの底部分は、上向き溝1002を含む。図9に示すように、栽培タワー50のフック52は、図5A及び8に示したように本体53と溝1002に係合する対応部材58とを含む。これらのフックによって、栽培タワー50は溝1002内に引っ掛かり、後述するように栽培ライン202に沿って摺動可能になる。反対に、栽培タワー50は栽培ライン202から手で取り外し、生産工程から取り除くことができる。栽培タワー50のいずれかの作物が病害を受けた場合に他のタワーに感染しないようにするため、この機能が必要になる場合がある。一つの可能な実装例では、溝1002の幅(例えば、13mm)は、2つの異なる要素を最適化したものである。第一に、溝が狭くなればなるほど、結合率は好ましくなり、栽培タワーフック52が結合する可能性が低くなる。反対に、溝の幅が広くなればなるほど、より大きい接触面を備えることによって栽培タワーフックの摩耗速度は遅くなる。同様に、例えば10 mmの溝の深さが、タワーフックの空間節約と偶発的な落下との間で最適なものでありうる。

フック52は、射出成形されたプラスチック部品でよい。本開示の実施形態では、このプラスチックは、ポリ塩化ビニル(PVC)、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、又はアセチルホモポリマー(例えば、デュポン社が販売するデルリン(登録商標))でよい。フック52は、栽培タワー50の上部に溶剤で接着し且つ/又はリベットや他の機械的ファスナを用いて取り付ければよい。溝係合部材58は、栽培ライン202の長方形溝1002に載っており、フック52と別に又は一体的に形成できる。別個である場合は、この部品は、超高分子量ポリエチレン又はアセタールなどのフックの残り部分よりも摩擦が少なく耐摩耗性に優れた、異なる材料から形成できる。組み付けコストを低く抑えるため、この別個の部品はフック52の本体に嵌り込むようにすればよい。代替的には、この別個の部品は、フック52の本体にオーバーモールド成形してもよい。

図6及び10に示したように、栽培ライン202の押出プロファイルの上部は、下向きのT字型スロット1004を含んでいる。リニアガイドキャリッジ610(後述する)は、T字型スロット1004内に載っている。T字型スロット1004の中央部分には凹部を形成して、キャリッジ610から突出するネジ又はオーバーモールドインサートからの間隔を確保することができる。各栽培ライン202は、別々に製造された複数の区分から組み立てることができる。本開示の実施形態では、栽培ライン202の各区分は、現時点では6メートル長で成形されている。区分を長くすれば接合点が減るが、熱膨張問題の影響を受けやすくなり、発送コストが大幅に増大する可能性もある。図に示されていない付加的な特徴としては、栽培ライン202を天井構造体に取り付けるための、又は灌漑管を取り付けるための間隔を開けた取り付け穴が含まれる。T字型スロット1004の途切れ部も搬送本体に機械加工で形成できる。これら途切れ部によって、リニアガイドキャリッジ610を栽培ライン202の端部までわざわざ摺動することなく取り出すことができるようになる。

栽培ライン202の2つの区分間の接合箇所では、1つのブロック612を両方の搬送本体のT字型スロット1004に配置できる。このブロックはこれら2つの栽培ライン区分を位置合わせして、栽培タワー50がこれらの間を滑らかに摺動できるようにする役目を果たす。栽培ライン202の区分を位置合わせするための代替的方法は、その区分の押出プロファイルのだぼ穴に嵌入するだぼピンを使用するものを含む。ブロック612は、止めねじを介して栽培ラインの区分の一つに固定でき、栽培ラインの区分は、それでも、熱膨張の結果として結合及び分離が可能である。これらのブロックは、比較的厳しい許容差及び必要な材料の少なさに基づいて機械加工すればよい。青銅は、その強度、耐腐食性、及び耐摩耗性によってそうしたブロックの材料として使用できる。

[0001]一実装例では、垂直タワー搬送システム200は、往復運動ラチェット爪構造(以下、「往復運動カム構造又は機構」という)を用いて栽培タワー50を栽培ライン202に沿って移動させる。図5A、6、及び7は、栽培タワー50を栽培ライン202に沿って移動するために使用できる往復運動カム機構を示す。爪又は「カム」602は、栽培タワー50を栽培ライン202に沿って物理的に押す。カム602はカムチャンネル604(後述する)に取り付けられ、1つの軸の周りを回転する。前進ストロークでは、この回転はカムチャンネル604の上部によって制限されており、カム602により栽培タワー50が前方に押される。逆すなわち後退ストロークでは、回転には制約が掛けられないので、カムが栽培タワー50の上部を超えてラチェット移動(ratchet)できる。このように、このカム機構は比較的短い距離で前後のストローク動作を行うが、栽培タワー50は、栽培ライン202の全長に沿って常に前方に進む。本開示の実施形態では、制御システムが、各栽培ライン202の往復運動カム機構の動作を制御して、これら栽培ライン202をプログラミングされた栽培シーケンスに従って移動させる。移動サイクルと移動サイクルとの間に、アクチュエータ及び往復運動カム機構はアイドリングを維持する。

カム602の回転軸及びカムチャンネル604への取り付け手段は、バインディングポスト606及び六角頭ボルト608からなるが、代替的には、移動止めクレビスピンを使用してもよい。六角頭ボルト608は、軸方向に工具アクセスできないカムチャンネル604の内側に配置されている。六角頭なので、これにはレンチで半径方向にアクセスして取り外すことができる。本格的規模の農場に必要とされるカムの数が多くなることを考慮すると、射出成形などの大量生産工程が適切である。その剛性及び比較的低価格であることから、ABSが適切な材料である。栽培ライン202のすべてのカム602は、カムチャンネル604に取り付けられる。アクチュエータに接続されると、この共通梁構造体は、すべてのカム602が一斉に前後のストローク動作することを可能にする。本開示の実施形態では、カムチャンネル604の構造は、シートメタルから作製された下向きのU字チャンネルである。カムチャンネル604の下向き壁に設けられた穴は、バインディングポスト606を使ったカム602の取り付け点となる。

本開示の実施形態では、カムチャンネル604の穴は12.7mmの間隔で離間されている。従って、カム602は、12.7mmの整数倍で互いに対して離間でき、1つのカムチャンネルのみを用いて栽培タワーの可変間隔が可能になる。カムチャンネル604の基部は、前進ストローク時にカムの回転を制限する。軸方向の並進運動を除いて、カムチャンネル604のすべての自由度は、カムチャンネル604の基部に取り付けられると共に栽培ライン202のT字型スロット1004内に載っているリニアガイドキャリッジ610(後述する)により抑制される。カムチャンネル604は、6メートル長の区分など別個に形成された区分から組み立てればよい。区分を長くすれば接合点の数が減るが、発送コストをかなり増大させる可能性もある。このカムチャンネルはアクチュエータに接続された端部のみで固定されているので、熱膨張は一般に問題とはならない。プロファイルが単純であること、壁厚が薄いこと、さらに大きな長さが必要であることを考慮すれば、シートメタル圧延がこのカムチャンネルの製造工程には適している。この用途には亜鉛めっき鋼が適した材料である。

リニアガイドキャリッジ610がカムチャンネル604の基部にボルト留めされ、栽培ライン202のT字型スロット1004内に載る。幾つかの実装例では、1つのキャリッジ610が、カムチャンネルの6メートル区分ごとに使用される。キャリッジ610は、低摩擦性及び耐摩耗性のため射出成形のプラスチック部品とすればよい。ボルトをオーバーモールド成形のネジ式インサートにねじ込むことで、ボルトがキャリッジ610をカムチャンネル604に取り付ける。選択したカム602を除去する場合は、これらボルトにはアクセスできるので、カムチャンネル604の区分はキャリッジから取り外し、取り除くことができる。

カムチャンネル604の区分は、各接合部において、対になったコネクタ616で接合されるが、代替的には移動止めクレビスピンを使用してもよい。コネクタ616は、20mm間隔で設けられた(カムチャンネル604と同じ穴間隔)機械加工穴を備えた亜鉛めっき鋼バーでよい。段付きボルト618が外側コネクタの穴に通され、カムチャンネル604を介して内側コネクタの穴にねじ込まれる。段付きボルトがカム602と同じ箇所に位置すれば、これらをバインディングポストの代わりに使用できる。段付きボルト618にはアクセスできるので、コネクタとカムチャンネルの区分を取り除くことができる。

本開示の実施形態では、カムチャンネル604は、前進ストローク及び後退ストロークで動作するリニアアクチュエータに取り付けられる。適切なリニアアクチュエータは、バージニア州レッドフォード所在のトンプソン社(Thomson, Inc.)により販売されているT13-B4010MS053-62アクチュエータでよいが、本明細書で記載した往復運動カム機構は、様々な異なるアクチュエータと組み合わせて動作可能である。このリニアアクチュエータは、栽培ライン202の搭載端でなく、荷降ろし端でカムチャンネル604に取り付ければよい。こうした構成では、アクチュエータの前進ストローク時に(カムチャンネル604を引っ張る)タワー50によって荷重がかけられている際は、カムチャンネル604には張力が掛かり、これが座屈の危険を軽減する。図7Aは、本開示の実施形態による往復運動カム機構の動作を示す。段階Aでは、このリニアアクチュエータは全後退ストロークを完了したところであり、図7Aに示すように、1つ以上のカム602が栽培タワー50のフック52を超えてラチェット移動できる。図7Aの段階Bでは、前進ストロークの終端におけるカムチャンネル604及びカム602の位置が示されている。前進ストローク時に、図示したように、カム602は対応する栽培タワー50に係合し、それらを栽培ライン202に沿って前進方向に移動させる。図7Aの段階Cでは、どのように新たな栽培タワー50(タワー0)が栽培ライン202に挿入され、どのように最後のタワー（タワー9）が除去されうるかを示している。段階Dでは、段階Aと同様に、カム602が、後退ストローク時に栽培タワー50を超えてラチェット移動することを示している。この往復運動カム機構の基本原理は、アクチュエータの比較的短いストロークからの往復運動が、タワー50を栽培ライン202の全長に沿って一方向に移送するというものである。より具体的には、前進行程時に、栽培ライン202上のすべての栽培タワー50は、一つの位置分を前方に押し動かされる。後退ストロークでは、カム602は、隣接するタワーを超えて一つの位置分を後方にラチェット移動し、栽培タワーは同じ位置に留まる。図示したように、栽培ライン202が満載になると、リニアアクチュエータの各前進ストロークの後に、新たな栽培タワーが積載され、最後のタワーが荷下ろしされる。幾つかの実装例では、フック52の上部分(カムが押す部分)は、栽培タワー50の幅よりもわずかに狭い。結果として、栽培タワー50が互いに隣接した位置で離間されている時も、カム602はフック32に係合できる。図7Aは、教示目的で9つの栽培タワーを示している。栽培ライン202は非常に長く(例えば40メートル)なるよう構成することができるので、これより遥かに多くのタワー50を栽培ライン202に配置できる(例えば400-450個)。他の実施形態も可能である。例えば、最小タワー間隔は、栽培タワー50の側方距離の二倍と同じ又はわずかに大きく設定して、2つ以上の栽培タワー50が1回のサイクルで栽培ライン202に積載可能としてもよい。

さらに、図7Aに示したように、栽培ライン202に沿った一次元植物割出し(plant indexing)を行うようにカムチャンネル604に沿ったカム602の間隔を決めことができる。言い換えれば、この往復運動カム機構のカム602は、タワー50が栽培ライン202に沿って移動するにつれ、タワー間の間隔が増大するように構成できる。例えば、カム602の間の間隔は、栽培ラインの始まりにおける最小間隔から、その栽培ライン202の終端における最大間隔まで徐々に増大させればよい。これは、植物の成長に合わせて間隔を空けることで、より多くの光を受け取り、間隔を確保するのに有用で、さらに、可変間隔又は割出しを介して、栽培チャンバ20及び照明などの関連した構成要素をより効率的に使用するためにも有用である。本開示の実施形態では、リニアアクチュエータの前進及び後退ストロークの距離は、最大タワー間隔に等しい(又はそれよりわずかに大きい)。リニアアクチュエータの後退ストローク時には、栽培ライン202の始点のカム602は、ラチェット移動し栽培タワー50を行き過ぎることができる。前進ストロークでは、そうしたカム602はタワーに係合する前にそれぞれの距離を移動でき、栽培ライン202に沿ってさらに先に配置されたカムは、タワーに係合する前により短い距離を移動でき又は実質的にすぐさま係合できる。そうした構成では、最大タワー間隔は最小タワー間隔の二倍を超えることはできない。そうでなければ、カム602は、2つ以上の栽培タワー50を超えてラチェット移動し、係合する。より大きい最大タワー間隔を所望であれば、図7Bに示したように伸縮継手を用いることができる。伸縮継手によって、カムチャンネル604の先頭区分が、カムチャンネル604の終端に先だって移動を開始できるので、長いストロークが可能になる。具体的には、図7Bに示したように、伸縮継手710は、カムチャンネル604の区分604a及び604bに取り付けることができる。初期位置(702)では、伸縮継手710は収縮されている。前進ストロークの開始時には(704)、カムチャンネル604の先頭区分604aは(アクチュエータがカムチャンネル604を引っ張る際に)前進する一方で、後続区分606bは静止状態を維持する。ボルトが伸縮継手710で底を突けば(706)、カムチャンネル604の後続区分604も前方に移動し始める。後退ストローク時には(708)、伸縮継手710はその初期位置まで収縮する。

垂直栽培タワー50を移動させるための他の実装例を利用してもよい。例えば、親ねじ機構を使用してもよい。そうした一実装例では、親ネジのネジが栽培ライン202に配置されたフック52に係合し、シャフトが回転する際に栽培タワー50を移動させる。ネジのピッチは一次元植物割出しを達成するために様々でよい。別の実装例では、ベルトコンベアがベルトに沿ってパドルを含み、栽培ライン202に沿って栽培タワー50を移動するために使用できる。そうした一実装例では、一連のベルトコンベアが栽培ライン202に沿って配置されており、各ベルトコンベアは、一次元植物割出しを実現するためにパドルの間に異なる間隔距離を含んでいる。さらに別の実施形態では、パワーアンドフリーコンベアを用いて栽培タワー50を栽培ライン202に沿って移動できる。

灌漑及び水性栄養供給

図8は、灌漑管802がどのように栽培ライン202に取り付けられ、栽培タワー50が垂直タワー搬送システム200内を並進運動する際に、タワーに植えられている作物に水性栄養液を供給することができるのかを示している。本開示の実施形態では、灌漑管802は、タワー50が各移動サイクルで栽培ライン202に沿って前進する際に、タワーの期待位置に、離間された穴を備えた加圧管である。例えば、灌漑管802は、内径1.5インチと、0.125インチの直径を備えた穴とを備えたPVCパイプでよい。灌漑管802は、栽培ライン202の全長にわたる約40メートル長でもよい。管全体にわたって圧力が確実に適切となるよう、灌漑管802は、それぞれがマニホルドに接続される短い区分に分割して、圧力降下が減少するようにしてもよい。

図8に示したように、漏斗構造体902が、後に詳述するように、灌漑管802から水性栄養液を集め、この水性栄養液を栽培タワー50の1つ以上のキャビティ54a及び54bに分配する。図9及び11Aは、漏斗構造体902がフック52と一体化できることを示している。例えば、漏斗構造体902は、収集器910と、第1及び第2通路912と、第1及び第2スロット920とを含む。図9に示したように、フックの溝係合部材58は、フック構造体全体の中心線に設ければよい。漏斗構造体902は、収集器910の反対側で下方に延伸するとともに中心線の対向側にあるフランジ部分906を含むことができる。第1及び第2通路の流出口は、図示したように、フランジ部分906に実質的に隣接し且つフランジ部分906の反対側に配向されている。フランジ部分906は、栽培タワー50の中央壁56と位置合わせされフック52を中央に配置し、さらに、フック52を栽培タワー50に接着又は他の方法で取り付けるための付加的な箇所を提供する。言い換えれば、フック52が栽培タワー50の上部に挿入されると、中央壁56がフランジ部分906の間に配置される。図示した実装例では、収集器910は、フック52の本体53から側方へ延伸する。

図11Bに示したように、漏斗構造体902は、栄養流体を収集し、その流体を通路912を介してタワーの内部キャビティ54a及び54bに等しく分配する収集器910を含む。通路912は、中央壁56付近で、且つプラグホルダ158の端部を超えて、植えられた作物の根が位置することが予想される各キャビティ54a及び54bの中央背部に水性栄養液を分配するよう構成されている。図11Cに示したように、本開示の実施形態では、漏斗構造体902は、両方の通路912への栄養流体の均等な分配を促進するスロット920を含む。栄養流体が通路912に到達するには、必ず何れかのスロット920を通って流れる必要がある。各スロット920はV字型構成を備えることができ、スロットの開口部幅は、収集器910の概ね平坦な底面922から延伸するにつれ増大する。例えば、各スロット920は、底面922において1ミリメートルの幅を備えることができる。スロット920の幅は、25ミリメートルの高さを経て5ミリメートルまで増大させてもよい。スロット920の構成によって、灌漑管802によって十分な流量で供給される栄養流体は、個別の通路912に直接流入するのでなく収集器910内に蓄積され、スロット920を介して流動して栄養流体の両方の通路912への均一な分配を促進する。

動作時には、灌漑管802は、水性栄養液を、この水分を栽培タワー50のそれぞれのキャビティ54a及び54bに均等に分配する漏斗構造体902に供給する。漏斗構造体902から供給される水性栄養液は、少しずつ下方に流れる際にそれぞれのプラグ容器158に収容された作物に注がれる。本開示の実施形態では、各栽培ライン202の下方に配置された排水溝が、栽培タワー50からの余分な水を再利用のため収集する。

他の実施形態も可能である。例えば、この漏斗構造体は、水性栄養液を栽培タワー50の対応するキャビティ54a、54bに分配するよう別々に作用する別々の2つの収集器を備えるよう構成してもよい。こうした構成では、灌漑供給管は、各収集器に対して1つの穴を備えるよう構成できる。他の実装例では、タワーは、単一のキャビティのみを含んでいてもよく、プラグ容器をタワーの単一面101のみに含むようにしてもよい。こうした構成でも、水性栄養液をタワーキャビティの所望部分に誘導する漏斗構造体を使用する必要はあるが、均等な分配を促進する別個の収集器又は他の構造体を使用する必要はない。

自動ピックアップ及び載置ステーション

上述のように、中央処理システム30のステーションは、栽培タワー50に対して水平配向で動作する一方で、垂直タワー搬送システム200は、栽培環境20内で栽培タワーを垂直に配向して搬送する。本開示の実施形態では、自動ピックアップステーション43及び関連した制御ロジックは、積載位置から水平配向されたタワーを解放可能に把持し、このタワーを垂直配向へと回転させ、このタワーを栽培環境20の選択した栽培ライン202に挿入するため移送ステーションに取り付けるよう動作可能とすればよい。栽培環境20の他端では、自動載置ステーション41及び関連した制御ロジックが、垂直配向された栽培タワー50を解放可能に把持し且つ停止又はピック位置から移動させ、栽培タワー50を水平配向へと回転させ、それを中央処理システム30の1つ以上のステーションによって処理するために搬送システムの上に置くよう動作可能とすればよい。例えば、自動載置ステーション41は、栽培タワー50を、収穫機ステーション32内に積載するために搬送システム(後述するタワー駆動ユニット2700のような)の上に置くことができる。自動載置ステーション41は、それぞれがFANUCロボットのような6つの自由度の(6軸)ロボットアームを含むことができる。これらステーション41及び43は、後に詳述するように、対向する端部で栽培タワー50を解放可能に把持するためのエンドエフェクターを含むこともできる。

図14は、本開示の実施形態による自動載置ステーション41を示す。図示したように、自動載置ステーション41は、ロボット1402及びエンドエフェクター1450を含む。荷下し移送搬送機構45は、パワーアンドフリーコンベアでよく、栽培タワー50を栽培環境20から引き渡す。本開示の実施形態では、荷下し移送搬送機構45の緩衝軌道区分1406は、栽培環境20の垂直スロット1408を介して延伸しているので、この機構45が、キャリッジ1202に取り付けられた栽培タワー50を栽培環境20から運び出してピック位置1404に向けて搬送可能となる。荷下し移送搬送機構45は、制御されたストップブレードを用いてキャリッジ1202をピック位置1404で停止させてもよい。荷下し移送搬送機構45は、後退防止機構を含むことができ、ストップブレードとこの後退防止機構との間にキャリッジ1202を留めておくことができる。

図12に示したように、受け器1204は、スイベル機構1210に取り付けることができ、栽培タワー50がキャリッジ1202に取り付けられたときにタワーの回転を許容することで、荷下し移送搬送機構45においてより近距離で緩衝をもたらし且つ/又は栽培タワー50の積載若しくは荷下ろしのため正しい配向を容易に実現できる。いくつかの実装例では、載置位置及びピック位置1404に関して、フック52が自動載置及びピックアップステーション41及び43から離れる方に向くことで、スイベルキャリッジ受け器1204へのタワーの取付/取り外しが容易になるように、栽培タワー50を配向させることができる。フック52は、キャリッジ1202の受け器1204の溝に載置できる。さらに、受け器1204は、ラッチ1206であって、栽培タワー50の何れかの側に掛け金をかけて移送搬送に関連した加速又は減速時に栽培タワー50が摺動してしまうのを防止するラッチ1206も備えている。

図16は、本開示の実施形態による、対向する端部で栽培タワー50を解放可能に把持するための把持解決手段を提供するエンドエフェクター1450を図示している。エンドエフェクター1450は、ビーム1602と、ロボットアーム1402などのロボットや他のアクチュエータに取り付けられる装着プレート1610とを含むことができる。上部グリッパーアッセンブリ1604及び底部グリッパーアッセンブリ1606が、ビーム1602の対向端部に取り付けられている。エンドエフェクター1450は、栽培タワー50が水平配向で保持される際に、栽培タワー50を支持するための支持アーム1608を含むこともできる。例えば、ビーム1602の中央部分から延伸する支持アーム1608を用いて、タワーの撓みを軽減することができる。支持アーム1608は、何れかのグリッパーアッセンブリ1604、1606から約1.6メートル離間させることができ、タワー面から名目上30mmオフセットさせて、支持アーム1608が栽培タワー50を捕捉する以前に30mmのタワーの撓みを許容できる。

図17A及び17Bに示したように、底部グリッパーアッセンブリ1606は、ビーム1602の端部から直角に延伸するプレート1702を含むことができ、それぞれがフィンガー1708a及び1708bを画成する切り欠き部分1704を含む。空気圧シリンダ機構などのアクチュエータ1706(例えば、SMCニューマティックス(SMC Pneumatics)社からMGPM40-40Zの名称で販売されているガイド付き空気圧シリンダ)が、プレート1702のフィンガー1708aに取り付けられている。グリッパーアッセンブリ1606で栽培タワー50を位置決めし且つ/又は滑りを防止するために、フィンガー1708bは、栽培タワー50を把持したときに栽培タワー50の溝58bに係合する突起部1712を含んでもよい。 グリッパーアッセンブリ1606は、図示した実装例では、ロブスターの爪のように動作する。すなわち、グリッパーの一方の側（アクチュエータ1706）が動き、対向する側（フィンガー1708b）は静止状態を維持する。グリッパーアッセンブリ1606の静止側では、アクチュエータ1706が、栽培タワー50をフィンガー1708まで駆動し、タワー50を突起部1712に位置合わせする。 栽培タワー50とフィンガー1708b及び空気圧シリンダ機構1706との間の摩擦によって、自動載置又はピックアップステーション41、43の動作時に栽培タワー50は所定の位置に保持される。栽培タワー50を把持するために、アクチュエータ1706が引込み位置から延伸できる。そうした実装例では、アクチュエータ1706は、栽培タワー50の移送動作の間は解放位置まで後退される。次に、ロボット1402はエンドエフェクター1450を移動させて、グリッパーアッセンブリ1604、1606を栽培タワー50の上方に位置決めする。アクチュエータ１706が空気圧式機構である実装例では、空気圧シリンダ機構のソレノイドは、伸長していても後退していても、空気圧が失われた場合であってもバルブがロックされるセンタークローズ型とすることができる。このような実装例では、空気圧が失われても、空気圧シリンダ機構が延伸されている間にエンドエフェクター1450から栽培タワー50が脱落することはない。

上部グリッパーアッセンブリ1604は、本開示の実施形態では、同じ構成要素を含み、上述の同じ方法で動作するため、本質的に底部グリッパーアッセンブリ1606の鏡像である。 キャッチプレート1718は、本開示の幾つかの実施形態では、底部グリッパーアッセンブリ1606にのみ取り付けられていてもよい。キャッチプレート1718は、グリッパーアッセンブリが故障したり、栽培タワー50が滑ったりした場合の安全キャッチとして機能できる。 他の実施形態も可能である。例えば、これらのグリッパーアッセンブリは、栽培タワー50を把持するために作動したときに各グリッパーの両方の対向するアームが動く平行グリッパーアッセンブリであってもよい。幾つかの実装例では、グリッパーアッセンブリ1604、1606は、ビーム1602に溶接すればよい。幾つかの実装例では、グリッパーアッセンブリ1604、1606は、当該アセンブリがボルト、ネジ又は他のファスナでビーム1602に取り付けられるようにするブラケット又は他の特徴を含んでもよい。

ロボット1402は、ベースと、ベースに取り付けられた下腕と、下腕に取り付けられた上腕と、上腕の端部とエンドエフェクター1450との間に配置された手首機構とを含む6軸ロボットアームでよい。例えば、ロボット1402は、(1)ベースを中心に回転する、2)下腕を回転させて前後に伸ばす、(3)下腕に対して上腕を上下に回転させる、(4)上腕と取り付けられている手首機構とを円運動をするよう回転させる、(5)上腕の端部に取り付けられた手首機構を上下に傾ける、且つ/又は(6)手首機構を時計回り又は反時計回りに回転させることができる。しかし、エンドエフェクター1450（及び/又は搬送機構などの他の要素）を改造することで、異なるタイプのロボットや機構を使用したり、より少ない移動軸を持つロボットを使用したりすることができることがある。図18に示したように、ロボット1402は、床に設置して、台座に取り付けることができる。ロボット1402への入力には、電力、制御システムへのデータ接続、アクチュエータ1706(幾つかの実装例では空気圧シリンダ機構を含む)を加圧空気源に接続する空気ラインなどがある。アクチュエータ1706では、このアクチュエータが開状態又は閉状態であるときを検出するためにセンサを用いることができる。制御システムは、栽培環境20から中央処理システム30への栽培タワー50の搬送を実行するために、ロボット1402の動作を制御する1つ以上のプログラム又はサブルーチンを実行できる。

本明細書で記載されているように、栽培タワーは、押出成形されたプラスチック材料で構成された比較的幅が狭く、長い構造体でよい。栽培タワーの側面の一方又は両方に、栽培地点を含むことができる。栽培タワーのモデル化又は設計された構成では、対向する側面は、タワーの長さに沿ったx軸又はｙ軸に沿って変化しないと仮定している。しかし、実際の栽培タワーは、例えば、製造公差及び/又は当該タワーにかかる様々な負荷のために、x軸又はｙ軸にわたって変化する。例えば、栽培タワー50は、その長さに沿ってわずかに湾曲することがある。これによって、自動ピックアップ又は載置動作中に栽培タワー50の対向する端部を位置決めするなど、栽培タワーに様々な動作を行う際に特定の問題が生じる可能性がある。さらに、荷下し移送搬送機構45で栽培タワー50が加速/減速すると、栽培タワー50がその取り付け点からわずかに揺れることがある。

図18及び図19Aは、自動載置ステーション41の載置動作中に、タワー50が揺れてしまったときにそれを止め、正確に位置決めするためのタワー拘束機構1902を示している。 図示の実装例では、機構1902は、ガイド付き空気圧シリンダ1904と、タワー50を案内するガイドプレート1906及び栽培タワー50の底部を受け止めて、栽培タワー50の底部グリッパーアッセンブリ1606への位置合わせを上手く行うためやや角度を付けて保持するブラケットアーム1908を含むブラケットアッセンブリと、を含む床置き型のユニットである。 制御システムは、機構1902が栽培タワー50の底部に係合するようにその動作を制御することで、底部をグリッパーアッセンブリ1606に対して定位置に保持できる。

他の実施形態も可能である。図19Bは、例えば、載置動作の開始に先立って、ピック位置1404における栽培タワー50の位置合わせ及び位置決めを容易にする引き込み機構2602を示している。本開示の実施形態における引き込み機構2602は、スタンド2604を含む床置き型ユニットである。引き込み機構2602は、ランプ部2606及びネスト部2607をさらに含む。ネスト部2607は、面2608と、面2608に対して直角に延びるアーム2610とを含む。引き込み機構2602は停止位置1404の領域に位置しており、栽培タワー50が荷下し移送搬送機構45によって停止位置1404に搬送されるにあたり、ランプ部2606が栽培タワー50の移動経路に位置した状態となっている。荷下し移送搬送機構45が、栽培タワー50を停止位置1404に搬送する際に、栽培タワー50の下端は、ランプ部2606に接触し、それに沿って摺動できる。ランプ部2606は、栽培タワー50が停止位置1404に搬送される際に、栽培タワー50をネスト部2607に向かって案内する。ランプ部2606の長さ及び角度は、栽培タワー50がピック位置1404に並進する際にその潜在的な揺れに対応するように構成される。本開示の実施形態において、ランプ部2606は、約25度の角度を付けられている。図示しないが、栽培タワー50が特定のモードにおいて引き込み機構2602を通過し、他のモードにおいて引き込み機構2602と係合することを可能にするために、スタンド2604を後退可能としてもよい。

ネスト部2607は、栽培タワー50の上端が停止位置1404に到達する前に、栽培タワー50の下端と係合するように構成される。言い換えれば、栽培タワー50が停止位置1404に到達すると、ネスト部2607の面2608及びアーム2610は、栽培タワー50の下端の角部に係合して、X次元及びY次元の両方でフック52（栽培タワー50の上端）に対してわずかにオフセットして下端を保持する。本開示の実施形態において、(a)引き込み機構2602のない栽培タワー50の角部の予想される（又は設計された）位置(栽培タワー50の湾曲又は他の変化がないと仮定して)と、(b)ネスト部2607の面2608及びアーム2610によって画定される角部との間のオフセットは、X及びY次元の両方において約1インチである。したがって、栽培タワー50は停止位置1404まで並進し、引き込み機構2602のネスト部2607に係合すると、垂直に対してわずかに角度を付けて静止する。本開示の実施形態において、アーム2610は、栽培タワー50が停止位置1404に搬送される際に、引き込み機構2602から跳ねる可能性がある栽培タワー50を捕捉するために約6インチの長さである。この構成は、少なくとも2つの利点を有する。この構成は、栽培タワー50をネスト部2607に静止させ、栽培タワー50が停止位置1404に到達したときにその揺れを防止する。また、これによって載置ステーション41は、製造公差又は荷重下でのたわみのいずれかに起因してゆがむ可能性のある栽培タワー50の両端をより正確に位置決めすることができる。図19C及び図19Dは、引き込み機構2602が栽培タワー50の下端とどのように係合するかを示す異なる視点である。これらの図はまた、引き込み機構2602が、グリッパーアッセンブリ1606による把持に備えて、どのように栽培タワー50の底部端の位置決めを容易にするのかを操作する。

本開示の実施形態によれば、載置動作の最終状態では、収穫機送り込みコンベア1420の突起部2004の上に、栽培タワー50ができるだけ中心に載置されるようにする。収穫機送り込みコンベア1420の突起部2004は、グリッパーアッセンブリ1604、1606及びエンドエフェクター1450がコンベア表面と突起部2004の上部との間の領域で移動し、突起2004上で栽培タワー50を解放することを可能にすることによって載置動作を容易にする。本開示の実施形態では、栽培タワー50は、フック52が収穫機ステーション32の方を向き、ヒンジ式側壁を有する実施態様では、ヒンジ側が下になるように配向される。(他の実施形態によれば、送り込みコンベア1420は、代わりに、以下に説明するようなタワー駆動ユニット2700を用いて実装してもよい。) 以下は、本発明のいくつかの実施形態による、ロボット1402のコントローラが載置動作中に実行する決定ステップを要約したものである。

載置工程の説明

ロボットコントローラの主プログラムは次のように作動することができる：
・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、ピックアップされ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(これは、例えば、図20のコンベアを用いて実装するか、又は図27A-Cのタワー駆動ユニット2700として実装できる。
・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。

タワー持ち上げプログラムは次のように作動することができる：
・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。

タワー配置プログラムは次のように作動することができる：
・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1420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。
・後述するようなタワー駆動ユニット2700を採用する代替実施形態では、図20に示すように、収穫機送り込みコンベア1420内に栽培タワー50を配置する代わりに、ロボット1402は後述するように栽培タワー50をタワー駆動ユニット2700内に配置する。

図15A及び15Bは、本開示の実施形態による自動ピックアップステーション43を示している。図示したように、自動ピックアップステーション43は、ロボット1502及びピックアップコンベア1504を含む。自動載置ステーション41と同様に、ロボット1502は、栽培タワー50を解放可能に把持するためのエンドエフェクター1550を含む。本開示の実施形態では、エンドエフェクター1550は、自動載置ステーション41のロボット1402に取り付けられたエンドエフェクター1450と実質的に同じである。 本開示の実施形態では、エンドエフェクター1550は、支持アーム1608を省略してもよい。本開示の実施形態によれば、ロボット1502は、エンドエフェクター1550を使用して、ピックアップコンベア1504(これは、後述するベルト若しくはローラーコンベアを用いて又はタワー駆動ユニット2700として実装できる)上に載置されている栽培タワー50を把持し、栽培タワー50を垂直方向に回転させ、栽培タワー50を載荷移送搬送機構47のキャリッジ1202に取り付けることができる。上述したように、載荷移送搬送機構47は、パワーアンドフリーコンベアを含み、それでよく、栽培タワー50を栽培環境20へ送出する。本開示の実施形態では、載荷移送搬送機構47の緩衝軌道区分1522は、栽培環境20の垂直スロットを介して延伸しているので、この機構47が、キャリッジ1202に取り付けられた栽培タワー50を停止位置1520から栽培環境20の中に搬送可能となる。載荷移送搬送機構47は、制御されたストップブレードを用いてキャリッジ1202を停止位置1520で停止させてもよい。載荷移送搬送機構47は、後退防止機構を含むことができ、ストップブレードとこの後退防止機構との間にキャリッジ1202を留めておくことができる。

中央処理システム

上述したように、中央処理システム30は、収穫機ステーション32と、洗浄ステーション34と、移植機ステーション36とを含むことができる。中央処理システム30は、所与のステーションとの間でタワーを移送するための1つ以上のコンベアも含むことができる。例えば、図21を参照すると、中央処理システム30は、収穫機送り出しコンベア2102と、洗浄機送り込みコンベア2104と、洗浄機送り出しコンベア2106と、移植機送り込みコンベア2108と、移植機送り出しコンベア2110とを含むことができる。これらコンベアは、水平に置かれた栽培タワー50を搬送するベルトコンベア、ローラーコンベア、タワー駆動ユニット2700、又は他の機構でよい。本明細書に記載されているように、中央処理システム30は、栽培タワー50を特定するための1つ以上のセンサ、及び様々なステーションやコンベアの動作を調整及び制御するための1つ以上のコントローラも含むことができる。

洗浄ステーション34は、栽培タワー50から作物の残骸（根や基部又は茎構造など）を除去するための様々な機構を採用することができる。栽培タワー50を清浄にするために、洗浄ステーション34は、加圧水システム、加圧空気システム、機械的手段（スクラバー、スクラブホイール、スクレーパーなど）、又は上述したシステムの任意の組み合わせを採用することができる。ヒンジ式の栽培タワー（上述したようなもの）を使用する実装例では、洗浄ステーション34は、1回以上の清浄動作の前に栽培タワー50の前面101を開くためのサブステーションと、1回以上の清浄動作の後に栽培タワーの前面101を閉じるための第2のサブステーションとを含む、複数のサブステーションを含むことができる。

移植機ステーション36は、本開示の実施形態では、栽培タワー50の栽培地点53に苗を注入する自動機構を含む。本開示の実施形態では、移植機ステーション36は、栽培地点53に移植されるべき苗を含むプラグトレイを受け取る。本開示の実施形態では、移植機ステーション36は、ロボットアームと、プラグトレイから根が張ったプラグを把持して栽培タワー53の栽培地点53に挿入する1つ若しくは複数のグリッパー又はピッキングヘッドを含むエンドエフェクターとを含む。栽培地点53が栽培タワーの単一の面に沿って延伸している実装例では、栽培タワーは、その単一の面が上向きになるように配向すればよい。栽培地点53が栽培タワー50の対向する面に沿って延伸している実装例では、栽培タワー50は、これら栽培地点を有する対向する面が横方向に向くように配向すればよい。図24A及び図24Bは、例示的な移植機ステーションを示している。移植機ステーション36は、ロボットアーム2410の作業エンベロープ内にプラグトレイ2432を配置するプラグトレイコンベア2430を含んでもよい。また、移植機ステーション36は、移植のために栽培タワー50を所定位置に積み込む送り機構を含んでいてもよい。移植機ステーション36は、1つ以上のロボットアーム2410（6軸ロボットアームなど）を含んでもよく、それぞれが、プラグトレイから根が張ったプラグを把持し、その根が張ったプラグを栽培タワーの栽培地点53に挿入するように適合されたエンドエフェクター2402を有する。図24Aは、ベース2404と、ベース2404から延びる複数のピッキングヘッド2406とを含む例示的なエンドエフェクター2402を示している。ピッキングヘッド2406は、それぞれ第1位置から第2位置まで旋回可能である。第1位置（図24Aの上側の図）では、ピッキングヘッド2406は、ベースに対して垂直に延びている。図24Aに示す第2位置では、各ピッキングヘッド2406は、ベース2404に対して45度の角度で延びている。45度の角度は、上述したように45度の角度で延びる栽培タワーのプラグ容器158にプラグを挿入するのに有効である。空気圧システムは、第1位置と第2位置との間のピッキングヘッドの旋回を制御することができる。動作時には、ピッキングヘッド2406は、プラグトレイから根が張ったプラグを取り上げるときに第1位置を占めることができ、その後、プラグをプラグコンテナ158に挿入する前に第2位置に移動できる。そのような挿入動作では、ロボットアーム2410は、プラグ容器158の配向と平行な運動の方向に挿入するようにプログラムすることができる。図24Aに示されたエンドエフェクターを使用して、複数のプラグ容器158を1回の動作で充填することができる。さらに、ロボットアーム2410は、栽培タワー50の片側又は両側の他の領域で同じ動作を行うように構成してもよい。図24Bに示すように、本開示の実施形態では、処理時間を短縮するために、それぞれがエンドエフェクター2402を有する複数のロボットアッセンブリが使用される。すべての栽培地点53が充填された後、栽培タワー50は、本明細書で説明するように、最終的には自動ピックアップステーション43に搬送される。

図21は、中央処理システム30の例示的な処理経路を示す。上述したように、ロボットピッキングステーション41は、成熟した作物を備えた栽培タワー50を収穫機送り込みコンベア1420の上に降ろすことができ、このコンベアは栽培タワー50を収穫機ステーション32に搬送する。図20は、本開示の実施形態による収穫機送り込みコンベア1420を示す。収穫機送り込みコンベア1420は、ベルト2002を有するベルトコンベアとすることができ、ベルト2002は、それ自身から外向きに延伸する突起部2004を含む。 (本明細書の別の箇所で説明したように、収穫機送り込みコンベア1420は、代替的に、ベルトコンベア、ローラーコンベア、タワー駆動ユニット2700、又は別の搬送機構を用いて実装してもよい。)突起部2004は、ベルト2002と、栽培タワー50から伸長する作物との間に隙間を設け、作物の損傷を回避又は軽減するのに役立つ。本開示の実施形態では、突起部2004の大きさは、栽培タワー50の長さで周期的に変化させることができる。例えば、突起部2004aは、栽培タワー50の端部に係合するように構成され、上部の突起部2004dは、栽培タワー50の反対側の端部に係合し、中間の突起部2004b、cは、突起部2004b、cの長さが低い横方向の面で栽培タワー50に接触するように配置され、タワーが閾値を超えてたわむと栽培タワー50に係合できる。図20に示すように、ベルト2002の長さは、ベルト2002の完全な移動サイクルごとに栽培タワー50に対して2つの動作サイクルを実現するように構成できる。しかし、他の実装例では、すべての突起部2004は長さが均一である。

図21が示すように、収穫機送り出しコンベア2102は、収穫機ステーション32から処理された栽培タワー50を搬送する。(例えば、収穫機送り出しコンベア2102は、ベルトコンベア、ローラーコンベア、タワー駆動ユニット2700、又は別の搬送機構を用いて実装してもよい。)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をいう。再度刈り取り及び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(例えば、ベルトコンベア、ローラーコンベア、タワー駆動ユニット2700、又は他の搬送機構を用いて実装してもよい)は、栽培タワー50をピックアップコンベア1504へ搬送することができる。本開示の実施形態では、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。

一方、最終刈り取り栽培タワー50は、収穫機ステーション32、洗浄ステーション34、移植機36を経て、栽培環境20に再び入る。図21を参照すると、収穫された栽培タワー50は、収穫機送り出しコンベア2102から洗浄機移送コンベア2103に移送できる。洗浄機移送コンベア2103は、栽培タワーを洗浄機送り込みコンベア2104上に移動させ、これが栽培タワーを洗浄ステーション34に送る。本開示の実施形態では、空気圧スライドが、栽培タワー50を収穫機送り出しコンベア2102から洗浄機搬送コンベア2103に押し出すことができる。洗浄機移送コンベア2103は、タワーを洗浄機送り込みコンベア2104に移送する3ストランドコンベアとすることができる。(例えば、洗浄機送り込みコンベア2104は、ベルトコンベア、ローラーコンベア、タワー駆動ユニット2700、又は他の搬送機構を用いて実装してもよい。)付加的なプッシャーシリンダーは、栽培タワー50を洗浄機移送コンベア2103から洗濯機送り込みコンベア2104に押し出すことができる。栽培タワー50は、洗浄機送り出しコンベア2106に載って洗浄ステーション34を出て、プッシュ機構により、移植機送り込みコンベア2108に移送される。洗浄された栽培タワー50は、次に移植機ステーション46で処理され、このステーションが栽培タワーの栽培地点53に苗を挿入する。移植機送り出しコンベア2110は、栽培タワー50を最終移送コンベア2111に移送し、このコンベアは、栽培タワー50を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移送する。

図23Aに示す実装例では、収穫機ステーション34は、作物収穫機マシン2302と収集箱コンベア2304とからなる。本開示の実施形態によれば、栽培タワー50は、成熟した植物で満たされた状態で収穫機マシン2302に入り、残った茎と土壌プラグを保持した収穫機マシン2302を出て、次の処理ステーションに送られる。収穫機マシン2302は、カッターやフィードアッセンブリなどの様々な構成要素が取り付けられた剛性の高いフレームを含んでもよい。収穫機マシン2302は、本開示の実施形態では、栽培タワー50に係合して、それを処理のためこのマシンを通過させるそれ自身の送り込み機構を含む。本開示の実施形態では、収穫機マシン2302は、上面及び下面(栽培地点53を含まない面)で栽培タワーに係合し、溝58a及び58bに位置決めする機構を用いて栽培タワー及び栽培地点53を収穫ブレードや他のアクチュエータに対して正確に位置決めできる。図示した実装例では、栽培タワー50は、プラグホルダ53を有する対向する面101が水平に向くように配向されている。本開示の実施形態では、収穫機2302は、栽培タワー50の第1面101の近くに配向された第1組の回転ブレードと、栽培タワー50の対向面101にある第2組の回転ブレードとを含む。栽培タワー50が収穫機マシン2302に送り込まれると、栽培地点53から伸長する作物は切断されるなどして除去され、そこで収集箱コンベア2304によって収穫機マシン2302の下方に位置した収集箱内に落下する。収穫処理を容易にするために、収穫機マシン2302は、後に詳述するように栽培地点53の作物を寄せ集めるための寄せ集め機構を含んでもよい。収集箱コンベア2304は、空の収集箱を収穫機ステーション34に搬送し、満杯の収集箱を収穫機ステーション32から搬送するU字型のコンベアでよい。本開示の実施形態では、収集箱の大きさは、1つの栽培タワー50から収穫された少なくとも一箱分の作物を運搬するよう寸法決めできる。そのような実装例では、収穫される各栽培タワーに対して、新しい収集箱が所定の位置に移動される。他の実施形態も可能である。例えば、収集箱の使用は省略してもよい。本開示の実施形態では、収穫された作物は、さらなる処理のために他のステーションに作物を搬送する持ち出しコンベアに直接落下させてもよい。

図23Bは、例示的な収穫機マシン2302の側面図である。回転駆動システム2308から延伸する円形ブレード2306は、栽培タワー50用に画定されたチャンネルの対向側部に配置され、栽培タワー50の対向する面101で植物を収穫するよう動作する。本開示の実施形態では、円形ブレード2306は、それぞれ直径が6-7インチであって、図23Ｅに示したようにわずかに重なっている。本開示の実施形態では、上部円形ブレードと下部円形ブレードとの間隔は概ね1/16インチである。いくつかの実施形態では、回転駆動システム2308は、直線駆動システム2310に取り付けられており、これが異なる種類の植物に対応して切断高さを最適化するために、円形ブレード2306を栽培タワー50の対向面101に近づけたり遠ざけたりする。本開示の実施形態では、各回転駆動システム2308は、栽培タワー50の栽培地点の中心軸で交差する上部円形ブレードと下部円形ブレード（及び関連するモータ）を有する。図23Bが示すように、収穫機マシン2302は、ブレード2306によって切断された収穫物が落下する際に収集し、マシン2302の下に位置した収集箱内へ案内する収集シュート2330を含むこともできる。収穫機マシン2302は、さらに、栽培タワーを一定の速度でこのマシンに送り込むタワー送り込み機構も含むことができる。本開示の実施形態では、この送り込み(及び送り出し)機構は、収穫機マシン2302の反対側端部に位置する2つの駆動ホイール及びモーターアッセンブリ2312を含む。 各駆動ホイール・モーターアッセンブリ2312には、栽培タワー50をして収穫機2302内に画定されたチャンネルを駆動又は搬送させるため、底部に摩擦駆動ローラー、上部に空気圧で作動する位置合わせホイールを含むことができる。タワー50を移植機ステーション36に送り込むための他の実装例も可能である。例えば、他の実装例では、栽培タワー50の溝領域58は、タワーの全長に沿って延びる一列の歯を含んでもよい。そのような実装例では、摩擦駆動ローラーを、溝領域58の歯にしっかり係合する歯車に置き換えてもよい。そのような実装例では、栽培タワーが収穫機2302を通って移動する際に、送り込み機構及び送り出し機構が栽培タワーの位置を追跡できることになる。

図23Cが示すように、収穫機2302は、ブレード2306による収穫に先だって作物を寄せ集めるよう動作する1つ以上の寄せ集め機構を含むこともできる。図4Aに示すように、作物（葉物野菜など）は、横方向の面101を超えて成長し、栽培タワー50の上面及び下面（すなわち、溝58a、58bを含む面）まで回り込んで延びることがある。後述するように、収穫機2302は、2段階の寄せ集め機構を含むことができる。第1段階又は先導寄せ集め機構は、栽培タワー50の上面及び下面から作物を除去し、第2段階又は内部寄せ集め機構は、ブレード2306による収穫のために作物を寄せ集める。先導寄せ集め機構の目的は、最終的な収穫のために内部寄せ集め機構に入る植物体の量を最大化することである。

図23C及び23Dが示すように、本開示の実施形態において、第1段階の寄せ集め機構は、上側先導寄せ集め装置2314a及び下側先導寄せ集め装置2314bを含む。先導寄せ集め装置2314a、2314bの各々は、前縁部2315で交わる2つの角度付き面2316を含む。 図示の実装例では、前縁部2315は、栽培タワー50が収穫機2302を介して送り込まれる際に、栽培タワー50の中心軸（又は栽培タワーが移動するチャネル）上に配置される。 図示の実施態様では、先導寄せ集め装置2314a、bはまた、面2316に隣接する面2317を含む。 面2317は、概して、栽培タワー50の進行方向と平行に形成され、後により詳細に説明するように、内部寄せ集め装置2330a、bの端部まで延びる。本開示の実施形態では、内部寄せ集め装置の面2317と面2317との間の距離は、栽培タワー50の幅と実質的に同じである。図示の実施態様では、前縁部2315にも角度がつけられている。導入寄せ集め装置2314a，bは、栽培タワーが収穫機2302を通過する際に、栽培タワー50の上下の面に被さって延びる植物をこれらの面から遠ざけ、これらの面の平面から遠ざけ、それによって後述する内部寄せ集め機構による動作のためにそれらを寄せ集めるように構成されている。底部先導寄せ集め装置2314はまた、内部寄せ集め機構に向かって植物（重力により下方に垂れ下がっている可能性がある）を傾斜に沿って移動させるための傾斜表面2319を含んでもよい。

第2段階又は内部寄せ集め機構は二対の寄せ集め表面を含み、各対は、栽培タワー50が収穫機2302に供給される際に、栽培タワー50の対向する側で動作する。図23Eは、栽培タワーの供給路を示す断面図である。図23Eが示すように、内部寄せ集め機構は、栽培タワー50の対向する横側面のそれぞれに対して、上部寄せ集め部材2330a及び下部寄せ集め部材2330bを含んでいる。寄せ集め部材2330a、bの各々は、寄せ集め表面2318を有する。図23Fは、寄せ集め部材2330bの透視図である。寄せ集め部材2330bに付いては、先導寄せ集め装置2314bの面2317に当接する寄せ集め表面2318の端部2336において、この寄せ集め表面は面2317に対して実質的に平行である。言い換えれば、寄せ集め表面2318は、栽培タワー50の上面に対して実質的に直角であると共に面2317と実質的に隣接する配向で始まる。 図23E及び図23Fが示すように、寄せ集め表面2318は、その長さに沿って徐々に移行し、その表面の配向が栽培タワー50の上面に平行（且つその元々の配向に対して直角）になって終端となる。本開示の実施形態では、表面2318について形成された移行及びプロファイルは、一般に、第1端における平行な配向から第2端における直角な配向までその中点の周りを回転する線に対応するといえる。寄せ集め部材2330a（及びその寄せ集め表面2318）は、図23Eに示されるように、寄せ集め部材2330bの実質的な鏡像を形成している。栽培タワー50が収穫機2302に送り込まれると、寄せ集め部材2330a、2330bは、面101の部位53から成長する作物を、栽培タワー50の面101の中心に向かって集中させる。回転するブレード2306は、栽培タワーが送り込まれる際に植物を収穫し、収穫された作物を収集箱に落下させる。

本開示の実施形態では、寄せ集め部材2330a、bの各々は、ステンレス鋼から機械加工され、内部空洞を含んでいる。いくつかの実施形態では、寄せ集め表面2318は、空気が移動する穴2334を含んでもよい。本開示の実施形態では、圧縮空気システムが、寄せ集め部材2330a、bの内部空洞に加圧空気を供給し、寄せ集め表面2318からの空気の流れを形成して、植物が固着するのを防止する。図示しないが、穴及び圧縮空気システムは、植物を寄せ集めるためにも構成することができる。

本開示の実施形態では、駆動機構（例えば、駆動ホイール・モーターアッセンブリ2312）を使用して、1つ以上のコンベア（例えば、1420、1504、2102、2104、2106、2108、2110、又は2112）に沿って又は1つ以上のタワー処理ツール（例えば、収穫機32、洗浄機34、又は移植機36）において栽培タワー50を動かすことができる。駆動機構は、センサ（例えば、リミットスイッチ、光センサ、光ビーム遮断センサ）を用いて、接近する栽培タワー50の存在を検出することができる。本開示の実施形態において、光学センサからの信号を用いて駆動機構を作動させ、栽培タワー50の動きを駆動させることができる。例えば、図23Cを参照すると、摩擦駆動ローラー（2313a）は、栽培タワー50の溝58aに接触することができ、上部の空気圧作動位置合わせホイール（2313b）は、栽培タワー50の溝58bに接触するように移動させることができる。摩擦駆動ローラー2313aに結合されたモータは、溝58a内で栽培タワー50に摩擦に基づく力を掛けることにより、栽培タワー50の運動を引き起こす。この摩擦に基づく力は、栽培タワー50と摩擦駆動ローラー2313aとの間の法線力を制御することによって制御できる。本開示の実施形態では、法線力は、空気圧作動位置合わせホイール2313bによって栽培タワー50の溝58bに加えられる力に基づいて制御される。

いくつかの実施形態では、摩擦駆動ローラー2313aは、溝58aの表面に対してスリップすることがある。摩擦駆動ローラー2313aのスリッローラーコンベアに沿った又はタワー加工ツール内部における栽培タワー50の割出位置に関する情報の喪失につながる可能性がある。いくつかの実施形態では、（駆動機構によって駆動される場合の）栽培タワー50のスリップは、（例えば、摩擦駆動ローラー2313aの回転数に基づいて）栽培タワー50の予想される運動と栽培タワー50が移動した実際の距離とを比較することによって検出され得る。栽培タワー50が移動した距離は、栽培タワーの運動方向に沿って（例えば、コンベアに沿って）互いに既知の距離だけ離れて位置する2つの光学センサの間で栽培タワー縁部の運動を検出することによって決定してもよい。

いくつかの実施形態では、栽培タワー50のスリップは、栽培タワーと接触しているときの摩擦駆動ローラー2313aの回転数を、同じ栽培タワーと接触している位置合わせホイール2313bの回転数と比較することによって検出してもよい。摩擦駆動ローラー2313aも位置合わせホイール2313bも栽培タワー50に対してスリップしない場合、摩擦駆動ローラー2313aの回転数と位置合わせホイール2313bの回転数は、摩擦駆動ローラー2313aと位置合わせホイール2313bの半径、直径、又は円周長の比に関係付けることができる。いくつかの実施形態では、摩擦駆動ローラー2313aの回転数と位置合わせホイール2313bの回転数は、ローラー又はホイールと栽培タワー50との間の接触力によって生じる摩擦駆動ローラー2313a又は位置合わせホイール2313bの変形を考慮した上で、摩擦駆動ローラー2313a周囲長と位置合わせホイール2313b周囲長の比に関係付けることができる。

いくつかの実施形態では、摩擦駆動ローラー2313aの回転数は、摩擦駆動ローラーに結合されたモータに送られる信号に基づいて求めてもよい。いくつかの実施形態では、位置合わせホイール2313bの回転数は、位置合わせホイール2313bの運動に応じて動く構成要素に磁気マーク（例えば、位置合わせホイール2313bに埋め込まれた磁気マーク、位置合わせホイール2313bの軸に取り付けた磁気マーク）を取り付け、誘導センサを用いて位置合わせホイール2313bの回転数を数えることによって算出してもよい。いくつかの実施形態では、位置合わせホイール2313bの回転数は、位置合わせホイール2313bに結合された光学エンコーダ又は位置合わせホイール2313bに結合された構成要素を用いて算出してもよい。

いくつかの実施形態では、残骸（例えば、植物体）又は水が、栽培タワー50の溝58a又は58b内に存在することがある。残骸又は水は、駆動機構における栽培タワー50のスリップの一因となる可能性がある。いくつかの実施形態では、駆動機構において接触される領域から水又は残骸を一掃するために加圧気体の流れを向けることによって（例えば、摩擦駆動ローラー2313aが溝58a内の領域に接触する前にこの領域に向かって加圧気体を向けることで）、スリップを緩和することができる。いくつかの実施形態では、駆動機構において接触する領域から残骸を除去することによって、スリップが緩和され得る。例えば、摩擦駆動ローラー2313aの前に、ブラシを使用して溝58aから残骸を除去してもよい。

いくつかの実施形態では、駆動機構によって駆動される際の栽培タワー50のスリップは、摩擦駆動ローラー2313a又は栽培タワー50の接触領域の間の摩擦を調節することによって軽減され得る。いくつかの実施形態において、摩擦駆動ローラーの摩擦は、ローラー材料を変更すること、又はローラー材料のデュロメータを変更することによって調節してもよい。いくつかの実施形態では、摩擦駆動ローラー2313aが接触する栽培タワーの領域の摩擦は、その領域における栽培タワーの表面テクスチャーを変更する（例えば、表面を粗くする（例えば、機械的又は化学的摩耗を介して））ことによって調節してもよい。いくつかの実施形態では、摩擦駆動ローラー2313aの接触領域は、パターン化したトレッドでもよい。いくつかの実施形態では、このトレッドパターンによって、残骸又は水がトレッドギャップ領域の中へ移動可能となり、摩擦駆動ローラー2313aと栽培タワー50の接触領域との間の摩擦接触が向上する。

いくつかの実施形態では、栽培タワー50のスリップの検出は、1つ以上の動作をトリガするために使用される。いくつかの実施形態では、栽培タワー50のスリップの検出は、（例えば、是正措置を取るために）機械的な詰まりが発生したことを示すものとして使用してもよいし、或いは、コンベア又はタワー処理ツールのユーザに通知することもできる。いくつかの実施形態では、栽培タワー50のスリップの検出は、摩擦駆動ローラー2313a又は栽培タワー50上の摩擦駆動ローラー2313aが接触する領域の摩耗を防ぐために、摩擦駆動ローラー2313aに結合されるモータを停止するために使用される。いくつかの実施形態では、栽培タワー50のスリップの検出は、スリップを起こしやすい栽培タワーを特定するために、データベースで追跡される。

図26は、駆動機構の例示的な模式図である。駆動機構は、栽培タワー50を第1の位置50A（実線のボックス）から第2の位置50B（破線のボックス）まで矢印の方向へ移動させる。栽培タワーセンサ2611A及び261IBは、それぞれ、第1の位置50A及び第2の位置50Bにおいて栽培タワー50の存在を検出する。センサ2611A、261IB、2611Cは、栽培タワー50の縁部を検出するための光センサでよい。センサ2615は、位置合わせホイール2613Bの回転を検出する。摩擦駆動ローラー2613Aの回転は、摩擦駆動ローラーに結合されたモータ（図示せず）に送られる駆動信号に基づいて判断できる。

いくつかの実施形態では、摩擦駆動ローラー2613Aの回転数を位置合わせホイール2613Bの回転数と比較して、スリップを検出することができる。いくつかの実施形態では、処置を講じる前に、栽培タワー50と摩擦駆動ローラー2613Aとの間のある程度のスリップを許容してもよい。いくつかの実施形態では、摩擦駆動ローラー2613A及び位置合わせホイール2613Bの直径が同じである場合、摩擦駆動ローラー2613Aの回転数と位置合わせホイール2613Bの回転数とがある閾値パーセント（例えば、1%、5%、10%以上）を上回って異なれば、或いは、摩擦駆動ローラー2613Aの回転数と位置合わせホイール2613Bの回転数とがある閾値量を上回って（例えば、摩擦駆動ローラー2613Aの1/4回転、1/2回転、1回転、又はそれ以上）異なれば、スリップ検出信号をトリガするようにしてもよい。摩擦駆動ローラー2613Aと位置合わせホイール2613Bの半径/直径/円周長が異なる場合、半径/直径/円周長により調整(scale)した回転数を比較して、スリップ検出信号をトリガしてもよい。例えば、摩擦駆動ローラー2613Aが位置合わせホイール2613Bの2倍の直径を有する場合、摩擦駆動ローラー2613Aの回転数を位置合わせホイール2613Bの2倍の回転数と比較すればよい。

いくつかの実施形態では、栽培タワー50に接触する摩擦駆動ローラー2613Aの円周上の点が移動した距離（摩擦駆動ローラー2613Aの回転数に基づいて）が、栽培タワー50が移動した測定距離と異なる場合にスリップを検出してもよい。摩擦駆動ローラー2613Aの円周上の点が移動した距離は、駆動機構のオペレータが指令する栽培タワー50の所望の移動距離を表すことができる。例えば、スリップが発生しないと仮定すると、摩擦駆動ローラー2613Aの5回転が、栽培タワーセンサ2611Aの位置（栽培タワー50の縁部が50Aにある）から栽培タワーセンサ2611Bの位置（栽培タワー50の縁部が50Bにある）への栽培タワー50の動きに対応する場合、摩擦駆動ローラー2613Aが、栽培タワー50を栽培タワーセンサ2611Aの位置から栽培タワーセンサ2611Bの位置へ移動するのに5回転より多く回転すれば、スリップがあったと推測することができる。いくつかの実施形態では、摩擦駆動ローラー2613Aが予想される5回転よりもある閾値パーセント（例えば、1%、5%、10%、又はそれ以上）を上回って回転した場合、又は摩擦駆動ローラー2613Aが予想される5回転よりもある閾値量（例えば、1/4回転、1/2回転、1回転、又はそれ以上）を上回って回転した場合に、スリップ検出信号をトリガしてもよい。

いくつかの実施形態では、センサ2611Cからの信号に基づいて栽培タワー50の存在を示す信号が、栽培タワー50を移動させるために駆動機構の係合及び起動（例えば、摩擦駆動ローラー2613A及び位置合わせホイール2613Bの係合及び起動）をトリガしてもよい。いくつかの実施形態では、摩擦駆動ローラー2613A及び位置合わせホイール2613Bは、係合のために（例えば、1つ又は複数の栽培タワー表面と接触させるために）垂直に移動してもよい。いくつかの実施形態では、センサ2611Cからの信号が、摩擦駆動ローラー2613Aに結合されたモータをトリガして、摩擦駆動ローラー2613Aの回転を開始してもよい。いくつかの実施形態では、センサ2611Aからの信号が駆動機構内に栽培タワー50が存在することを示すと、スリップ検出信号を生成するために、摩擦駆動ローラー2613A及び位置合わせホイール2613Bの回転を比較することとしてもよい。いくつかの実施形態では、スリップ検出信号を生成するため、位置50A（センサ2611Aからの信号に基づく）から位置50B（センサ261IBからの信号に基づく）への栽培タワー50の運動を摩擦駆動ローラー2613Aの回転と比較してもよい。いくつかの実施形態において、スリップ検出信号は、別の動作をトリガすることもできる。いくつかの実施形態では、トリガされたアクションは：(1)駆動機構の停止、（2）駆動機構の切り離し（例えば、摩擦駆動ローラー2613A又は位置合わせホイールの栽培用タワー50との接触解除）、（3）コンベア又はタワー加工ツールのユーザへの警告発令、又は（4）駆動機構内の栽培タワー50に関連するID及び検出したスリップに関連する情報（例えば、パーセント、距離、又は回転数としてのスリップ）を記録することのうち1つ以上とすることができる。

要約すれば、スリップは多くの方法で検出できる。一般に、本開示の実施形態の搬送システムは、搬送方向における所望の栽培タワー50の動き又は位置の表現を、測定された栽培タワー50の動き又は位置と比較する。例えば、所望の栽培タワー50の動き又は位置は、所望の移動距離（例えば、オペレータによって命じられる）によって表現でき：その所望の移動距離は、例えば、摩擦駆動ローラー2613Aの円周上の点が移動する所望の距離、若しくは栽培タワー50の縁部の所望移動距離；又は栽培タワー50縁部の所望速度などの栽培タワー50の所望速度、若しくは摩擦駆動ローラー2613Aの所望回転速度に基づく速度によって表現できる。

測定された栽培タワー50の動き又は位置は、例えば、位置合わせホイール2613Bの円周上の点によって移動した測定距離、又は栽培タワー50の縁部の移動の測定距離、又は栽培タワー50の縁部について測定された、又は位置合わせホイール2613Bの測定された回転率に基づくような、栽培タワー50の速度によって表されてもよい。

他の実施態様も可能である。例えば、収穫機2302は、栽培タワー50が収穫機内に位置決めされたときにその面101が垂直に配向されるように構成すればよい。他の実施態様では、収穫機2302は、収穫動作中に栽培タワー50が垂直に配向されるように構成することも可能である。加えて、上述の実施形態は、移動する栽培タワーに対する静止状態の収穫機機構を含むが、他の実施形態は、移動する収穫機機構と静止した栽培タワーを含むことができる。そのような実施形態では、寄せ集め機構及び収穫ブレードは、静止したタワー面に対して移動すればよい。さらに、上述のシステムは、対向する横方向の面に栽培地点を有する栽培タワーを含むが、収穫機のいくつかの実装例は、単一の面のみに栽培地点を有する栽培タワー又は他の栽培構造との組合せで動作するように構成することができる。

前述の記載は、栽培タワー50が収穫機2302を介して単一方向で入口点へ送り込まれ、出口点から送り出される収穫システムを開示している。他の実施態様も可能である。例えば、送り込み及び送り出し機構は、上述したように、収穫のために栽培タワー50を第1の方向に駆動するように制御することができる。次いで、コントローラが、収穫ブレード2306を後退させ、送り込み及び送り出し機構2312に、収穫機2302を介して戻る逆方向に栽培タワー50を駆動させることができる。このような実装例では、収穫を済ませた栽培タワー50が収穫機ステーション2302内で逆方向に搬送されるときに、残った植物茎及び他の植物体を集め且つ/又は保護するために、第2の収集機構を、入口点とは反対にある収穫機2302の出口点に配置することができる。

図27A及び図27Bは、本開示の実施形態による、閉位置及び開位置におけるタワー駆動ユニット（「TDU」）2700を示す図である。TDUフレーム2702は、駆動要素2704及び位置合わせ要素2706を支持する。駆動要素2704は、1つ以上のモータによって駆動され、TDU2700を介して栽培タワー50を搬送することができる。本開示の実施形態によれば、コンベア1420、1504、2102、2104、2106、2108、2110、又は2112のいずれも、TDU2700を用いて、又はベルトコンベア、ローラーコンベア、もしくは別の搬送機構を用いて実装できる。

図示したように、駆動要素2704及び位置合わせ要素2706はそれぞれ、2つ以上のホイールから構成することができる。図示したように、2つの位置合わせホイール2706は、取付プレート2707に回転可能に取り付けられている。一般に、位置合わせ要素2706は、例えば、回転する1つ以上の要素、又は静的であるが駆動要素2704と位置合わせ要素2706の間で、低摩擦で栽培タワーを摺動させることができる要素の形態をとることができる。例えば、位置合わせ要素は、1つ以上のローラー、1つ以上のホイール、栽培タワー50を位置合わせ要素2706に対して摺動できるように設計された線形軸受要素（例えば、滑り軸受要素）、栽培タワー50の対向面上の補完的な歯と噛み合うように設計されたベルト、トレッド、1つ以上のギア、又は植物支持構造体に対する摩擦係数が、駆動要素の植物支持構造体に対する摩擦係数より小さい固定材料を含むことができる。本開示の実施形態によれば、位置合わせ要素2706は、プラスチック材料、例えば、Delrin（登録商標）のような熱可塑性材料を含むことができる。

駆動要素は、例えば、1つ以上のローラー、1つ以上のホイール、ベルト、トレッド、リニアアクチュエータ、又は栽培タワー50の対向面上の補完的な歯と噛み合うように設計された1つ以上の歯車を含むことができる。リニアアクチュエータ（例えば、ソレノイド、空気圧又は油圧ピストン）は、例えば、栽培タワー50を引っ張ったり押したりすることができる。本開示の実施形態によれば、リニアアクチュエータは、フック52によってタワー50を掴み、進行方向に引っ張ることができる。駆動要素2704は、1より大きい動摩擦係数を有するポリウレタンなどの動摩擦係数が比較的高い材料で被覆するか、又はそれらから作製してもよい。

TDUフレームは、ヒンジ要素2710を介してフレーム2702の残りの部分（本明細書ではフレームの残りの部分を「ベース」と呼ぶ）にヒンジ式に取り付ける上部サブフレーム2708を含むことができる。ヒンジ要素2710は、上部サブフレーム2708と一体的に結合されたピン又はロッドを含むことができ、ピン又はロッドの端部は、フレーム2702のベースの部材の穴に回転可能に嵌合される。

空気圧又は油圧ピストンのようなアクチュエータ2712は、ベース及び上部サブフレーム2708に結合される。図27Aに示すように、TDU2700は閉位置に配置されており、この状態では、アクチュエータ2712は伸長位置にある。図27Bに示すように、TDU2700は開位置に配置されており、この状態では、アクチュエータ2712は収縮位置にある。アクチュエータ2712の位置は、コントローラによって制御すればよい。

本開示の実施形態によれば、処理中の異なる地点で、栽培タワー50は、例えば、ロボットアームによって、水平位置に載置され、搬送される。いくつかの搬送アプローチによれば、位置合わせホイール及び駆動ホイールは、互いに固定された関係にある。それらのアプローチでは、タワー50は、搬送軸に沿って上側ホイールと下側ホイールとの間に横方向に挿入される。固定ローラーは、その中を搬送されるタワーの前縁部及び後縁部に、タワー本体の他の部分よりも大きな力を掛ける。これらの縁部の力は、タワーが複数回挿入され、搬送された後に、縁部の損傷につながる。

図27A-Cに示されるような、本開示の実施形態による調節可能アクセス・タワー駆動ユニットは、本明細書の他の箇所で説明された固定アクセスTDUで発生する縁部損傷問題を防止することができる。例えば、位置合わせ要素2706が栽培タワーの前縁部に力を与えないように、ロボットアームは、位置合わせ要素2706が上昇した開放位置にある状態で、栽培タワーを搬送軸に沿って挿入してもよい。コントローラは、駆動要素2704を作動させて栽培タワーを搬送させることができる。栽培タワーの前縁部が位置合わせ要素2706の位置を通過した後、コントローラは、アクチュエータ2712に、位置合わせ要素2706を栽培タワーの本体上まで下げさせ、それによって、位置合わせ要素2706と栽培タワーの前縁部との間の接触を回避させることができる。

栽培タワーを搬送軸に沿って挿入する代わりに、調節可能アクセスTDU2700によって、TDUへの栽培タワーの挿入の角度に関してその自由度をより大きくできるようになる。例えば、位置合わせ要素2706が開位置にある状態で、コントローラは、ロボットアームに、TDUの面に対して栽培タワーを直角方向に挿入するように指示することができる。タワーは、TDUが閉位置にあるときに、前縁部が位置合わせ要素2706の力を受けないように載置することができ、それによって、タワーの縁部の損傷を防止することができる。栽培タワーが駆動要素2704上に載置された後、コントローラは、アクチュエータ2712を伸長させて位置合わせ要素2706を載置されたタワーの上に載るように移動させることができる。

本開示の実施形態によれば、コントローラによって、アクチュエータ2712が、位置合わせ要素2706を載置されたタワーの上に載ることを可能にするだけでなく、位置合わせ要素2706に力を加えて、栽培タワーを駆動要素2704に押し付けて摩擦を増大させるようにすることができる。

図27A及び図27Bに示す実施形態では、TDU面は駆動ホイール2704の円形領域によって画定される平面であり、その面に垂直な方向は駆動ホイール2704の軸2714の方向に一致することになる。本開示の実施形態によれば、タワー50は、タワー50の長手方向の溝（58a及び58bなど）が駆動要素2704及び位置合わせ要素2706と位置合わせされ、それらの要素の外側で周方向の部分が溝に嵌まるように挿入される。

図27Cは、位置合わせ要素2706が載置された栽培タワー50上に載っている状態の、閉じた位置にあるTDU2700の側面図である。この例では、植物は、タワー50の側面から横方向に伸びている。本実施形態におけるTDU2700は、TDUの一部が植物に接触しないように構成されている（寸法決定を含む）。植物の生育領域は、排除容積(keep-out volume)2720によって示されている。この寸法のTDUは、植物を保持した栽培タワー50を収穫機ステーション32に導入するために使用できる。一例として、ケールなどの植物用には、この排除容積は、225mmの吊り下げ幅「W」と350mmの吊り下げ高さ「H」とを備えるようにすることができる。

本開示の実施形態によれば、取付プレート2707は、取付プレート2707がそのまわりを回転することができるピボット2709を含む。ピボット2709によって、タワーが完全に水平に配置されていない場合（例えば、TDU2700へ挿入時）、又はタワー50本体の厚さに変動がある場合でも、位置合わせホイール2706がタワー50本体と接触するように自己調整できるようになる。

本開示の実施形態によれば、ピボット2709を取付プレート2707の水平重心からオフセットすることにより（例えば、他方よりもより一方に）、重力が一方の位置合わせホイール2706を他方よりも引き下げることになり、結果として取付プレート2707の角度の偏りを生じさせる。例えば、対応する駆動ホイール2704と、TDU2700によって受け入れられるタワー50の前縁部に最も近い位置合わせホイール2706との間の公称距離をより大きくするように、位置合わせホイール2706を偏らせることができる。これにより、タワー50の受け取り時にその前縁部を損傷する可能性を低減することができる。

図27Dは、図27A、B、及びCのTDU2700に対していくつかの変形が施されたTDU2700を示す。図27Dは、ここでは逆「T」字形で示される支持体2754を示す。位置合わせホイール2706は、支持体2754に回転可能に結合されている。支持体2754は、それ自体、ピボット2709aを介して取付プレート2707aに回転可能に結合されている。取付プレート2707aは制限ストッパー2750を含む。ロッド又はそれに類似した1つ又は複数の部材2752は、ピボット2709から、例えば、ピボット2709aの対向側から放射状に突出している。ストッパー2750と部材2752の相互作用により、支持体2754のピボット2709a周りの回転移動が制限される。ストッパー2750と部材2752の対応する端部突起との間の空間が広いほど、許容される回転移動量は大きくなる。この配置の1つの利点は、位置合わせホイール2706がピボット2709の周りで望ましくない量、例えば90度回転することを防止できることである。

本開示の実施形態によれば、TDU2700は、本開示の他の実施形態に関して（例えば、図26に関して）説明したように、スリップ検出を採用してもよい。検出されたスリップに基づいて、コントローラは、TDU2700に、本明細書の他の箇所で説明されるような1つ以上の動作、例えば、これらに限定されないが、次のような動作を行わせてもよい。すなわち、(1)駆動要素2704の搬送動作の停止（例えば、駆動ホイール2704の回転停止）、(2)TDU2700の切り離し（例えば、駆動要素2704又は位置合わせ要素2706の栽培タワー50との接触解除）、(3)TDU2700の使用者への警告発令、又は(4)TDU2700内の栽培タワー50に関連するID及び検知したスリップ（例えば、パーセント、距離、回転数としてのスリップ）に関係する情報を記録することである。

収穫が終わった後は、タワー50の側面からは植物が伸びていない。したがって、収穫機ステーション32の送り出しにおいてタワーを搬送し、収穫を終えたタワーを洗浄ステーション34に導入し、洗浄ステーション34からタワーを取り出し、タワーを移植機ステーション36に導入するためには、排除容積を含まない小さいサイズのTDUを採用してもよい。例として、図28は、タワー50が、TDU2700によって、洗浄ステーション34の複数のタワー洗浄モジュール2802内を搬送される様子を示している。搬送のこの段階では、タワー50は、2つのTDU2700の上に載っている。本開示の実施形態のTDUは、独立型であることに留意されたい。それらは、収穫機若しくは洗浄ステーション又は他の処理ステーション上に固定的に取り付けられる必要はなく、むしろ、所望であれば移動させることができる。

移植機ステーション36における苗のタワーへの移植後は、苗はタワー本体の外側の小さな領域しか占めないので、成熟した植物を有するタワーを収穫機ステーション32に搬送するTDUよりもはるかに小さな排除容積しか必要としない。従って、タワーを収穫機ステーション32に搬送するためのTDUよりも小さなサイズのTDUを採用することができる。タワー駆動ユニット2700内の栽培タワーセンサは、センサ2611A及び261IBに類似したものであり、栽培タワー50がTDU2700に接近するか又はTDU2700を介して搬送される際に、その存在を検出することができる。特に、これらセンサは、栽培タワー50の前縁部及び後縁部、又は駆動要素2704の面に垂直な方向でのタワー本体の接近を検出するための光学センサであってもよい。実施形態では、センサは、栽培タワー50がTDU2700に導入されるために辿ることが予想される経路に沿った、TDU2700近くのいずれの地点に配置してもよい。

いくつかの実施形態において、栽培タワー50の接近を示す1つ以上のセンサからの信号を受信したことに応答して、コントローラは、TDU2700が以前の搬送動作から既に開位置に存在してない場合、アクチュエータ2712をトリガして駆動要素2704から位置合わせ要素2706を移動させてTDU2700を開いてもよい。栽培タワー50が駆動要素2704上に載ったことを1つ以上のセンサが検出すると、コントローラはTDU2700を閉位置に移動させることで、位置合わせ要素2706を栽培タワー50の最上部表面（すなわち、栽培タワー50が水平位置にある間に上方を向くタワーの側部表面）に接触させ、それによって位置合わせ要素2706及び駆動要素2704を栽培タワー50に係合させることができる。栽培タワーが係合された後、コントローラは、駆動要素2704に結合されたモータ又は他のアクチュエータを作動させて駆動要素2704を回転させ、栽培タワー50をTDU2700内を通って搬送することができる。

本開示の実施形態によるTDU2700の1つの利点は、TDU2700の数少ない要素（例えば、駆動要素2704）だけが植物材料と接触することである。要素の多く、例えばサブフレーム2708は、植物材料及び水が容易に滑り落ちる滑らかな管状部材で形成すればよい。また、TDU2700は、植物材料や水が溜まる可能性のある水平面の数を最小限に抑えることができる。本開示の実施形態によれば、TDU2700は、洗浄液、水、又は空気（又はそれらの組み合わせ）のノズルが、ホイール及びシャフト（唯一の植物接触面）に向けられるので、それらを自動的に洗浄できる「設置位置での洗浄する」方式のシステムとすることができる。

中央処理システム30又はその個々のステーションのための1つ又は複数のコントローラなど、上述した1つ又は複数のコントローラ（本明細書では1つ又は複数の制御システムとも呼ぶ）は、以下のように実装することができる。図25は、本開示の実施形態にしたがって、非一時的なコンピュータ可読媒体（例えば、メモリ）に格納されたプログラムコードを実行するために使用され得るコンピュータシステム800の一例を示す。このコンピュータシステムには、入出力サブシステム802が含まれており、これを、アプリケーションに応じて、人間のユーザや他のコンピュータシステムとのインターフェースに使用することができる。I/Oサブシステム802は、例えば、キーボード、マウス、グラフィカルユーザーインターフェース、タッチスクリーン又は他の入力用インターフェースと、例えば、LEDなどのフラットスクリーンディスプレイ又はアプリケーションプログラムインターフェイス(API)を含む他の出力用インターフェースとを含むことができる。コントローラなど、本開示の実施形態の他の要素は、コンピュータシステム800のもののようなコンピュータシステムで実装してもよい。

プログラムコードは、二次メモリ810若しくは主メモリ808又はその両方における永続性記憶装置などの非一時的な媒体に記憶できる。メインメモリ808は、ランダムアクセスメモリ（RAM）などの揮発性メモリや、リードオンリーメモリ（ROM）などの不揮発性メモリのほか、命令やデータに高速にアクセスするための異なるレベルのキャッシュメモリを含むことができる。補助記憶装置は、ソリッドステートドライブ、ハードディスクドライブ、光ディスクなどの永続的な記憶装置を含むことができる。1つ以上のプロセッサ804は、コンピュータシステムが本明細書の実施形態によって実行される方法を遂行できるように、1つ以上の非一時的媒体からプログラムコードを読み取り、そのコードを実行する。当業者であれば、1つ以上のプロセッサがソースコードをインジェストし、そのソースコードを解釈又はコンパイルして、1つ以上のプロセッサ804のハードウェアゲートレベルで理解可能なマシンコードできることを理解するであろう。1つ以上のプロセッサ804は、計算集約的なタスクを処理するためのグラフィックプロセッシングユニット(GPU)を含むことができる。

1つ又は複数のプロセッサ804は、ネットワークインターフェースカード、WiFiトランシーバーなどの1つ以上の通信インターフェースを介して、外部ネットワークと通信できる。バス805は、I/Oサブシステム802、1つ又は複数のプロセッサ804、周辺機器806、通信インターフェース、メモリ808、及び永続的なストレージ810を通信可能に結合する。本開示の実施形態はこの代表的なアーキテクチャに限定されるものではない。例えば、入出力構成要素とメモリサブシステムのバスを別々にするなど、異なる配置やタイプの構成要素を採用することも可能である。

当業者であれば、本開示の実施形態の要素の一部又は全部、及びそれらの付随する動作は、コンピュータシステム800のもののような1つ以上のプロセッサ及び1つ以上のメモリシステムを含む1つ以上のコンピュータシステムによって、全体的又は部分的に実装してもよいことを理解するであろう。特に、本明細書に記載された自動システム又は装置の要素は、コンピュータによって実装できる。いくつかの要素や機能はローカルに実装され、その他のものは異なるサーバーを介して、例えば、クライアント・サーバー方式などでネットワーク上に分散型で実装してもよい。

本開示では、本明細書に記載の幾つかの実施形態又は特徴を本明細書に記載の他の実施形態又は特徴と組み合わせてよいことは明示されていないかもしれないが、本開示は、通常の技能を備えた当業者により実施可能なそうした組合せを記載しているものとして読むべきである。本明細書に特段の記載がなければ、「含む」という用語は「限定することなく含む」を意味し、「又は」という用語は、「及び/又は」と同様に非排他的な「又は」を意味するものとする。

当業者であれば、いくつかの実施形態では、本明細書で記載した動作のいくつかは人間による実施又は自動化及び手動手段の組合せを介して実行できることを理解するはずである。動作が完全に自動化されていない場合は、本開示の実施形態の適切な構成要素は、例えば、それ自身の動作機能を介して結果を発生するのでなく、動作の人間による実行の結果を受け取ることができる。

論文、出版物、特許、特許公報、及び特許出願を含むがこれらに限定されない、本明細書に引用された全ての文献は、全ての目的のためにその全体が参照により組み込まれるが、ただし、かかる文献の任意の部分は：(1)本明細書に明示的に記載された開示の実施形態と矛盾する場合；(2)本明細書に記載された任意の実施形態の範囲を制限する場合；又は(3)本明細書に記載された任意の請求項の任意の用語の範囲を制限する場合は、本明細書に参照により組み込まれない。本明細書で引用されたいずれの引用文献、論文、刊行物、特許、特許公開公報、又は特許出願に言及したとしても、それが、世界の任意の国における有効な従来技術を構成し若しくはありふれた一般的な見知の一部を構成し、又はそれが不可欠の事項を開示していることを認めたり、何らかの意味で示唆したりするものでなく且つそのように解釈されるべきではない。

本発明のいくつかの特徴及び側面を、限定する意味でなく例示目的のみで特定の実施形態を参照しつつ例示し且つ詳細に説明してきた。通常の技能を備えた当業者であれば、代替的な実装例及び開示された実施形態への様々な変更は、本開示の範囲内であり考慮されていることは理解するはずである。したがって、本発明は、特許請求の範囲によってのみ限定されると考慮されるべきであることが意図されている。

後述する請求項において、「請求項xで始まる先行する請求項のいずれか」と記載された請求項nは、請求項xで始まり、直前の請求項（請求項n-1）で終わる請求項のいずれかを意味するものとする。例えば、「請求項28で始まる先行する請求項のいずれかに記載のシステム」と記載された請求項35は、請求項28-34のいずれか1つのシステムを指す。

本開示の選択された実施形態
1.1つ以上の収穫機構と；
栽培構造体をチャネルに沿って前記1つ以上の収穫機構に搬送するように構成された送り込み機構であって、前記栽培構造体は、1つ以上の栽培地点を含む第1面及び前記第1面の対向側部から延伸する第2及び第3面を有する、送り込み機構と；
前記チャネルの対向する側に配置された第1及び第2寄せ集め部材を含む寄せ集めアッセンブリであって、前記第1寄せ集め部材及び前記第2寄せ集め部材それぞれには、寄せ集め表面が画定されており、前記寄せ集め表面は、栽培地点が前記第1及び第2寄せ集め部材に沿って通過する際に、前記栽培地点から伸びる収穫物質を強制的に集中させるように構成されている、寄せ集めアッセンブリとを含む、収穫機であって；
前記寄せ集め表面は第1端部及び第2端部を有し、前記寄せ集め表面は、前記第1端部において前記第1面に対して実質的に平行に延伸し、前記寄せ集め表面は、前記第2端部において前記第1面に対して実質的に直角に延伸し、前記寄せ集め表面は前記第1端部から第2端部に移行する、収穫機。

2. 前記栽培構造体が前記チャンネル内に位置するときに、その前記第2面の上方に位置した第1傾斜表面部材と、前記栽培構造体が前記チャンネル内に位置するときに、その前記第3の面の上方に位置した第2傾斜表面部材を含む先導寄せ集め機構をさらに含み、前記第1傾斜表面部材は、前記第1寄せ集め部材の前記寄せ集め表面の前記第1端部で終端し、前記第2傾斜表面部材は、前記第2寄せ集め部材の前記寄せ集め表面の前記第1端部で終端する、実施形態1に記載の収穫機。

3. 前記寄せ集め表面のそれぞれは、画定された複数の空気穴を含み、前記収穫機は、空気を各寄せ集め部材に送出する圧縮空気システムをさらに含む、実施形態1に記載の収穫機。

4. その対向面に栽培地点を含む栽培タワーを処理するための収穫機であって：
前記栽培タワーをチャネルに沿って搬送するよう動作する送り込み機構であって、前記栽培タワーの前記対向面は水平に配向されている、送り込み機構と；
前記チャンネルの上方に配置された上側先導特徴であって、前縁部で交わる第1及び第2傾斜表面を含み、前記前縁部は前記チャンネルの中央軸の概ね上方に配置されている、上側先導特徴と；
前記チャンネルの下方に配置された下側先導特徴であって、前縁部で交わる第1及び第2傾斜表面を含み、前記前縁部は前記チャンネルの中央軸の概ね下方に配置されている、下側先導特徴と；
前記チャネルの対向する上側及び下側に配置された第1及び第2寄せ集め部材を含む第1側寄せ集め機構であって、前記第1及び第2寄せ集め部材それぞれには、寄せ集め表面が画定されており、前記寄せ集め表面は、栽培地点が前記第1及び第2寄せ集め部材に沿って通過する際に、前記栽培地点から伸びる収穫物質を強制的に集中させるように構成されている、第1側寄せ集め機構と；
前記上側先導特徴の第1側部は、前記第1寄せ集め部材の前記寄せ集め表面の第1端部で終端し、前記下側先導特徴の第1側部は、前記第2寄せ集め部材の前記寄せ集め表面の第1端部で終端し；
前記チャンネルを挟んだ前記第1寄せ集め部材の反対側に配置されると共に、前記チャネルの対向する上側及び下側に配置された第3及び第4寄せ集め部材を含む第2側寄せ集め機構であって、前記第3及び第4寄せ集め部材それぞれには、寄せ集め表面が画定されており、前記寄せ集め表面は、栽培地点が前記第3及び第4寄せ集め部材に沿って通過する際に、前記栽培地点から伸びる収穫物質を強制的に集中させるように構成されている、第2側寄せ集め機構と；
前記上側先導特徴の第2側部は、前記第3寄せ集め部材の前記寄せ集め表面の第1端部で終端し、前記下側先導特徴の第2側部は、前記第4寄せ集め部材の前記寄せ集め表面の第1端部で終端し；
前記第1及び第2側寄せ集め機構に隣接して前記チャンネルに沿って配置された収穫機構とを含む、収穫機。

5. 前記第1、第2、第3、及び第4寄せ集め部材の前記寄せ集め表面は、それぞれが第1端部及び第2端部を含み、前記寄せ集め表面は、前記第1端部において前記第1面に概ね平行に延伸し、前記寄せ集め表面は、前記第2端部において前記第1面に概ね直角に延伸し、前記寄せ集め表面は前記第1端部から前記第2端部に移行する、実施形態4に記載の収穫機。

6. 前記チャンネル内で前記収穫機構の後に配置された送り出し機構をさらに含む、実施形態4に記載の収穫機。

7. 前記送り込み機構は、前記チャンネルの一方の側に配置された空気圧式ローラーと、前記チャンネルの反対側に配置された駆動ホイールとを含む、実施形態4に記載の収穫機。

8. 前記栽培タワーは、その上面及び下面に沿って延伸する溝をさらに含み、前記空気圧式ローラー及び前記駆動ホイールは、前記栽培タワーのそれぞれの溝に係合するよう構成されている、実施形態7に記載の収穫機。

9. 前記下側先導特徴は、前記チャンネルに沿って上方に角度を付けられた傾斜平面をさらに含む、実施形態4に記載の収穫機。

10. 前記上側先導特徴は、前記第1傾斜表面に隣接すると共に前記チャンネルに平行に延伸する第3面と、前記第2傾斜表面に隣接すると共に前記チャンネルに平行に延伸する第4面とをさらに含む、実施形態4に記載の収穫機。

11. 前記下側先導特徴は、前記第1傾斜表面に隣接すると共に前記チャンネルに平行に延伸する第3面と、前記第2傾斜表面に隣接すると共に前記チャンネルに平行に延伸する第4面とをさらに含む、実施形態10に記載の収穫機。

12. 前記寄せ集め表面のそれぞれは、画定された複数の空気穴を含み、前記収穫機は、空気を各寄せ集め部材に送出する圧縮空気システムをさらに含む、実施形態4に記載の収穫機。

13. 前記収穫機構は、前記チャンネルの第1側面に配置された1つ以上の回転ブレードと、前記チャンネルの対向する第2側面に配置された1つ以上の回転ブレードとを含む、実施形態4に記載の収穫機。

14. 前記収穫機構の下に配置されたシュートをさらに含む、実施形態4に記載の収穫機。

15. 前記送り込み機構は、前記チャネルに沿った前記栽培構造体の動きを検出するよう構成された1つ以上のセンサをさらに含み、前記収穫機は、前記1つ以上のセンサの少なくとも1つからの信号に少なくとも部分的に基づいて、前記栽培構造体のスリップを検出するよう動作可能な栽培構造体搬送システムをさらに含む、実施形態1-3のいずれかに記載のシステム。

16. 前記送り込み機構は、前記チャネルに沿った前記栽培タワーの動きを検出するよう構成された1つ以上のセンサをさらに含み、前記収穫機は、前記1つ以上のセンサの少なくとも1つからの信号に少なくとも部分的に基づいて、前記栽培タワーのスリップを検出するよう動作可能な栽培タワー搬送システムをさらに含む、実施形態4-14のいずれかに記載のシステム。

17. チャンネルに沿った栽培タワーの搬送を制御するためのシステムであって：
前記栽培タワーを前記チャンネルに沿って移動させるよう構成されたアクチュエータを含む駆動機構と；
前記栽培タワーの位置又は動きを検出するよう構成されたセンサと；
1つ以上のプロセッサと；
前記1つ以上のプロセッサに結合されると共に命令を格納したメモリとを含み、前記命令は、前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つによって実行されると：
前記アクチュエータに前記栽培タワーを前記チャンネルに沿った目標距離だけ移動させるための情報を与え；
前記与えられた情報に応答して、前記栽培タワーが前記チャンネルに沿って移動される第1距離を求め、前記第1距離は前記センサからの信号に少なくとも部分的に基づいており；
前記目標距離の前記第1距離との比較に少なくとも部分的に基づいてスリップ検出信号を発生する動作を実行させる、システム。

18. 前記スリップ検出信号は動作をトリガする、実施形態17に記載のシステム。

19. 前記動作は、前記システムのユーザへの警告発令を含む、実施形態18に記載のシステム。

20. 前記動作は、前記アクチュエータによる前記栽培タワーの前記移動の停止を含む、実施形態18又は19に記載のシステム。

21. 前記動作は、前記栽培タワーに関する情報を格納することを含む、実施形態18-20のいずれかに記載のシステム。

22. 前記アクチュエータは、モータに結合された摩擦駆動ローラローラを含む、実施形態18-21のいずれかに記載のシステム。

23. 前記アクチュエータはリニアアクチュエータである、実施形態18-21のいずれかに記載のシステム。

Claims (26)

1つ以上の駆動ユニットを制御された農業環境内で動作させる方法であって：
(a)前記1つ以上の駆動ユニットのそれぞれについて、位置合わせ要素と駆動要素との間の距離を増大させる段階と；
(b)植物支持構造体が前記1つ以上の駆動ユニットのそれぞれの前記駆動要素又は前記位置合わせ要素の上に載るように、非垂直に配向された前記植物支持構造体を受け取る段階と；
(c)前記1つ以上の駆動ユニットのそれぞれについて、前記位置合わせ要素又は前記駆動要素が前記植物支持構造体の上に載るように、前記位置合わせ要素と前記駆動要素との間の前記距離を減少させる段階と、を含む方法。

前記1つ以上の駆動ユニットのそれぞれについて、前記植物支持構造体を搬送するために前記駆動要素を駆動させる段階をさらに含む、請求項1に記載の方法。

前記植物支持構造体は栽培タワーを含む、請求項1に記載の方法。

前記植物支持構造体は、前記駆動要素又は前記位置合わせ要素の上に載る溝を含む、先行する請求項のいずれかに記載の方法。

前記距離を減少させる段階は、前記駆動ユニット内での前記植物支持構造体の存在を感知したことに応答して実行される、先行する請求項のいずれかに記載の方法。

力を前記位置合わせ要素又は前記駆動ユニットを介して印加して、前記植物支持構造体を前記駆動ユニット又は前記位置合わせ要素に対してそれぞれ押しつける段階をさらに含む、先行する請求項のいずれかに記載の方法。

a. 前記位置合わせ要素は、1つ以上のローラー、1つ以上のホイール、線形軸受要素、ベルト、トレッド、1つ以上のギア、又は前記植物支持構造体に対する摩擦係数が、前記駆動要素の前記植物支持構造体に対する摩擦係数より小さい固定材料とを含み；
b. 前記駆動要素は、1つ以上のローラー、1つ以上のホイール、ベルト、トレッド、リニアアクチュエータ、又は1つ以上の歯車を含む、先行する請求項のいずれかに記載の方法。

前記植物支持構造体の測定された位置又は動きと、前記植物支持構造体の所望の位置又は動きとの比較に少なくとも部分的に基づいて、スリップ検出信号を発生する段階をさらに含む、先行する請求項のいずれかに記載の方法。

前記スリップ検出信号に少なくとも部分的に基づいて動作をトリガする段階をさらに含む、請求項8に記載の方法。

制御された農業環境内の駆動ユニットであって：
(a)位置合わせ要素と；
(b)駆動要素と；
(c)前記位置合わせ要素と前記駆動要素との間の距離を調節するアクチュエータとを含み、前記アクチュエータは、植物支持構造体の受け取りを可能とするため前記距離を増大させ、前記位置合わせ要素及び前記駆動要素を前記植物支持構造体の対向側部に接触させるため前記距離を減少させるよう動作できる、駆動ユニット。

前記植物支持構造体を搬送するために前記駆動要素を駆動する第2アクチュエータをさらに含む、請求項10に記載の駆動ユニット。

前記植物支持構造体は栽培タワーを含む、請求項10で始まる先行する請求項のいずれかに記載の駆動ユニット。

前記植物支持構造体が、前記駆動要素又は前記位置合わせ要素の上に載る溝を含む、請求項10で始まる先行する請求項のいずれかに記載の駆動ユニット。

前記アクチュエータは、1つ以上のセンサが、前記駆動ユニット内に前記植物支持構造体が存在することを感知したことに応答して前記距離を減少させるよう動作できる、請求項10で始まる先行する請求項のいずれかに記載の駆動ユニット。

前記アクチュエータは、力を前記位置合わせ要素又は前記駆動ユニットを介して印加して、前記植物支持構造体を前記駆動ユニット又は前記位置合わせ要素に対してそれぞれ押しつけるよう動作できる、請求項10で始まる先行する請求項のいずれかに記載の駆動ユニット。

a. 前記位置合わせ要素は、1つ以上のローラー、1つ以上のホイール、線形軸受要素、ベルト、トレッド、1つ以上のギア、又は前記植物支持構造体に対する摩擦係数が、前記駆動要素の前記植物支持構造体に対する摩擦係数より小さい固定材料とを含み；
b. 前記駆動要素は、1つ以上のローラー、1つ以上のホイール、ベルト、トレッド、リニアアクチュエータ、又は1つ以上の歯車を含む、請求項10で始まる先行する請求項のいずれかに記載の駆動ユニット。

a. 1つ以上のセンサと；
b. 命令を格納した1つ以上のメモリと；
前記1つ以上のメモリに結合された1つ以上のプロセッサであって、前記命令を実行して：
i. 前記植物支持構造体に所望の位置まで到達させるか又は所望の動きを実現させるよう前記駆動要素に命令し；
ii. 前記植物支持構造体の測定された位置又は動きを特定し、前記測定された位置又は動きが前記1つ以上のセンサからの信号に少なくとも部分的に基づいており；
前記測定された位置又は動きと前記所望の位置又は動きの比較に少なくとも部分的に基づいてスリップ検出信号を発生する動作を実行させる1つ以上のプロセッサとをさらに含む、請求項10で始まる先行する請求項のいずれかに記載の駆動ユニット。

植物支持構造体の搬送を制御するためのシステムであって：
前記植物支持構造体を搬送方向に沿って移動させるよう構成されたアクチュエータを含む駆動機構と；
前記植物支持構造体の位置又は動きを検出するよう構成された1つ以上のセンサと；
命令を格納した1つ以上のメモリと；
前記1つ以上のメモリに結合された1つ以上のプロセッサであって、前記命令を実行して：
前記植物支持構造体に前記搬送方向に沿った所望の位置まで到達させるか又は所望の動きを実現させるよう前記アクチュエータに命令し；
前記植物支持構造体の測定された位置又は動きを特定し、前記測定された位置又は動きが前記1つ以上のセンサからの信号に少なくとも部分的に基づいており；
前記測定された位置又は動きと前記所望の位置又は動きの比較に少なくとも部分的に基づいてスリップ検出信号を発生する動作を実行させる1つ以上のプロセッサとを含む、請求項10で始まる先行する請求項のいずれかに記載のシステム。

前記スリップ検出信号は動作をトリガする、請求項18に記載のシステム。

前記動作は、前記システムのユーザへの警告発令を含む、請求項19に記載のシステム。

前記動作は、前記アクチュエータによる前記植物構造体の前記移動の停止を含む、請求項19又は20に記載のシステム。

前記動作は、前記植物支持構造体に関する情報を格納することを含む、請求項19-21のいずれかに記載のシステム。

前記アクチュエータは、モータに結合された摩擦駆動ローラローラを含む、請求項18で始まる先行する請求項のいずれかに記載のシステム。

前記アクチュエータはリニアアクチュエータである、請求項18で始まる先行する請求項のいずれかに記載のシステム。

植物支持構造体の搬送を制御するための方法であって：
アクチュエータを使って前記植物支持構造体を搬送方向に沿って移動させる段階と；
前記植物支持構造体に前記搬送方向に沿った所望の位置まで到達させるか又は所望の動きを実現させるよう前記アクチュエータに命令する段階と；
前記搬送方向に沿った前記栽培タワーの測定された位置又は動きを特定する段階と；
前記測定された位置又は動きと前記所望の位置又は動きの比較に少なくとも部分的に基づいてスリップ検出信号を発生する段階とを含む、方法。

前記スリップ検出信号は動作をトリガする、請求項25に記載の方法。

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