JP2023543772A - 垂直農業システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

自動垂直農業システムは、複数の垂直植物育成構造を支持するように構成された少なくとも１つの育成エリアを含むことができる。システムは、少なくとも１つの育成エリア内に農作物を植える、少なくとも１つの育成エリア内で農作物を維持する、少なくとも１つの育成エリア内で農作物を収穫する、またはその組合せをするように構成された農業設備の少なくとも１つの部分を含むことができる。システムは、少なくとも１つのネットワークと通信する少なくとも１つのプロセッサを含む制御システムを含むことができ、少なくとも１つのプロセッサは、少なくとも１つのネットワークを介して遠隔コンピューティングデバイスからコンフィギュレーションメッセージを受信し、コンフィギュレーションメッセージの内容に従って農業設備の少なくとも１つの部分を自動制御するように構成されている。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０２０年９月２３日に出願された「サービスとしての農業（ＦＡＡＳ：Ｆａｒｍｉｎｇ ａｓ ａ Ｓｅｒｖｉｃｅ）のためのシステムおよび方法（Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｆａｒｍｉｎｇ ａｓ ａ Ｓｅｒｖｉｃｅ （ＦＡＡＳ））」と題された米国仮出願第６３／０８２，３８９号の優先権を主張するものであり、これは、全体として参照により本明細書に組み込まれる。

本出願は、２０１８年１１月３０日に出願された「垂直農業システムおよび方法（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｆａｒｍｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ）」と題された米国仮出願第１６／２０６，６８１号、および２０１７年１１月３０日に出願された「発芽から収穫まで完全に自動化された空中栽培屋内農業システム（Ａ Ｆｕｌｌｙ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ａｅｒｏｐｏｎｉｃ Ｉｎｄｏｏｒ Ｆａｒｍｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ， Ｆｒｏｍ Ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｈａｒｖｅｓｔ）」と題された米国仮出願第６２／５９２，８６５号も全体として本明細書に組み込む。

本開示の一実施形態による育成構造を示す図。 本開示の一実施形態による育成構造カラムを示す図。 本開示の一実施形態による空洞を示す図。 本開示の一実施形態による空洞流体システム（cavity fluidics system）を示す図。 本開示の一実施形態によるコーム（comb）を示す図。 本開示の一実施形態による育成モジュールを示す図。 本開示の一実施形態によるパック（puck）を示す図。 本開示の一実施形態によるパックを示す図。 本開示の一実施形態によるフロッグ（frog）アセンブリを示す図。 本開示の一実施形態によるツールアセンブリを示す図。 本開示の一実施形態による昇降機構を示す図。 本開示の一実施形態によるモジュール取得システムを示す図。 本開示の一実施形態によるモジュール取得システムアセンブリを示す図。 本開示の一実施形態によるフロッグ内側フレームを示す図。 本開示の一実施形態によるフロッグシャーシを示す図。 本開示の一実施形態によるフロッグ機能プロセスを示す図。 本開示の一実施形態による一組のフロッグコンポーネントを示す図。 本開示の一実施形態による外部コントローラを示す図。 本開示の一実施形態による制御システムを示す図。 本開示の一実施形態によるレール構造を示す図。 本開示の一実施形態によるレール構造接合を示す図。 本開示の一実施形態によるコネクタを示す図。 本開示の一実施形態によるフロッグおよび接合を示す図。 本開示の一実施形態による電気構成を示す図。 本開示の一実施形態によるライトコントローラを示す図。 本開示の一実施形態によるプレポッド流体システム（pre-pod fluidics system）を示す図。 本開示の一実施形態によるポッド流体システムを示す図。 本開示の一実施形態によるライトカラムを示す図。 本開示の一実施形態による育成構造を有するＨＶＡＣシステムを示す図。 本開示の一実施形態による育成構造を有さないＨＶＡＣシステムを示す図。 本開示の一実施形態によるサービスとしての農業システムを示す図。 本開示の一実施形態によるサービスとしての農業環境における農場制御方法を示す図。 本開示の一実施形態によるコンピューティングデバイスを示す図。

開示されたシステムおよび方法は、垂直平面上で完全自動化屋内農業を可能にすることができる。たとえば、いくつかの実施形態は、種が農業施設に到着する瞬間から製品が施設から出る時間までの垂直農業のプロセスを完全自動化することができる。いくつかの実施形態は、屋内農業施設の育成、動作、修理、および建設を自動化するために、育成構造の上方で動作する可動マルチロボットシステムを含むことができる。いくつかの実施形態は、屋内農業プロセスを最適化することができる自動化ロボット、育成構造、育成モジュール、および／またはソフトウェアを組み合わせることができる。

いくつかの実施形態では、システムのハードウェアおよび／またはソフトウェアは、数ある中でも農作物の遺伝学および／または成熟期に対応するライティング、栄養、および／または大気組成を適用するおよび変更することによって、１つまたは複数の植物の育成を自動化することができる。育成構造の上のロボットシステムは、他にも数ある中でも、意思決定および実行プロセス全体を通して人間の介入（interjection）なしで屋内農業施設を動作するために用いられ得る（個々のまたはグループとしての）植物の移動、センサデータの取得、ライトおよび流体システムの移動、ならびに／または清掃および保守サブルーチンの役割を担うことができる。

いくつかの実施形態は、たとえば、種まき、発芽、繁殖、再間隔配置、受粉、育成、収穫、清浄化、刈り込み、間引き、再利用、パッケージング、および／または保管によって、端から端まで生物学的実体を栽培するプロセスを完全に自動化することができる。いくつかの実施形態は、システムの動作、保守、修理、改善、および／または最適化のために人の入力を必要としなくてもよい数ある中でも自動物流、製造、機械学習、人工知能、可動マルチロボティクス（mobile multi-robotics）、および／またはプロセス最適化技術の１つまたは複数の組合せを用いることができる。開示された実施形態は、最適な植物特性を有する生物学的実体を生産するために環境特性および／または植物特性に関する情報／知識を蓄積することができる。垂直平面育成システムの実施により、向上したパッキング効率、自然対流による改善された気流、ならびに／あるいはより良いスペース効率および／またはエネルギー効率の自動化を可能にし得る。自動機構を用いることで、運用コストを減少させることができ、および／または植物が受ける害虫および／または病気の負荷を減少させることができる。

実施形態は、種々の環境特性を与えるように構成され得る。環境特性は、非限定の方式で、栄養液の電気伝導率（ＥＣ）、気体温度および水温、根のゾーン、群葉ゾーン（foliar zone）、密閉環境、および／または外部環境中の気流速度および方向、気圧、気体状および／または水溶性ＣＯ２濃度、気体状および／または水溶性Ｏ２濃度、栄養液内の栄養濃度、水および栄養の流れ、栄養液のｐＨ、酸化還元電位（ＯＲＰ：Oxidation Reduction Potential）、育成アリーナ（growth arena）内の光の品質および強度、根のゾーンおよび群葉ゾーンの湿度、空気の清浄度、植物の全体的状態、植物および／またはシステム全体の害虫および病気の状態、ならびに／あるいは施設全体にわたっての設備（たとえば、以下に詳細に説明されるパックおよび／またはコーム）の位置といった属性（その一部は、以下により詳細に説明される）の１つまたは複数を説明することができる。

実施形態は、種々の植物特性を調節するおよび／または促進するように構成されてもよい。農場で育てられる１つまたは複数の生物学的実体の植物特性は、非限定の方式で、生物学的実体の質量、生物学的実体の［可視波長および不可視波長の］色、生物学的実体の糖度、生物学的実体の酸性度、生物学的実体のサイズ、生物学的実体の形状、生物学的実体の形態、生物学的実体の成長速度、生物学的実体のテクスチャ、生物学的実体の温度、照明を受ける生物学的実体の面積、気流を受ける生物学的実体の面積、灌漑を受ける根の面積、および／あるいは経時的なこれらの植物特性の１つまたは複数に関する考慮事項といった属性（その一部は、以下により詳細に説明される）の１つまたは複数を説明することができる。

実施形態は、植物の育成を助けることができる特有の構造的特徴を与えることができる。その最も基本的なレベルにおいて、植物は、成長媒体、およびこの成長媒体を固定する周囲支持構造によって支持され得る。本明細書中、これらの２つのコンポーネントの組合せは、「成長パック」と呼ばれる。成長パックは、成長媒体および生物学的実体を有していようがなかろうが、「パック再間隔配置機構（puck respacing mechanism）」による移動を受けることができる。再間隔配置機構がインターフェースをとることができるいくつかのコンポーネントは、成長パックと育成モジュール（「コーム」）とを含むことができるが、それに限定されない。コームは、成長パックによって格納された植物が、コームのどちらの側からも植物の根および植物の群葉（foliage）を広げることを可能にしつつ、多くのパック、たとえば、互いの上部に積み重ねられたパックを収容することができるコンポーネントであり得る。「センサパック」は、制御された環境内の１つまたは多数の環境特性および／または植物特性を決定することができるセンサスイートとして働くことができる。「スペーシングパック」は、成長パック中の生物学的実体間のスペースを増加させることができる。一般的な用語「パック」は、上に挙げられたさまざまなタイプのパック、および／または他のパックの変形例を包含することができる。

コームは、１つまたは複数の成長パックの集合的な向きおよび構造的剛性を維持する役割を担い得る。施設全体にわたって植物のライフサイクル全体を通してこれらのコームの移動は、「フロッグ」と呼ばれる１つまたは複数の可動ロボットによって管理され得る。フロッグは、たとえば、再間隔配置機構と育成構造との間で育成モジュールを移動させることができる。フロッグは、いくつかのタスク指令、たとえば、フロッグのためのタスクシーケンスの管理を中継することもできる基地通信局を介して互いと通信することができる。

フロッグは、フロッグが実行することができるタスクを包含し得る１つまたは複数の「フロッグ機能」を実行するように構成され得る。これらのタスクは、育成アリーナ内およびその外側のコームまたは育成モジュールの移動、コームまたは育成モジュールの表面のより近くへのおよび／またはそこからより遠くへのライト再間隔配置、育成アリーナへの／からのライト交換／除去、カラムの空洞構造、ノズル、および／またはチャネルシステムの清浄化、消毒、および／または移動、植物特性および／または環境特性のデータ収集ならびにそのデータおよび／または他のデータの伝送、生物学的実体の刈り込み、間引き、受粉、栄養配送、照明、保守、および／または手入れ、生物学的実体の収穫、植え付け、および／または除去、害虫コントロールおよび／または病気の緩和、育成アリーナへの音声配信、雰囲気制御、電磁場操作、生物学的実体のレーザによる操作、通信ネットワーキング、育成アリーナ内の構造検査、植物および生物学的実体以外のものの倉庫物流管理、収穫品のパッケージング、ある期間にわたる育成モジュール、コーム、および／または植物の保管、フロッグレスキュー［１つのフロッグを他のフロッグの邪魔にならないように取り除き、それをフロッグが昔から動作しないフロッグエレベータ、再充電ステーション、および／またはデッドゾーンへさらに送り届けるために、施設のまわりで１つのフロッグが別のフロッグを押すことを必然的に伴い得る］、ならびに／あるいはシステムの組立、清浄化、保守、緊急動作、および／または点検といったものを含み得るが、それらに限定されない。

いくつかの実施形態では、フロッグは、フロッグが上を移動するレールを支持するおよび／またはパックを支持することができる「育成構造」の上部に取り付けられたレールのマトリックスの上で自律的に動作することができる。育成構造は、制御された環境内で多くの他のサブシステムを支持することができる。サブシステムは、生物学的実体を照明する役割を担っていることができる「ライティングシステム」、ライト、センサ、ソレノイド、アクチュエータ、および／またはさまざまな他のサブシステムへ電力を配送する役割を担っていることができる「配電システム」、コームの支持、位置合わせ、および／または格納を行うことができるカラム、気体溶液および／または水溶性溶液を植物の根のゾーンへ配送する役割を担っていることができる「流体システム」、ならびに／あるいは、他のサブシステムの中でも、育成構造の上部を横切って並進運動するためのフロッグ用レールといったものを含むことができるが、それらに限定されない。フロッグは、育成構造のカラム内に格納されたコームのアレイを継続的に再構成することができるとともに、施設内のいくつかの他のタスクを実行する。

育成構造は、フロッグのレールのための支持として、および「カラム」と呼ばれる育成空洞の支持として働く一組の構造部材を含むことができる。カラムは、コームがフロッグから降ろされるときにコームのためのガイドとして働くことができる垂直に向けられた一組のレールを含むことができる。カラムは、群葉雰囲気（foliar atmosphere）から植物の根を隔離することができ、カラムの内部空洞から逃げることから栄養ミックスを収容することができる障壁構造を与えることができる。カラムの内部空洞は、１つまたは複数の水平に対向した一組の育成モジュール、およびレール間で接続され得るサイド障壁によって密閉され得る。

カラムの空洞内で、流体システムは、根が各成長パックの背面から突出しているコームの後面へ栄養混合物を配送する役割を担っていることができる。流体システムは、パイプ、ホース、ジェット、ノズル、および／またはさまざまな接続機構を通じて栄養液を配送することができる。

カラムは、どちらの側にも１つまたは複数のライトを含むことができる。たとえば、植物は、水平に対向した一組のライトの方へ成長し得る。いくつかの実施形態では、ライトは、隣接したコーム内の農作物に合わされ得る特有の品質および強度の光を発することができるＬＥＤライティングコンポーネント、および／または他のライティングコンポーネントを含むことができる。

ダクトのシステムは、温度、湿度、ＣＯ２濃度、Ｏ２濃度、速度、および／またはライトと植物との間の空気の方向を調節するために設けられ得る。ダクトは、調整された空気を群葉雰囲気に戻すように配送することができ、および／またはエンクロージャからより古い空気を除去することができる。

本明細書中では「制御システム」と呼ばれる計算用ハードウェアとソフトウェアの組合せは、垂直農業施設の制御を実行することができる。制御システムは、群葉雰囲気、根ゾーン雰囲気、育成アリーナ雰囲気、施設雰囲気、および外部雰囲気の大気組成を変換するセンサまたはセンサ集団、群葉と根側の両方で植物へ配送される流体の状態を変換するセンサまたはセンサ集団、［サイズ、形態、複数のスペクトルの色などを含むが、これに限定されない］植物の状態またはいくつかの特性を変換するセンサまたはセンサ集団、物流の計画、シーケンシング、ならびに／または自動化および手動実行のための他のタスクについてのシステムの状態を変換するセンサまたはセンサ集団、データを送信する、受信する、記憶する、操作する、および／または視覚化するためにセンサと相互作用する１つのハードウェアまたはセット、ならびに／あるいは制御された環境の特性および／または植物の特性、ならびに／あるいはシステムの特性または状態を決定するために画像および／または映像を取り込み、記録し、送信する固定式および可動式デジタル画像デバイスのシステムを含み得るが、これらに限定されないハードウェアの集団を含むことができる。

このハードウェアの上部に、制御システムは、ソフトウェアスタック、および／あるいはスタックのソフトウェアモジュールを実行する１つまたは複数のプロセッサを含むことができる。ソフトウェアスタックは、垂直農業施設全体のオペレーションの役割を担うことができる。制御システムは、栄養液の電気伝導率（ＥＣ）の調節の役割を担っているソフトウェアモジュール、気体温度および水温の調節の役割を担っているソフトウェアモジュール、根のゾーン、群葉ゾーン、密閉環境、および／または外部環境内の気流の調節の役割を担っているソフトウェアモジュール、気圧の調節の役割を担っているソフトウェアモジュール、気体状および水溶性ＣＯ２の調節の役割を担っているソフトウェアモジュール、気体状および水溶性Ｏ２の調節の役割を担っているソフトウェアモジュール、栄養液内の栄養濃度の調節の役割を担っているソフトウェアモジュール、水および栄養の流れの調節の役割を担っているソフトウェアモジュール、ｐＨの調節の役割を担っているソフトウェアモジュール、酸化還元電位（ＯＲＰ）の調節の役割を担っているソフトウェアモジュール、施設のまわりのパックの移動の調節の役割を担っているソフトウェアモジュール、施設全体にわたってのコームの移動の調節の役割を担っているソフトウェアモジュール、育成アリーナ内の光の品質および強度の調節の役割を担っているソフトウェアモジュール、ならびに／あるいはそれらの１つまたは複数の組合の役割を担っている１つまたは複数のソフトウェアモジュールといったものの１つまたは多数を含み得る。

実施形態は、データの受信、記憶、操作、および／または送信の役割を担い得る計算用ハードウェアに有線でまたはワイヤレスで接続され得るセンサを含むことができる。センサは、制御された環境の内および外側の多くの位置で見出され得、ならびに／あるいは限定するものではないが、コーム内のセンサパック、育成構造上で格納されたセンサまたはセンサスイート、ならびに／あるいはフロッグおよび／またはそのサブシステムに取り付けられたセンサまたはセンサスイートなどのさまざまな固定および可動デバイスまたは構造に取り付けられ得る。センサパックは、制御された環境の根のゾーンおよび／または制御された環境の群葉ゾーンにおける環境特性および／または植物特性を感知する役割を担っていてもよい。育成構造に取り付けられたセンサは、制御された環境の根のゾーンおよび／または制御された環境の群葉ゾーンにおける環境特性および／または植物特性を感知する役割を担っていてもよい。フロッグに取り付けられたセンサは、制御された環境の内および／または外側の環境特性および／または植物特性の変換の役割を担っていてもよい。

固定式および／または可動式センサおよび／またはセンサスイートは、窒素、リン酸、カリウム、カルシウム、マグネシウム、銅、塩素、ホウ素、硫黄、亜鉛、モリブデン、鉄、およびマンガンのうちの少なくとも１つの変換に関係する気体温度センサおよび／または水温センサ、気体状および／または水溶性ＣＯ２センサおよびＯ２濃度センサ、水性ｐＨセンサ、ＯＲＰセンサ、水性流量センサおよび／または気体流量センサ、水圧センサおよび／または気体圧センサ、気体湿度センサ、水性栄養濃度センサ、水性電気伝導率センサ、光質センサ、光量センサ、デジタルイメージングデバイス、ホール効果センサ、光学センサ、スキャナ、光スペクトル変換器、および／または水性センサを含み得るが、これらに限定されない。

本明細書中に開示された実施形態は、サブシステムおよび／または外部デバイスの間でデータを送信することができる。データの伝送に関係し得るシステムは、データを送信する送信、データを受信する受信機、データを送るとともに受信する送受信機、および／あるいは有線またはワイヤレスのいずれかである送信機、受信機、またはその組合せ（たとえば、送受信機）の構成を含み得るが、これらに限定されない。固定式および可動式センサならびにセンサスイートのホストからのデータは、植物が成長している環境を決定するおよび／またはモニタするために使用され得る。この自動モニタリングシステムは、ソフトウェアモジュール／アルゴリズム／プログラムとともに、生物学的実体の植物特性を改善するために、いくつかの異なるアクチュエーション機構によってシステムが１つまたはいくつかの環境特性を調整することを可能にすることができる。

たとえば、変換された環境特性および／または植物特性の考慮事項がこのデータを収集する、記憶する、および／または操作するセンサおよびソフトウェアモジュールにより蓄積されることによって、制御システムは、制御された環境の動作に関する情報を得た上での決定を行い、さまざまなアクチュエーション方法によって環境への変更を実現することが可能であり得る。そのようなタスクを実行するために使用され得るハードウェアおよび／またはソフトウェアは、制御された環境の内および外側のデータ蓄積デバイスの一部または全部からデータを蓄積および記憶するソフトウェアモジュール、この入力データを解析および操作するソフトウェアモジュール、制御された環境の特性を改善するために、所望のデータを収集し、制御された環境と、制御された環境を制御するアクチュエータと、に関する決定および推奨を出力する役割を担っているソフトウェアモジュールおよび／またはアルゴリズム、制御された環境を制御するアクチュエータに接続する別の計算用ハードウェアデバイスへワイヤレスでまたは有線によって推奨を送信するソフトウェアモジュール、農場内の生物学的実体の植物特性を改善するために命令データを受信し、および／または制御された環境の環境特性を改善するように所望のやり方でアクチュエータを従事させるソフトウェアモジュール、ならびに／あるいはそれらの１つまたは複数の組合せの役割を担っている１つまたは複数のソフトウェアモジュールといったソフトウェアモジュールのうちの１つまたは複数を含み得るが、これに限定されない。

環境特性および植物特性の変換から上記特性を改善するためのさまざまなコンポーネントのアクチュエーションまでのプロセスは、最適な環境特性を確実にし、農場のオペレーションを管理する閉ループ制御システムを作り出すために制御された環境の継続的な再評価および修正を含むことができる。ローカルでおよび／またはクラウドにおいて、ソフトウェアモジュールの集団は、蓄積されるデータを記憶するだけでなく、制御システムによって決定および実施される応答、ならびに／または環境特性および植物特性に関するこれらの決定の影響に関する役割を担い得る。

いくつかの実施形態は、機械学習および／または人工知能を使用して学習するために、所望の環境特性および植物特性、ならびに農場から流れるリアルタイムおよび履歴データの組合せを活用することができる。一組のソフトウェアモジュールおよびアルゴリズムは、農場からデータを取り入れ、それを履歴データと比較することができる。システムが、出力された植物特性に気付いた改善を発見した場合、システムは、同じ農作物の次の育成時に実施される環境特性を更新することができる。モノのインターネット（ＩｏＴ）、および／または他のセンサアレイおよびビッグデータセットを用いて、システムは、任意の施設において最適に特有の農作物を成長させるやり方を学習し始めることができる。

垂直壁屋内農場内のデータの全体的な収集および管理をサポートし、そのデータからの意味的に有意味なデータを抽出および解析する能力をサポートし、その情報を表示し、その情報に基づいて働くために、いくつかの実施形態は、農場の物理的サイトから遠隔にあってもよいクラウドベースのソフトウェアアーキテクチャを含むことができる。屋内農場内の植物および設備についてのデータは、屋内農場のために設計されているデータ収集システムを介してクラウドへ送られ得る。システムは、本明細書中に記載されたセンサおよび伝送ハードウェアを用いてクラウドへデータを送ることができる。クラウド環境では、データは、関係および／または非関係データベースの中に収集され、組織化され得る。屋内農業ドメイン情報を使用するインデックスは、データを組織化しおよびこれにアクセスするために使用され得る。収集された情報は、さまざまな屋内農場の状態のリアルタイム評価に変換され得る。この変換の多くは、データ中のパターンを検出するとともに、異常および問題ならびに／または関心の挙動パターンを検出することができる機械学習アルゴリズムによって生成され得る。状態情報は、植物特性（たとえば、栄養、ライティング、または環境条件の変更）、ならびに／あるいはロボットおよび自動化を改善するために、システムの状態を継続的に評価し、農場に対する制御アクションをスケジュール設定するために使用され得る。これらの閉ループ制御システムは、クラウド中に存在することができ、および／または冗長および安全のために農場のサイトに局所的に維持され得る。ユーザインターフェースは、農業ドメインの専門家および他の者がシステムの情報および制御アクションをモニタすることを可能にするために設けられ得る。

クラウドベースの情報管理システムは、屋内農業特有の知識表現によって構成され得る。この知識表現は、植物の育成に関係する実体の意味表現を含み得る。この表現は、たとえば、施設の内および外側の生物学的および物理的環境をモデル化するために使用されてもよく、性能のモニタリング、異常の検出、および／または制御アクションの設計と計画をするために他のソフトウェアアルゴリズムによって使用されてもよい。

表示は、３つの主要なカテゴリーに組織化され得る。第１のカテゴリーは、植物についての情報であり得る。屋内農場内で成長される各植物は、そのライフサイクルを通じて一意的に表示され得る。これは、発芽から収穫までの各段階で植物の状態を継続的に特徴付けることを含むことができる。これらの特徴付けは、抽出されたセンサデータ情報から得ることができ、本質的に確率論的であり得る。

第２のカテゴリーは、レシピであり得る。レシピは、どのように植物が成長すべきかについての知識の表示を含み得る。レシピは、植物が受けるさまざまな環境特性についての情報を含み得る。レシピは、そのライフサイクルにおける各段階における植物の所望の状態のモデルを含むことができる。レシピは、植物の所望の最終的な性質（たとえば、植物特性）を含むことができる。異なる種類の植物、および異なる出力された植物特性を有する植物を表すために、数千（以上）のレシピが開発され得る。レシピは、それぞれの特有の植物に関連付けられ得る可能性ある異常または病気についての情報を含み得る。

第３のカテゴリーは、屋内農場内の物理的実体であり得る。これらは、育成モジュール／コーム、カラム、ポッド、フロッグ等などの物理的環境を含み得る。これらは、流体、ライティング、ＨＶＡＣ、センサ、および他のサブシステムなどのサブシステムを動作させることを含むこともできる。物理的実体ごとに、予期される特性および動作モードが、さまざまな時間でサブシステムの状態とともに表示され得る。

いくつかの実施形態は、屋内農場内で成長する植物の状態および／または屋内農場内で成長する植物に関する異常を診断するように構成されたシステムを含み得る。この植物環境診断ソフトウェアシステムは、いくつかの実施形態において、クラウド中に存在し得る。植物環境診断ソフトウェアシステムは、（センサから収集され、知識表現に抽出されたデータごとの）実際の植物ステータスおよび挙動をレシピに表示された予期される挙動と比較するために知識表現を使用することができる。この診断システムは、各植物の状態を評価することができ、植物の状態がレシピにどのくらいよくマッチングしているかの確率論的なレーティングを与えることができる。診断システムは、植物中に存在し得る可能性ある害虫、病気、または他の異常を検出することができる。これは、たとえば、レシピ中の植物情報を収集および表示された植物についての情報と比較することによって行われ得る。システムは、屋内農場内の各植物に対して独立して働くことができる。

いくつかの実施形態によって使用される検出方法は、ベイズモデルに基づくことができる。たとえば、システムは、植物の予期される状態についてのレシピから一組の仮説を立てることができる。植物中の害虫または病気の存在についての仮説が存在し得る。アルゴリズムは、証拠が与えられる場合に仮説が真である確率Ｐ（Ｈ｜Ｅ）を計算することができ、仮説（Ｈ）が真である確率は、収集された証拠（Ｅ）を条件としたものである。これは、Ｈが与えられる場合にＥを観測する確率、すなわち、仮説が与えられた場合にそのような証拠が存在する可能性を計算することによって達成され得る。これに、各仮説が存在する可能性が乗じられてもよく、これにより、結果として仮説ごとの確率のリストになり得る。

より多くのデータが収集されるとき、およびレシピが開発されるとき、ソフトウェアシステムは、観測された状態および挙動について、レシピについてのおよび仮説についての新しい情報を「学習する」ことが可能であり得る。このレシピ学習システムは、作られた各仮説を、その仮説の確率を評価する際にシステムがどのくらい良く実行されるかを示し得るグランドトゥルースモデルと比較することができる。グランドトゥルースデータは、自動トレーニング法と手動トレーニング法の両方を使用してさまざまな植物の実際の成果を観測することによって得られ得る。システムは、仮説の事前確率を自動調整することができる。これは、仮説を確認するまたは仮説の誤りを証明するその方法をシステムが改善することを可能にし得る。システムは、植物を成長させる代替のやり方を示唆し得る挙動のパターンおよび植物の育成成果を検出することもできる。

ソフトウェアアーキテクチャ、知識表現、ならびに／または診断ツールおよび解析ツールは、複合農業データ収集および管理に適用され得る。システムは、１つまたは複数のクラウド位置に集中化され得るが、世界中で収集された情報の育成および性能データにアクセスすることができる。システムは、その解析およびレシピ学習をより良く達成するために、多くの位置および植物タイプからのデータを独自に解析および比較することができる。

図１は、本開示の一実施形態による育成構造１０１を示す。施設内の１つまたは多数の育成構造１０１を考えると、ポッドと呼ばれる複数の構造が、互いに隣接して構築されてもよく、それぞれは、図１に示されるように、１つまたは複数のカラムを含むことができる。育成構造１０１は、育成構造１０１の外側の環境条件から構造を隔離するために、特別に熱および光に強い材料に包まれた密閉環境であってもよい。ポッドは、直立部材（upright）の垂直軸に沿ったさまざまな高さでいくつかのロードビーム（load beam）１０２によって接続され得るさまざまなおよび構成可能な高さの一対の直立部材１０３と１０４（この例では、それぞれ１８フィートおよび２４フィートの直立部材）との間の容積およびコンポーネントによって特徴付けられ得る。ポッドは、それらが施肥潅漑、配電、電力貯蔵、育成モジュールトランスファーエリア（growth module transfer area）などのような異なるサブシステムを格納する能力を有し得るが、図２中のカラムの構造的支持のために使用され得る。図２中のこれらのカラムは、コーム（たとえば、図４Ａ参照）または育成モジュール（たとえば、図４Ｂ参照）の位置決めおよび格納の役割を担うことができる。これらの育成モジュール／コームは、環境特性と呼ばれる最適なおよびさまざまなライティング、栄養、および雰囲気条件（atmospheric condition）を受け得る生物学的実体（たとえば、図３Ａ参照）のさまざまな構成によって存在し得る。育成モジュール／コームは、レールのシステム（たとえば、図１７参照）の上で並進運動するおよび作動することができる１つまたは複数のフロッグ（たとえば、図７参照）によって再配置されてもよい。育成のために使用されることに加えて、構造１０１は、前処理、後処理、記憶、制御、ビューイング、保守、および／またはハードウェアのために使用され得る。これらのエリアは、これらのエリアが施設を格納するために使用される倉庫およびパレットラック構造に準拠しているフォームファクタに組み込まれるように構成および構築され得る。

図２は、本開示の一実施形態による空洞またはカラム２００を示す。育成構造１０１は、直立部材１０３／１０４およびロードビーム１０２によって支持されたポッドの集団を含むことができる。育成構造１０１は、パレット支持ビーム（たとえば、図３Ａ参照）と、（直立部材１０３／１０４間の横方向距離を定めることができる）列スペーサと、育成構造１０１が起立する面に直立部材１０３／１０４の足を固定するボルトと、を含むことができる。ポッドには、複数の空洞またはカラム２００が存在し得る。カラム２００を集合的に備えることができる一組のチャネル（たとえば、図３Ａ参照）、流体ライン（たとえば、図３Ａ参照）、ライトカラム２０１、ノズル（たとえば、図３Ａ参照）、排水トレイ（たとえば、図３Ｂ参照）、ＨＶＡＣダクト管路、およびセンサが、育成構造１０１に取り外し可能に取り付けられ得る。複数のこれらのカラム２００は、ポッドを構成するように互いに隣接して多様な間隔で配置され得る。複数のこれらのポッドは、育成アリーナ１０１として知られている容積で存在する。これらの育成構造１０１の１つまたは多数が、施設を作り出すために組み合わされてもよい。

図３Ａは、本開示の一実施形態による図３Ａにおいて空洞の上部が強調されており、図３Ｂにおいて空洞の底部が強調されている空洞またはカラム２００詳細図を示す。空洞３００は、育成構造１０１に取り付けることができ、流体によって配送される栄養液を収容することができるさまざまなコンポーネントで構成され得る。ライトカラム２０１は、育成構造１０１に取り付けられたパレット支持ビームから吊り下がることができる。ライトカラム３０１は、パレット支持ビームと、垂直に向けられたストラップ３０７によって吊られ得る複数のＬＥＤ光３０８および３２２とを含むことができる。空洞３００は、２つのロードビーム間でミラーされ得る波形プラスチック障壁と呼ばれる１枚の波形プラスチック３０２または他の材料を介して互いに接続され得る一対の空洞チャネル３０４を有することができる。空洞チャネル３０４と波形プラスチック障壁３０２との組合せは、スカートと呼ばれるグループを形成する。ノズル３０９と流体ライン３１２とを含むことができる空洞流体システムの方へ内側に向いている空洞３００の両側にスカートが存在し得る。空洞チャネル３０４および３２１は、剛性および位置の保守を確実にするためにさまざまな高さでロードビームへスカートマウント３０５によって取り付けられ得る。これらの空洞チャネル３０４は、育成構造内のその所望の位置へフロッグの中へおよび外へ育成モジュール／コーム３１３とそれによって支持される生物学的実体３１０とを案内し、そして栄養液がカラムの空洞から逃げないことも確実にしつつ、落下または歪みからそれをしっかりと維持する役割を担っていることができる。パレット支持ビーム３０６は、パレット支持マウント３０３によってどちらかの端でロードビームに取り付けることができ、空洞流体システムを支持することができる。空洞流体システムは、一組の空洞流体支持フック３１１を介してパレット支持ビーム３０６によって支持され得、これにより空洞流体システムの簡単な挿入および除去を可能にし得る。

図３Ｂは、本開示の一実施形態による空洞流体システムを示す。空洞流体システムは、カラム内に位置する育成モジュール／コームから突出する根に栄養混合物を配送するさまざまなコンポーネントを含むことができる。栄養混合物は、空洞の底部でパレット支持ビーム３２３によって支持されている排水トレイ３２４の底部を通る隔壁ガスケットを通って入ることができる。栄養混合物は、いろいろな個数の栄養配送ラインに分割される流体ライン３１２（たとえば、ＰＶＣパイプ）を通って移動することができる。栄養配送ラインの構成は、所望の栄養分配パターンおよびカラムの空洞内の寸法に基づくことができる。生物学的実体によって吸収されない栄養液は、排水トレイ３２４に収集され、次いで、栄養液がやって来たより中央に置かれた流体システムへ排水隔壁ガスケットから戻るようにさらに分配されるように下向きに流れることができる。

図４Ａは、本開示の一実施形態によるコーム４００を示す。コーム４００は、成長パック４０１などの一群のパックを組織化し固定するように構成され得る。コーム４００は、任意の個数の層および構成における多くの成長パック４０１、「センサパック」、および「スペーサパック」の集団であり得る。コーム４００は、この具体化では、部材に沿って間隔をおいて置かれたファスナ（たとえば、ＰＥＭファスナ）を用いて形成板金から作製された水平部材４０２を含むことができる。これらのＰＥＭファスナは、パックの第１の層がこの第１の層の上部により多くのパックの配置を要求するために知られた構成にあるように成長パック４０１の上部上の成長パック位置合わせ穴（たとえば、図５Ｂ参照）と整合することができる。この例では、コーム４００の寸法は、高さおよび幅は変えることができるが、幅４０インチおよび高さ２４インチである。コーム４００は、本文献で概説されるように、わずかに変えられたモジュール取得ペイロードを介して底部部材によってピックアップされ得る。成長パック４０１、センサパック、およびスペーサパックの任意の個数の組合せおよび構成が、設けられ得る。

図４Ｂは、本開示の一実施形態による育成モジュール４１１を示す。いくつかの実施形態では、育成モジュール４１１は、既成の４フィート×２フィートのコンポーネントであり得る。育成モジュール４１１は、育成モジュール穴４１２が内部に形成された発泡ポリスチレンまたは別の材料から作製され得る。穴４１２は、異なる静的および動的な間隔の必要を有する異なる農作物に対応するようにさまざまな構成［ジグザク、正方形、１８穴、３６穴、７２穴など］に穴開けされ得る。これらの非動的な植物間隔は、場合によっては、その動的な植物間隔機能を伴ってコーム４００の場所に使用され得る。コーム４００および育成モジュール４１０は、育成アリーナの内側および外側の生物学的実体の育成ために、コーム４００および育成モジュール４１０が両方とも交換可能なプラットフォーであり得るように、同様のフォームファクタであり得る。

図５Ａおよび図５Ｂは、本開示の一実施形態によるパック５００を示しており、図５Ａは、上側からパック５００を示し、図５Ｂは、下側からパックを示す。たとえば、パック５００は、生物学的実体５０５を格納し、支持し、方向付ける役割を担うコンポーネントであり得る成長パックであり得る。パック５００は、生物学的実体５０５のライフタイム全体を通して、たとえば、生物学的実体のライフサイクルの始めに、１回でまたはさまざまな回数で、成長媒体５０６および生物学的実体５０５が摺動され得る開口部５０４を有することができる。パック５００は、生物学的実体５０５が、生物学的実体のいずれかの部分に危害を加えることなく個々にあちこちに移動させられることを可能にし得る。パック５００は、パック５００がアレイ状に配置され、それによってコームを形成することができるように、２次元または３次元に互いに連結するように構成され得る。

成長パック５００がコーム４００の水平部材４０２上へ配置されるとき、成長パックの開口部５０４は、成長パック５００を適切に間隔をおいて配置するように構成され得る水平部材４０２に沿って特徴と位置合わせすることができる。雌型位置合わせチャネル５０１および雄型位置合わせチャネル５０３が、成長パック５００を一緒に連結するために使用され得る。成長パック５００が別の成長パック５００上へ下に降ろされるとき、成長パック５００の成長パック小隆起（growth puck nub）５０２は、降ろされる成長パック５００上の成長パック位置合わせ穴５０７に下方で係合することができる。雄型チャネル５０３および雌型チャネル５０１とともに、成長パック５００は、これらの位置合わせ機構および固定機構を用いて、コーム４００内で所定の位置に固定され得る。任意のはぐれた液体が、群葉ゾーンの方へ流れ出るのではなく、空洞に戻るように流れ込むことができることを確実にするために、パック５００の上面および／または底面上に勾配５０８があってもなくてもよい。

成長パック５００は、成長媒体を含むことができ、または別個の成長媒体をしっかりと格納する能力を有することができる。パック５００は、限定されるものではないが、ポリエチレン、ＡＢＳ、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニルなどを含むいくつかの材料で作製され得る。パック５００は、負におよび／または正に浮揚性であり得る。パック５００は、種々の色であり得る。いくつかの実施形態では、色は、植物性物質に対してコントラストを与えるように選ばれ得る。それぞれの個々の成長パック５００は、観測される植物に関連付けられるデータが正しい生物学的実体／成長パック５００に関して記憶されることを確かなものにするために、農場のオペレーティングシステム（ＯＳ）を用いて追跡され得る。

成長パック５００は、植物の要求に対応するようにコーム内で成長パックを再配置することができるパック再間隔配置機構とインターフェースで接続するように構成され得る。成長パック５００とパック再間隔配置機構との間のこのインターフェースは、摩擦、磁気、吸引などを含むが、これらに限定されない種々の異なる機構を含むことができる。パック５００は、流体が根の空洞から逃げるのを制限するまたは防ぐ、および／またはライトが根の空洞に入るのを制限するまたは防ぐように、コーム４００のマトリックス内で組み合わさることができる。パック５００は、任意の個数の異なる形状およびサイズであり得る。パック５００は、複数のコンポーネントまたはたった１つのコンポーネントで作られ得る。

一部のパック５００は、コーム４００およびパック再間隔配置機構とインターフェースで接続することもできるスペーサパックであり得る。スペーサパックは、葉で陰らせるのを緩和し、したがって植物間隔を最適化するために、成長パック間の距離を増加させるように使用され得る。スペーサパックは、いくつかの実施形態では、それらは、異なるサイズおよび／または構成であり得るが、成長パックと同じ材料で作製されてもよく、潜在的に成長パックと同じ形状および／または寸法であり得る。スペーサパックは、必ずしもではないが、成長パックと同じ寸法であり得る。スペーサパックは、コームのアレイにシームレスに連結するために、成長パックと同じ固定機構（雄型および雌型チャネル、小隆起、および穴）を使用することができる。スペーサパックは、成長パックとセンサパックとの間に最適な間隔を与えることができるとともに、光が根のゾーンの空洞に入らず、栄養スプレが根のゾーンの空洞から逃げないことを確実にする受動的な実体であり得る。スペーサパックは、以下に説明されるように、反射率、寸法、位置、角度、ポジション、および他の真実データの観点で視覚処理システムのための真実の基準として働くこともできる。

一部のパック５００は、コーム４００およびパック再間隔配置機構とインターフェースで接続することもできるセンサパックであり得る。センサパックは、植物のキャノピの真下の空気の境界層のデータ記述と、さらに根のゾーンの環境のデータ記述とを与えることができる。バッテリ技術と分散ワイヤレスセンサネットワーク（ＩｏＴ）とを改善することによって可能にされるとき、センサパックは、成長パックの最適な間隔を可能にするために、コーム４００内に戦略的に配置され得る。いくつかの実施形態において、センサパックは、より集中化されたコンピュータへ戻すようにワイヤレスでデータを配送することができる。いくつかの実施形態において、センサパックは、異なるサイズおよび／または構成であり得るが、センサパックは、成長パックと同じ材料で作製されてもよく、潜在的に成長パックと同じ形状および／または寸法であってもよい。センサパックは、必ずしもではないが、成長パックと同じ寸法であってもよい。センサパックは、コームのアレイにシームレスに連結するために、成長パックと同じ固定機構（雄型および雌型チャネル、小隆起、および穴）を使用することができる。いくつかの実施形態において、センサパック内のセンサは、数ある中でも、温度、気流、湿度、光強度、光質などの環境特性を変換することができ、さらに植物特性も変換することができる。以下に説明されるように、コーム４００が植物再間隔配置機構へもたらされるとき、これらのセンサパックは、コーム内のままであってもよく、または保守、再充電、清浄化、または交換のために除去されてもよい。

「パック再間隔配置機構」は、パック５００の役割を担っている機構であり得る。パック再間隔配置機構の機能は、コームの中および外へのパック［成長パック、スペーサパック、センサパック］の取得／配置、パック再間隔配置機構へ／からパックを配送／除去する搬送機構［たとえば、コンベヤライン］の上へのおよび搬送機構［たとえば、コンベヤライン］からのパックの配置および取得、ならびに／または他のサブシステム［たとえば、清浄化、イメージ取り込み、パック回転など］の中へのパックの直接配置を含み得るが、それらに限定されない。

図６は、本開示の一実施形態によるフロッグ６００のアセンブリを示す。フロッグ６００は、単独または複数のロボットの実装のために設計され得る自動化された車輪式ロボットであり得る。フロッグ６００は、施設内のタスクおよびサブシステムの自動化の役割を担い得る。「フロッグ」という用語は、本明細書中で概説されたフロッグの機能のいずれかの役割を担っているフロッグ６００の任意のバリエーションを指し得る。いくつかの実施形態では、異なるフロッグ６００は、本文献内に示されたハードウェア、寸法、ソフトウェア、および任意の他の特徴または能力が異なり得る。

フロッグ６００は、外側フレーム６０１と、リニアアクチュエータ６０２を使用して移動方向を変更するように昇降され得る内側フレーム６０７とを含むことができる。内側および外側フレームガイド６０９は、外側フレーム６０１と内側フレーム６０７との間の位置決めを維持することができる。受動輪６１０および／または能動輪６１１の一部の組合せは、レール機構に沿って作動する能力をフロッグ６００に与えることができる。内側フレーム６０７内で、１つまたは多数の昇降機構６０３および／またはペイロードバー６０６のある組合せが存在し得る。この具体化では、昇降機構６０３は、一組のリトラクタブルストラップ（retractable strap）６０４によってモジュール取得システム６０６に接続され得る。フロッグのチャネル６０８は、フロッグ６００の中におよび外へ育成モジュール／コームを案内するために昇降機構６０３およびモジュール取得システム６０６とともに働くことができる。フロッグ６００の活動を制御することができる一組の計算用ハードウェアも、フロッグのブレーン６０５内にあってもよい。

いくつかの実施形態では、フロッグ６００は、施設内で自らの位置を特定し、グランドコントローラおよび／または他のフロッグ６００へおよびグランドコントローラおよび／または他のフロッグ６００から通信し、それらの他のサブシステムによって受信された指令基づいて自律的に動作し、ならびに／あるいは育成アリーナ中の指定エリア内で保守、再充電、有線データ転送、再較正、またはダウンタイムのために自律的に戻る能力を有し得るバッテリ駆動式の多輪ロボットであり得る。

いくつかの実施形態では、ロボットの粗い位置決めが、知られており、３次元空間内でフロッグ６００の位置を特定するために使用され得るアンカおよびタグの超広帯域システムによって制御され得る。アンカは、施設全体にわたってさまざまな位置に配置されてもよく、タグは、個々のフロッグ６００ごとに（たとえば、上面に）設置されてもよい。超広帯域システムは、いくつかの実施形態において、約±１０ｃｍの精度で、フロッグ６００がある場所、およびどの接合の上にフロッグ６００が存在するのかを正確に説明する情報をフロッグ６００に与えることができる。

フロッグ６００が±２．５ｍｍの精度の位置決め制御を実現するために、いくつかの実施形態では、接合位置合わせセンサと呼ばれる精密位置決め制御システムが、フロッグ６００上に設けられ得る。フロッグ６００は、精密ポジション制御のためにいくつかの機構を使用することができ、接合位置合わせセンサとして説明されるそれらの多くの潜在的なオプションのうちの３つが、ここで説明される。

第１のポジション制御のオプションは、ホール効果センサと磁石とを使用し得る。施設内の各接合の隅には、定められた位置に磁石を格納する４方向ＰＶＣコネクタ（たとえば、以下の図２０参照）が存在し得る。フロッグ６００は、フロッグ６００が接合に到達するときに磁束を感知することができるホール効果センサを含むことができる。フロッグ６００に搭載されたマイクロプロセッサは、ピーク磁束を検出することができ、フロッグ６００が遅くなるときいくつピーク磁束を越えたエンコーダカウント数を移動したかを検出することができる。フロッグ６００は、自己を磁石に適切に位置合わせするためにエンコーダカウントの正確な個数を逆にすることができる。

第２のポジション制御のオプションは、接合の上方のフロッグ６００のポジションを決定するために距離センサのシステムを用いることができる。２つの距離センサの２つのグループが、フロッグ６００の内側および外側フレームの底部に取り付けられ得る。これらの距離センサは、距離センサのビームが、レール、たとえば、ＰＶＣパイプの中心長軸の方へ４５°の角度で下向きに送られるように向けられ得る。フロッグ６００が接合に到達するとき、移動方向に平行な長軸を有するレールを検出するように配置されている一対の距離センサは、受動的なままであり得る。移動方向に直交するレールを検出するように向けられている一対の距離センサが係合されてもよい。レールが、距離センサによって検出されるとき、距離センサは、各距離センサから同一の距離を実現するように向けられ得る。これは、フロッグ６００が接合の真上に配置され得ることを示し得るものであり、したがって、それは、いずれかの方向に作動することができ、またはその接合においてその真下でコンポーネント（たとえば、育成モジュール）に係合することができる。

別のポジション制御のオプションは、視覚システムを含むことができる。フロッグ６００が育成構造の上で並進運動するとき、フロッグ６００上の一組のカメラは、レールシステム上に固定し得る。レールシステムにおける変化は、フロッグ６００に対するさまざまなことを示し得る。たとえば、パイプを真っ直ぐ下に凝視するフロッグ６００の隅にあるカメラは、フロッグ６００のプロセッサがさまざまな視覚処理アルゴリズムを用いて４方向ＰＶＣコネクタの位置を決定できることを可能にする情報を与えることができる。いくつかの実施形態では、フロッグ６００のブレーン（たとえば、マイクロプロセッサ）は、画像中のある特徴が、カメラのセンサのある部分に関して特有の色および光強度によって表されることを期待することができる。カメラがそれらの特徴を特定し、分離し、動的に追跡するその時に、フロッグ６００は、それらの特徴がカメラのセンサ上の正しい位置に現れる位置へ並進運動し、接合の上方でフロッグ６００の正しい位置決めを示すことができる。

これらの精密な位置決めのシナリオの全てにおいて、フロッグのブレーン６０５におけるマイクロプロセッサは、所定の最適な位置を見つけるために閉じたフィードバックを実行することができる。その位置がいくらかの公差の範囲内で見られるとき、フロッグ６００は、フロッグ６００の位置決めが正しいことを確実にするために、その車輪のうちの８つ全てレール上へセットすることができる。フロッグ６００は、８つ車輪全てを接合へ下ろすことによってフロッグ６００の正しい位置決めについての信頼できる基準としてレールシステムを使用することができる。

フロッグのブレーン６０５は、搭載されたアクチュエータへのフロッグの指令の意思決定および実行、ならびにフロッグ６００の外側のシステムへの情報の通信の役割を担うことができる。フロッグのソフトウェアのフローチャート（以下の図１４を参照）は、フロッグのソフトウェアループの反復の例を概説する。以下に説明されるように、ソフトウェアは、たとえば、グランドコントローラとの通信、緊急対応、タスクスケジューリング、およびタスク実行を考慮することができる。

図７は、本開示の一実施形態によるツール７００のアセンブリを示す。ツール７００は、昇降機構７０１と、ペイロードバー７０２とを含むことができる。フロッグの機能のアレイを考慮すると、ツール７００は、フロッグ６００が能動的にスワップインおよびスワップアウトすることができる交換可能なサブアセンブリを与えることができ、またはツール７００は、交換されない固定されたサブアセンブリであり得る。昇降機構７０１は、ペイロードバー７０２に接続され得る。このツールの組合せは、育成モジュールならびに／またはコーム取得および預け入れに使用され得る。さまざまなツールの組合せは、施設内の他のフロッグ６００の機能を完全にするために使用され得る。

図８は、本開示の一実施形態による昇降機構８００を示す。昇降機構８００は、アセンブリのいずれかの端に直流モータ８０２およびエンコーダ８０１を有するフロッグの内部シャーシに取り付けられ得る回転バー８０３を含むことができる。ペイロードバーまで到達するベルト８０９は、回転バー８０３の軸に巻き付けられ得る２つのロール８０４に巻かれ得る。ベルトは、ワイヤスプール８０６に巻かれ得るパワーおよび通信リボンとともに、ペイロードバー７０２まで下へ延び得る。スリップリング８０７は、バーが回転し、ワイヤがフロッグのブレーン６０５へ接続するワイヤに影響を及ぼすまたは影響を与えることなく巻かれることを可能にし得る。昇降機構８００は、たとえば、直流モータ８０２およびエンコーダ８０１のアクチュエーションおよび制御によって、ペイロードバー７０２の所望の速度および高さに関してフロッグのブレーン６０５から命令を受信することができる。昇降機構８００は、さまざまなポジションおよび速度制御アルゴリズムの下で、ペイロードバー７０２を持ち上げるおよび降ろすために昇降操作を実行することができる。フロッグの機能の多くは、昇降操作（elevation maneuver）を実行するためにこの昇降機構８００およびその能力を用いることができる。昇降機構８００およびペイロードバー７０２は、ペイロードバー７０２が別の表面に接触したときに感知するために取り付けられた制限スイッチを有する。昇降機構８００は、サブシステムの故障の場合に、昇降機構８００がその状態を変更しないことを確実にするために、ラチェットギアおよび爪のサブシステム８０８を含むことができる。昇降機構に沿って、さまざまなコンポーネントを接続することができるカプラ８０５があり得る。

図９は、本開示の一実施形態によるモジュール取得システム９００を示す。ペイロードバー７０２は、多くの異なるサブシステムが施設内のその所望の３Ｄポジションへ降ろされるために取り付けられ得るハードウェアプラットフォームであり得る。この実例で使用される例は、モジュール取得システム９００である。他の例は、ライト取得システム、空洞清浄化システム、センサスイートペイロードなどを含んでもよいが、これらに限定されない。ペイロードバー７０２のさまざまな反復は、昇降機構９０２および９０３およびペイロードバープラットフォーム９０７からベルトを含むことができる。

モジュール取得システム９００では、一群のコンポーネントは、育成モジュールまたはコームをピックアップする、持ち上げる、降ろす、および解放するように協調することができる。ランナ９０１は、ランナマウント９０４によってペイロードバープラットフォームへ取り付けられ得る。フック９０６は、昇降機構とペイロードバーとの間に信頼できる接続を確実にするために、ペイロードバーへ接続され得る。モジュール爪は、ペイロードバーマウント９０５、グリップサーボ９０８、およびモジュールクランプ９０９で構成され得る。グリップサーボ９０８は、モジュールクランプ９０９間の距離が、育成モジュール／コームの接続を行うときに減少し、移動／再配置中にグリップを維持し、そして、移動が完了した後に解放するように、モジュールクランプ９０９を作動させる役割を担い得る。これらのモジュール爪９０９のうちの１つまたは複数が育成モジュール／コームへの信頼できる接続を行うように作動させられ得る。

他のフロッグ６００の機能を実行するために、ペイロードバーの一部は置き換えられてもよく、他のコンポーネントが加えられる。センサスイートペイロードの場合には、モジュール爪が除去され得る。モジュール爪の場所には、他の物品が設置されてもよい。たとえば、さまざまなハードウェア能力のマルチスペクトル、ハイパースペクトル、モノスペクトル、および／またはＩＲカメラ、ＣＯ２センサ、Ｏ２センサ、湿度センサ、気流センサ、慣性測定装置（ＩＭＵ）、温度センサ、気圧センサ、濁度センサ、動きセンサ、光センサ、距離センサ、ライダ、パワーレーザー、ならびに蓄積されたデータを処理し、別の場所に保存し、および通信することができる処理、保存、および通信ハードウェアといったハードウェアの潜在的な組合せが設置され得る。

図１０は、本開示の一実施形態によるモジュール取得システムアセンブリ１０００を示す。２つの昇降機構１００１および１００２、ならびに２つの対応するモジュール取得システムペイロードが、生物学的実体、およびこの生物学的実体を格納する育成モジュール／コームの要求を考慮して、互いから特有の距離で位置し得る。２組のフロッグチャネル１００４が、フロッグ６００が上方に配置される接合の真下の育成構造に空洞のチャネルを位置合わせするために使用され得る。フロッグのチャネルは、育成モジュール／コームのシームレスな取得および預け入れを確実にするために、フロッグ６００および育成構造の中におよびそこから外に育成モジュール／コームを案内するのを助けることができる。さらに、モジュール取得システムランナ９０１および１００３は、育成モジュール／コームが取得、保管、再配置、または預け入れされる間に方向を見失わないことを確実にするために使用され得る。フロッグのチャネルは、施設のまわりでフロッグの移動中に、育成モジュール／コームが適切に向けられ続けるのを助けることができる。

図１１は、本開示の一実施形態によるフロッグ内側フレーム１１００を示す。フロッグの内側フレーム１１００は、昇降機構１１０２と、モジュール取得システムペイロード１１０３と、フロッグのチャネル１００４と、フロッグ方向変更アクチュエータ１１０１と、フロッグ内側および外側フレームガイド１１０４とを格納することができる。この実例におけるフロッグ方向変更アクチュエータは、延びるときにグランドから離れた外側フレームの［図１２参照］車輪を押し付け、引っ込めるときにグランドから内側フレームの［図１２参照］を持ち上げるリニアアクチュエータであり得る。方向変更の他の方法は、ギア、伝送、ベルト、チェーン、および／またはいくつかの他の技法を使用して可能であり得る。フロッグ内側および外側フレームガイドは、内側および外側フレームが適切に間隔をおいて配置されたままとなることを確実にすることができる。

フロッグの内側フレーム１１００は、さまざまな機能を実行するために、さまざまな位置に複数の昇降機構を支持することができる。内側フレームおよび接合の構成の寸法により、エレベータ機構は、育成アリーナの任意の一部［たとえば、両側に両空洞、両側のライトと植物との間、および２つのライトカラムの間］にペイロードバーを降ろすことができる。

作動されるコンポーネント［植物、ライトなど］の状態を感知する、およびフロッグ６００自体の状態を感知するさまざまなセンサスイートが、フロッグの内側フレーム１１００の容積の内側に配設される。さまざまなフロッグ構成は、さまざまな寸法および接合スパンを有することができる。実行するように割り当てられるフロッグ機能に応じて、一部のフロッグ６００は、１つの接合に及ぶことができ、および／または一部のフロッグ６００は、多くの接合に及ぶことができる。

図１２は、本開示の一実施形態によるフロッグシャーシ１２００を示す。フロッグ１２０１の外側フレームは、フロッグのブレーン６０５の取付け、フロッグ方向変更アクチュエータ１１０１の取付け、フロッグの外側フレーム移動システム１２０３、フロッグ６００の内部内容の保護的および様式的カバー、粗い位置決めのための超広帯域タグ、インジケータライトおよびスクリーン、アンテナ、スピーカ、一般的なライト、メンテナンスベイ、育成アリーナの中へのおよび育成アリーナから外への簡単な移動のための接続点、ならびにさまざまな環境特性および植物特性を検出するためのセンサなどのフロッグ６００のためのいくつかの機能を果たすことができるが、これらに限定されない。

フロッグの外側フレーム１２０１は、レールに沿った一方向についてフロッグの外側フレーム移動システム１２０３を取り付ける役割を担い得る。この実例では、それらが育成構造の上部にあるレールと位置合わせするように取り付けられた一組の４輪１２０３であり得る。これらの車輪のうちの少なくとも２つは、直流モータおよびエンコーダを用いて作動され得、残りの数の車輪は、受動的である。

フロッグの内側フレーム１１００は、レールに沿った一方向についてフロッグの内側フレーム移動システム１２０４を取り付ける役割を担い得る。この実例では、それらが育成構造の上部にあるレールと位置合わせするように取り付けられた一組の４輪１２０４であり得る。これらの車輪のうちの少なくとも２つは、直流モータおよびエンコーダを用いて作動され得、残りの数の車輪は、受動的である。

この例では、フロッグ６００は、凸状パイプレールのシステムに係合する凹状車輪を有する育成構造の上に取り付けられ得る。他の明示では、車輪は、プロファイルが凸状であってもよく、レールは凹状であってもよく、フロッグ６００は、屋根に接続された構造から吊るされてもよく、フロッグ６００は、屋根または育成構造に接続するサブ構造の上に取り付けられてもよい。いずれにせよ、本開示は、垂直農場における生物学的実体の育成に上方で動作する任意のシングルロボット、またはマルチロボットシステムを含むことができる。たった１つのフロッグ６００は、以下に記載された続くタスクの全ての役割を担い得る。しかしながら、多くの状況では、さまざまなハードウェアを有する一群のフロッグは、農場内の別々のタスクを実行することができる。

図１３は、本開示の一実施形態によるフロッグ機能プロセス１３００を示す。プロセス１３００は、フロッグの高レベルソフトウェアループの反復であり得る。反復の始めに、フロッグは、命令または一般的情報を含むグランドコントローラから来るパケットをチェックすることができる１３０１。パケットが処理され１３０２、フロッグの状態が更新された１３０３後、フロッグは、フロッグの上の故障チェックの全てが通ったのか確かめるために、ループに入ることができる。

ループは、現在のフロッグステータスを取得すること１３０４と、回復不能な故障状態が存在するか決定すること１３０５と、その場合、処理を停止すること１３０６とを含むことができる。故障が存在しない場合、および／または全ての故障状態が解決されている場合１３０７、フロッグは、システムオールクリアを発することができる１３０８。

フロッグがその次のタスクについてクリアすると、タスクが割り当てられ得る。スケジューリングアルゴリズムは、割り当てられていないタスクがあるか決定することができ１３０９、そうである場合、いずれかの遊んでいるフロッグを特定することができる１３１０。タスクは、問題のタスクを実行するためのハードウェア能力および利用可用性を有するフロッグ６００に割り当てられ得る。たとえば、特定された遊んでいるフロッグ６００のための処理パスが、計算されてもよく１３１１、最低コストの経路を有する利用可能なフロッグは、タスクを完了するために割り当てられ得１３１２、この時点で、そのフロッグは、搭載されたさまざまなアクチュエータを用いて実行する一連の命令を生成することができる。システムは、更新され得る１３１３。

この時点で、フロッグ６００は、その特有の移動に必要な予期されるタイミングおよびシーケンシングに対してタスク実行の性能を常にモニタするループに入ることができる。たとえば、フロッグブレーン（frog brain）６０５は、現在のフロッグ状態を取得し１３１４、命令がアクティブであるか決定することができる１３１５。そうでなければ、フロッグ６００は、遊んでいると報告されてもよく、次の命令を受信することができる１３１６。フロッグ６００が、現在命令アクティブを有する場合、命令状態は、ポーリングされ１３１７、それがチェックリストに適合するか決定するために評価されてもよい１３１８。その場合、フロッグブレーン６０５は、命令が終わっているのか決定することができ１３１９、その場合、１３１５へ戻るようにループすることができる。命令が終わっていない場合、フロッグ６００は、応答およびタイミングが予期されるか決定するために評価され得１３２０、そうである場合、遊んでいると報告されてもよい。１３１７または１３２０においてチェックが失敗である場合、故障が報告されてもよく、フロッグブレーン６０５は、停止命令をモニタすることができる１３２１。

手近にタスクを完了すると、フロッグ６００は、オンデューティで（on duty）フロッグ６００のグランドコントローラまたはネットワークからの続く命令をチェックすることができる。このループは、多用途および耐障害性であり得、フロッグ６００が、システム故障の場合の緊急割り込みとしてグランドコントローラまたは他のフロッグ６００から緊急指令を受信することを可能にし得る。

以下のものは、反復におけるタスクスケジューリングループに関する例の非網羅的リストである。これらの例は、その動作中にフロッグ６００に起こるタスクのスケジューリングおよび実行の感じを与える。これらに例に含まれるのは、ライト移動／取得シーケンス、データ取得／センサ展開シーケンス、カラム清浄化／消毒シーケンス、再充電／データアップロードシーケンス、および施設建設シーケンスである。全ては、垂直農業セッテイングにおけるフロッグ６００の多用性を例示する高レベルの例である。

ライト移動／交換シーケンスは、以下の通り進行することができる。カラム内に位置する育成モジュール／コームに隣接した育成アリーナ内で、ライトカラム３０１は、上述したように育成構造上に取り付けられたパレット支持ビームから吊り下がることができる。ロードビームから吊るされた支持フレームは、上述したように、カラムの底部へ下に１つまたは複数のベルト／ケーブル／ファイバ／ストラップを覆うことができる。ライトは、生物学的実体を効率的に、十分に、および最適に照明するように光を向けるようにストラップに接続され得る。ＬＥＤ光がキャノピの上で十分なカバレッジを維持するのに十分に分散されると仮定すると、ライトがより近くなるときに発光と植物吸収の比が改善し得るので、植物からのライトの距離を能動的に変えるのに役立ち得る。

フロッグ６００は、所望のライトカラムの上方に位置する接合の上部にそれ自体を局所化することができる。ライト取得機構と呼ばれる昇降機構に類似する機構［それらは潜在的に同じ機構であり得るが］を利用したフロッグ６００は、ライトカラム上の接続点まで到達することができる。フロッグ６００は、ロードビーム上のそのシートからライトカラムを持ち上げることができる。フロッグ６００がライトから植物の距離を調整している場合には、フロッグ６００は、ライトが育成モジュール／コームからより遠くに離れてまたはそのより近くに移動するように並進運動することができる。フロッグ６００がその植物再配置指令を実行完了すると、フロッグ６００は、ロードビームのシート上へライトカラムのフレームを戻すように降ろすことができ、新しい指令のためにプロセス１３００を使用して、グランドコントローラに問い合わせることができる。

光取得の場合には、フロッグ６００は、ライトカラム上の接続点まで到達することができ、ライトカラムを支持するフレームをロードビームから離れるようにピックアップすることができる。ライト取得システムは、ライトカラムをロールの中に取り込み始めることができ、他の積み重ねまたは折り畳み機構は、同じ目標を実現するために実施され得る。育成構造の上部または底部上にあるブラインドメイトコネクタは、手動の切断なしで、ライトカラムが能動的に除去され、置き換えられることを可能にし得る。

データ取得およびセンサ展開シーケンスは、以下の通り進行することができる。さまざまなフロッグ６００が、センサスイートペイロードを格納および展開する能力を有することができる。センサスイートの一部は、フロッグ６００のシャーシに取り付けられてもよいが、センサの多くは、センサスイートペイロードへ取り付けられ得る。このセンサスイートペイロードは、モジュール取得システムペイロードが用いる類似または同一の昇降機構とともに、システムの任意のおよび全ての植物特性、環境特性、およびさまざまな他の状態を変換する能力を有することができる。データは、フロッグタスクとしてデータ取得を伴うプロセス１３００に従って、施設内のおよび施設の最終的には外側の他の電子ハードウェアへの記憶と伝送の両方のために、フロッグのブレーン６０５へ送り戻され得る。

カラムの清浄化、消毒、および試験シーケンスは、以下の通り進行することができる。フロッグ６００は、カラムの空洞の内部を清浄化する能力を有することができる。カラムを清浄化するために、ＵＶライト、剛毛、スプレ、センサ、モップのさまざまな集団（「空洞清浄化システム」）をペイロードバーに取り付けることができる。この状況において、カラム内に位置するコームは、清浄化サイクルが始められる前に再配置のために除去され得る。空にされると、空洞清浄化バーは、昇降機構を用いて下に降ろされ得る。このプロセス全体にわたって、カラムの全ての表面がＵＶ光によって照明されるように向けられたＵＶ光は、不要な生物学的物質を殺すためにカラムをブラストすることができる。空洞清浄化システムは、コームを案内するレールを含むカラム内の表面およびオリフィスを清浄化するおよび衛生的にするコンポーネントの集団の一部としてカラムの任意の一部をブラシがけし、スプレし、モップがけすることができる。空洞清浄化システム上のセンサは、カラムの構造および表面の状態を変換するために、植物特性および環境特性に関するデータを蓄積することができる。これらの機能は、プロセス１３００の下でフロッグタスクとして与えられ得る。清浄化プロセスの終わりに、空洞清浄化システムは、施設内のおよび／または施設の外側の他の電子ハードウェアへのさらなる伝送のためにフロッグのブレーン６０５へデータを戻すことができる。物理データ（たとえば、空洞からのモップ）は、人間および／または自動化機械によってアクセスされ得る位置に配設され得る。

再充電およびデータアップロードステーションシーケンスは、以下の通り進行することができる。再充電ステーションは、フロッグの追跡システムの周辺に位置し得る。施設のサイズ、フロッグの個数、フロッグの種類などに応じて１つまたは多数の再充電ステーションがあってもよい。再充電ステーションは、フロッグ６００が自動再充電することができる場所を提供し、データアップロードリンクへのハードワイヤ接続を形成することができる。この実例では、フロッグ６００は、グランドコントローラまたはフロッグのブレーン６０５の命令下で、および種々の状況において、限定するものではないが、バッテリ残量少、データ保存が一杯、全てのタスクが完了などを含むプロセス１３００に従って、再充電ステーションへ上を並進運動することができる。この実例では、フロッグ６００は、フロッグ６００に搭載されたバッテリを再充電するために、誘導充電またはある他の方法を使用することができる再充電機構とそれ自体を位置合わせすることができる。ハードワイヤデータアップロードリンクは、フロッグ６００が高い転送速度で大量のデータを通信することを可能にし得る一組のコネクタと接点とを含むことができる。履歴的遠隔計測データ、センサデータ、健康ステータスなどを含むが、これらに限定されない種々の情報が送信され得る。

施設建設シーケンスは、以下の通り進行することができる。場合によっては、フロッグ６００は、動作前、動作中、および／または動作後に施設の構築／解体の役割を担い得る。農場の構造は、フロッグ６００が、施設のある要素の構築および解体の役割を担い得るように設計され得る。たとえば、育成構造（たとえば、空洞、ラッピング、ライト、流体などを支持する構造部材、および他のサブシステムに加えてフロッグが上を並進運動するレール）が構築された後、フロッグ６００は、ライトカラム、カラム、流体サブシステム、ＨＶＡＣサブシステムなどのサブシステムを設置、構築、および／または分解することができる。たとえば、カラムの構築および解体は、カラムの空洞およびコーム案内レール３０２および３０４のセクション／コンポーネントの配置および除去に関し得る。流体サブシステムの設置および除去は、流体を受け取り、それをカラムの空洞内の根へ配送する役割を担い得る配管、ホース、接合、コネクタ、およびノズルに関し得る。ＨＶＡＣサブシステムを設置し、再配置し、育成アリーナから除去するフロッグの責任は、それらがフロッグなどの内部容積内に閉じ込められ得るように、さまざまなＨＶＡＣハードウェア［ダクト管路、接合、バッフル、ＶＡＶボックス、支持体など］に接続し、サブコンポーネントを巻き、折り畳み、積み重ねるフロッグ６００を含み得る。

図１４は、本開示の一実施形態によるフロッグコンポーネントのブロック図を示す。この図は、主要なサブシステムと、そのコンポーネントとそれらの間の通信チャネルとを概説する。グローバルローカライゼーションシステム１４０２は、上で概説した粗い位置決めシステムであり得る。フロッグ中央計算部１４０１は、全ての説明された入力が可能であり、フロッグ自体に入って来る、フロッグ自体から外へ、およびフロッグ自体内の全てのデータを処理することができる（たとえば、フロッグブレーン６０５として機能する）１つの電子ハードウェアであり得る。このプロセッサの一例は、ラズベリーパイ３ｂ＋であり得る。ツール１４０６は、この例では、昇降機構、およびモジュール取得システムのペイロードなどのフロッグ６００によって操作される要素の組み合わせであり得る。モジュール取得システムのペイロードは、指令のその実行中にペイロードバーの状態についてフロッグに知らせることができる搭載された方位センサ［またはＩＭＵ］を含むことができる。ペイロードバーが所望の向きにない場合、故障が起きている可能性があり得るため、フロッグは、上記のように、故障モードに入り、問題の原因を解析し、最適な次のステップを決定することができる。ｘドライブ１４０３およびｙドライブ１４０４は、上述のように、育成構造の上部に「ｘ」および「ｙ」平面に沿ってフロッグを作動させる車輪アセンブリを駆動することができる。フロッグ中央計算部１４０１は、たとえば、モータドライバが各モータへ送られ得る信号に変換するために、および／または閉ループ制御のために戻されるエンコーダデータを有するために、ＵＳＢシリアルの形態でｘドライブ１４０３およびｙドライブ１４０４へ指令を送ることができる。フレームシフト１４０５は、上述したように、レールシステムに沿ってアクチュエーションの方向を制御する方向変更アクチュエータを含むことができる。フロッグ中央計算部１４０１は、さまざまなフロッグ機能を実現するために、能力を追加するために、より多くのコンポーネントを追加する能力を有し得る。

図１５は、本開示の一実施形態による外部コントローラ１５００を示す。外部コントローラ１５００は、フロッグ６００が相互作用することができ、大量の他のデータソースに基づいて指令の構築および配送を助けることができるより広いシステムを提供ことができる。クラウドベースのソフトウェアアーキテクチャ１５０２は、ローカルＤＢ１５０１および／またはコントローラ１５００などの施設へのローカルな計算用デバイスと通信することができる。ローカルＤＢ１５０１は、クラウドベースのソフトウェアアーキテクチャ１５０２から情報、および潜在的に、施設における現場のオペレータからの入力を得ることができ、次いで、フロッグコントローラ１５００へ命令を送ることができる。上述したように、フロッグコントローラ１５００は、そのシナリオについてどのフロッグ６００が最適なフロッグへ低レベルのアクションベースの指令を送るのか決定するためにこの情報を使用することができる。

図１６は、コントローラ１５００、ローカルＤＢ１５０１、および／またはクラウドベースのソフトウェアアーキテクチャ１５０２内のソフトウェア要素間の論理的配置を示す本開示の一実施形態による制御システム１６００を示す。

施設１６０１からのデータは、グランドコントローラ１６０３を通ってクラウドベースのソフトウェアアーキテクチャへ流れ込むことができる。このデータは、データがさまざまなクラウドベースのサービス１６０６に収集される１６０５前に、フィルタリングおよび待ち行列エンジン１６０４を通過することができる。これらのサービス１６０６は、いくつかの異なる場所にデータを記憶し、さまざまな問合せ方法によってデータが取り出されるように形成することができる。クラウドベースのソフトウェアアーキテクチャは、機械学習、人工知能などを用いると継続的に最適化および／または反復され得る植物レシピ１６０７を含むこともできる。植物レシピ１６０７は、施設内のサブシステムの性能を規定することができる。施設のリアルタイム状態を植物レシピの要求と比較することで、差をもたらすことができる。この差は、フロッグ、ライティング、栄養、ＨＶＡＣ等などの現場でのさまざまなサブシステム１６０２のアクチュエーションによって能動的に最小化され得る。さまざまな感知された環境特性で現れる植物特性は、記録され、問合せを受け、所望の植物特性に対して比較され得る。成果のバリエーションが記録されてもよく、アルゴリズムは、環境特性に対しての植物の応答をさらに理解し、育成システムの性能を改善するために、それらの差に基づいて実行され得る。

クラウドベースのスケジューラ１６０８は、育成アリーナ内のアクチュエータの性能を規定するために、施設の現在状態およびクラウドインフラ構造からくる指令を得る役割を担い得る。このスケジュールのコピー１６０９は、インターネットからの何らかの切断がシステムの不調という結果になり得ないようにクラウドベースのソフトウェアアーキテクチャ１６０６からもたらされ得る。施設内で現場であるコントローラ１６０２は、それらの高レベル指令をアクチュエータ状態の変化に変える役割を担い得る。変数の個数、およびこれらの変数の多くの間の相互作用の複雑さを用いて、クラウドベースのスケジューラ１６０８は、施設の性能を管理する精巧な最適化アルゴリズムであり得る。いくつかの実施形態は、ユーザが前述のその他の方法で自動化されたシステムのいずれかをモニタし、および／またはそれに入力を与えることを可能にするユーザインターフェース１６１０を含むことができる。

クラウドベースのサービス１６０６に記憶されたおよび／またはアーキテクチャ内のどこか他の場所で使用されるシステムデータは、システムコンピュータ知識ベースの一組の物体として表され得る。物体は、システムにおいて物理的と概念的の両方で任意のタイプの物体を表すことができる。物体は、物体間のさまざまな関係を示すようにリンクされ得る。

植物を育成するための「レシピ」は物体であり得、屋内農場の生物学的実体（植物）
の完全な表現は１つまたは複数の物体であり得る。これは、農場および施設内の伝統的な物理的物体を表現することに加えられてもよい。これにより、システムは、本明細書の他のところで説明されるように、生物学的実体の予期される状態（植物のレシピ）をセンサデータから認識される植物の実際の状態と比較することを可能にし得る。物体は、農場で育成される植物ごとの情報と、屋内農場における各タイプの植物もしくは種の育て方についてのレシピと、ファーム内の物理的な物体と、および／またはシステムが運用されている市場の特性とを含み得る。

一部の物体は、本質的な物体として分類され得る。例は、ライト、栄養システムコンポーネント、ＨＶＡＣなどを含み得る。植物は、本質的な物体のそれ自体ユニークなサブクラスであり得る。

一部の物体は、構造として分類され得る。例は、壁、空洞等などの屋内農場のコンポーネントユニットを含み得る。

一部の物体は、フロッグ、パック、コーム等などの設備として分類され得る。

一部の物体は、物理的な屋内農場または育成エリアについての情報を表すことができる施設として分類され得る。各別個の屋内農場は、異なる物体として表され得る。

一部の物体は、可変履歴として分類され得る。物体の履歴または時系列の要約についての情報を表す物体は、可変履歴の例であり得る。

一部の物体は、レシピのように分類され得る。

システムは、物体間の関係を定めることもできる。さまざまなタイプの関係が存在し得る。

関係の一例は、二項関連であり得る。このリンクは、２つの物体間の１対１の関係を表し得る。これは、発芽センサを有する各発芽モジュールなどの物理的な関係を示し得る。また、象徴的な関連も表し得、たとえば、各植物は、それに関係付けられる固有の植物可変履歴を有し得る。

関係の一例は、クラス拡張であり得る。このリンクは、その物体の一次コンポーネントとサブコンポーネントまたは特殊コンポーネントとの間の関係を表し得る。たとえば、異なるタイプの液体タンクおよび栄養タンクは、「タンク」クラスのクラス拡張であり得る。

関係の一例は、依存状態であり得る。一部の物体は、「親」物体の結果であり得る。たとえば、これは、センサデータに使用され得る。データ収集物体（たとえば、画像またはセンサ読取り値）は、そのデータを収集するセンサ（たとえば、イメージングシステム）に「依存」し得る。

関係の一例は、集約であり得る。これらは、物体が別の物体にグループ化され得る１対多くの関係であり得る。たとえば、植物は、育成モジュールに集約され得る。植物は、種にも集約されるまたは組織的にグループ化され得る。

関係の一例は、組成であり得る。これは、別の物体のコンポーネントである物体を表し得る。たとえば、植物科学研究所は、（数ある中でも）ＨＶＡＣ、発芽ユニット、およびＰＳＬ育成ユニットで「構成され」得る。

このように他の情報に関連付けられ得る情報のいくつかの特有の例は、以下のものを含むが、これらに限定されない。

屋内農場内で育成された各植物は、別個の物体として表され得る。各植物物体は、植え付け（出生）、発芽、移行、収穫（死）などの植物の一生における重要な日付などの基本的な植物情報を含み得る。各植物は、その植物についての情報にリンクされ得る。
これは、植物の種、植物のレシピ、農場内の植物の物理的位置、植物のライフサイクルの各段階における植物の状態（たとえば、これは、センサデータと、データから抽出されたおよび解釈された植物についての情報の表示とを含み得る）、ならびに／または植物が収穫されたときおよびやり方についての収穫情報を含み得る。

屋内農場内で使用される各レシピは、別個の物体として表され得る。レシピは、どのように植物は育成されるべきであるのかといった意味表現を含み得る。レシピは、代表的なリンクによって、植物がそのライフサイクルを通じて示し得る特徴と、収穫時の植物の予期される生産高と、を予測することができる。このプロセスでは、上述したように、レシピは、予期される植物特性をセンサから収集された観測された特性と比較するために、システムアルゴリズムによって使用され得る。特有の表示は、レシピＩＤ（たとえば、名前、植物種／亜種）、植物がどのように育成されるべきかを示すとともに、植物に対してとられる行動を示す植物の育成計画、ライティングが植物に適用されたときに植物に適用されるライティンのタイプ（たとえば、周波数スペクトル、色）、植物に適用されるライティングの強度、および／または他の詳細（たとえば、植物からの距離、角度など）、植物を成長させるためにどんな栄養が使用されるのか、および／またはそれらが適用されたのは、どのくらいの頻繁（頻度）か、およびそれらが適用された量、植物環境の温度などを含むが、これらに限定されない。各レシピは、このレシピを用いて育成された植物および／またはレシピを得た種との関係を有し得る。

各施設は、別個の物体として表され得る。各施設は、農場内のその主要な設備およびコンポーネントにリンクされ得る。農場の名前、その物理的な場所、使用開始日、そのサイズ（たとえば、ポッドの個数）などについての情報も、施設ごとに表され得る。

表示およびリンクは、育成された農作物、経時的な育成された農作物のタイプ、使用されたレシピ、農場（位置）の結果、収穫、収穫の結果（たとえば、さまざまな農作物の生産高）、品質の結果、収益の結果、心に留めておくべきメモまたは異常／情報、他の農場情報、運転コスト、保守記録、主要な人員、農場についてのメモまたは異常等などの情報をシステムが決定することを可能にし得る。

屋内農場内の構造、設備、および／または本質的な物体のそれぞれは、別個の物体として表され得る。これらの表現は、屋内農場および施設内で見られる物理的に不活性な物体についてのクラスであり得る。構造は、以下に説明されるように、発芽ユニットまたはポッドなどのより大きい農場コンポーネントであり得る。構造は、他の構造、設備、または本質的な物体で構成され得る。設備および本質的な物体は、物理的コンポーネントを表すことができる。本質的な物体は、表現され得る動的な履歴が存在する設備を表すことができる。たとえば、本質的な物体は、ＨＶＡＣユニットであり得る。ＨＶＡＣユニットが動作するとき、可変履歴物体（ＨＶＡＣ変数履歴）は、その性能および動作履歴についての情報を記録するために、ＨＶＡＣに関連付けられ得る。フィルタまたはいくつかのセンサなどの動的な情報の表示を必要としない物理的な設備は、本質的な物体でなく、設備と呼ばれ得る。構造、設備、および本質的な物体は、必要に応じて、さまざまな１対１および１対多くの関係を介してリンクされ得る。

可変履歴物体は、システム内の別の物体表示に結び付けられ得る情報の受け継がれたクラスであり得る。これらの表示は、それらが結び付けられた物体についての時間がリンクした情報を含み得る。可変履歴表現は、異なる時点についてデータを収集し、または異なる時点で情報を記憶するためのシステムを必要とし得るシステム内の物理的表現と概念的表現の両方の全てのタイプに使用され得る。たとえば、これは、育成モジュールなどの物理的物体についてのシステムおよび／または情報中に生物学的実体（植物）について収集された情報を含むことができる。

図１７は、本開示の一実施形態によるレール構造１７００を示す。いくつかの実施形態では、レール構造１７００は、４方向ＰＶＣコネクタ１７０２に接続された１／２インチスケジュール８０ＰＶＣパイプ１７０１で構成され得る。他の実施形態では、他のレール物体は、構造１７００を形成するために使用され得る。レール構造１７００は、育成構造におけるロードビームの上部に取り付けることができ、１つまたは複数のフロッグ６００を支持することができる。複数の接合は、ロードビームに取り付けられおよびロードビームから吊り下がっている複数のカラムの上方に位置することができる。通路１７０３は、フロッグ６００がポッドの列間を通ることを可能にする育成構造の一部であり得る。この通路１７０３は、ポッドの列に沿ってある間隔で育成構造の中に構築され得、たとえば、３つの２４フィート直立部材がポッドの列を隔て、そして、１８フィートの直立部材が、フロッグがポッドの列間を通ることを可能にする。

レール構造１７００は、育成構造全体の上に取り付けられ得る。これは、育成アリーナ全体および周辺サブシステムへアクセスするフロッグ６００を与えることができる。前述したように、レール構造１７００は、育成構造の上方の屋根または別のサブ構造に取り付けられ得、ロボットがその上を並進運動するための凸状または凹状のプロファイル、あるいは平坦面を有することができる。

図１８は、本開示の一実施形態によるレール構造接合を示す。レール構造１７００は、接合１８０１と呼ばれる多くの繰り返し可能な単位を含むことができる。これらの接合１８０１は、床にボルト締めされ得る直立部材に取り付けられ得るロードビームの上部に取り付けられ得る。これらの接合１８０１は、育成モジュール／コームを照明するライトカラムの上方で中央に位置することができる。接合１８０１のより短い部材がロードビームに取り付けられ、接合１８０１のより長い部材がパレット支持ビームに取り付けられると、フロッグ６００は、その下のコンポーネントの全てに完全にアクセスすることができる。この実例では、長い部材のレールが、空洞の上部に取り付けられ得る。流体システムは、長い部材のレールが取り付けられる同じパレット支持ビームに取り付けられ得る。他の実例では、レールは、ライトカラムパレット支持ビームに取り付けられ得る。フロッグ６００の容積および寸法は、各フロッグ６００が実行するように構築される機能に関して変化するが、フロッグ６００は、常に、その施設に実装された接合のサイズおよび位置のあたりでそれ自体を構成することができる。一部の状況下では、接合１８０１は、さまざまなサブシステムに対応するようにさまざまな寸法であってもよい。

図１９は、本開示の一実施形態によるコネクタを示す。コネクタ１９０２は、レール構造のある一部を構成するパイプ（たとえば、１７０１）間の接続点として働くことができる。この例では、コネクタ１９０２は、４つのＰＶＣパイプをリンクする４方向ＰＶＣコネクタであるが、他の実施形態は、異なる構成を有してもよい。接合は、フロッグ６００の凸状車輪がＰＶＣレール１９０１から４方向ＰＶＣコネクタ１９０２にシームレスに移行し、ＰＶＣレール１９０１に戻るように設計され得る。カットアウト１９０３は、レール構造とロードビームの潜在的な取付け点を与えるだけでなく、フロッグ６００が細かい位置特定に利用することができるものでもあり得る。このカットアウト１９０３は、空であってもよく、フロッグ６００は、さまざまな方法を使用してそれを特定することができ、またはカットアウト１９０３は、接合の上方の正しい位置にそれが到達したことをフロッグ６００に警告することができるある種のインジケータを有することができる。

図２０は、本開示の一実施形態によるフロッグ６００および接合２００１を示す。フロッグ６００は、接合２００１の上でそれ自体を適切に位置合わせすることができる。フロッグ６００は、全ての車輪１２０３／１２０４が同じ高さにあり、所望の接合２００１に設けられるように内側／外側フレームを配置することができる。フロッグ６００のチャネルは、フロッグ６００がタスク（たとえば、モジュール取得）を実行するために、次いで、カラムチャネルと位置合わせされ得る。この場合には、ライトカラムは、両方ＬＥＤストリップ［カラムに両方隣接した照明］を有して双方向であるが、他の場合には、フロッグ６００がライトの移動、およびライトの除去／交換を実行することができるように、ライトカラムは、２つに分割されてもよく、２つの別個のパレット支持ビームを伴う。

モジュール取得が実行されると、フロッグ６００は、次の所定の位置に移動するために、外側フレームを上昇または下降させることができる。カラム、接合、ライトカラム、および育成モジュールのこの組合せは、施設内で任意のコンポーネントを位置特定する能力を備えたフロッグ６００を用いて育成アリーナ全体にわたって繰り返すことができる。施設内の全てのコンポーネントは、データベースで知られているその位置を有し得るので、フロッグ６００は、ターゲットコンポーネントにアクセスするためにどの接合に再配置する必要があるかを正確に理解することができる。

図２１は、本開示の一実施形態による配電システムの電気構成を示す。これは、外部電源［グリッド、再生可能エネルギー源、非再生可能エネルギー源など］から電力を取り込み、電力を必要とし得る施設内のさまざまなコンポーネントおよびサブシステムに配送する前にそれを操作するコンポーネントの集団を含み得る。この配電システムは、ライトに入る電力を周波数変調し、照明の強度を制御し、ＬＥＤ光の出力スペクトルを制御することができる。この配電システムは、バッテリの貯蔵がなくても、太陽光発電から直接来るエネルギーに対応することもできる。

流体システム２１０２について、１２０ボルトの交流（ＡＶＣ）ラインが、無停電電源装置（ＵＰＳ：Ｕｎ－ｉｎｔｅｒｒｕｐｔａｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）２１０１に入ることができる。このＵＰＳ２１０１は、流体システム２１０２のためのバッテリバックアップおよび電力調整器として働き得る。ＵＰＳ２１０１は、サブコンポーネントを動作させるために必要なレベルまで電圧をステップダウンさせる種々の電圧コンバータに電力を送ることができる。追加のポッドがシステムに導入される場合、追加のコンポーネントが、対応するために追加され得る。

ライトコントローラ２１０３について、多くのポッドが存在しようとも十分なエネルギーを多くのポッドに供給するために、２７７ＶＡＣラインが取り込まれ得る。この例では、３つのポッドが存在し、したがって、電力は、３つの異なるライトコントローラモジュールへ送られる。施設内の他のサブシステム［ＨＶＡＣコンプレッサ２１０５、ＨＶＡＣサーキュレーション２１０６、フロッグ充電／送信２１０４、制御センタ、前処理および後処理など］も、動作するために電力を受け取ることができる。

図２２は、本開示の一実施形態によるライトコントローラ２２００を示す。ライトコントローラ２２００の例は、一組の２つのポッドのためのハードウェアと、回路セットアップとを含むことができるが、任意の個数のポッドが存在し得る。グリッド２２０１からの電力について、交流ソリッドステートリレー（ＡＣ ＳＳＲ）２２０２が、グリッド２２０１と整流器２２０３との間に位置することができる。再生可能エネルギー源２２０４の場合、直流ソリッドステートリレー（ＤＣ ＳＳＲ）２２０５は、ライト回路を保護するために下流にヒューズ２２０６を有する「高ライン」に直接給電することができる。電力は、それぞれの各ライトカラム２２０７（この場合は６つ）を介して送られ、高電圧グランド（ＨＶＧ：Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｇｒｏｕｎｄ）２２０９に入る前に高電力ＭＯＳＦＥＴ２２０８を通過させられる。２７７ＶＡＣは、ライトカラム２２０７に向かう信号をパルス幅変調（ＰＷＭ）することができるさまざまな電気部品２２１１に供給するために、１２ボルト直流（ＶＤＣ）に変換され得る２２１０。

電子ハードウェアのこの配置は、ライトとグリッドとの間の最小電気コンポーネントを可能にし、一方、力率も改善し、ＬＥＤストリップへの配電のコストを劇的に減少させ、ＬＥＤドライバーが定期的に故障する場合があるため、メンテナンスコストの減少をもたらす。この実装は、育成アリーナの外側に配電ハードウェアを集中させることができ、これにより、育成アリーナ内の熱発生を減少させ、および／またはハードウェアへのアクセスがより容易であることによってシステムの保守性を改善することができる。

図２３は、本開示の一実施形態によるプレポッド流体システム２３００を示す。プレポッド流体システム２３００内の流体は、この例示では、右から左へ流れることができる。ポンプのアレイ２３０１は、概して予混合され得る１つまたは多数の栄養タンクから栄養混合物を引き込むことができる。予備混合は、タンク内側の栄養特性を制御するために、栄養特性センサおよび蠕動ポンプの閉ループシステムによって実行され得る。栄養ラインに加えて、（たとえば、逆浸透による）浄水ライン、および／または洗浄ライン２３０２は、供給ラインに並列に接続することができる。これらのラインは、空洞や排水ラインを含む下流の全てのコンポーネントのフラッシングおよび清浄化のために使用され得る。

蓄積タンク２３０３は、センサコンポーネントに損傷を及ぼす可能性のある循環ポンプによって引き起こされる水撃作用を緩和させるために使用され得る。また、蓄積タンク２３０３は、システム内を定圧に維持するのに役立ち得る。さまざまな弁、フィルタ、ライザ、ゲージ、センサ、レギュレータ、およびカップル２３０４が、プレポッド流体システムにおける望ましい状態を維持するために使用され得る。流体がポッドに導入されようとしているとき、一組の手動弁および電子制御弁２３０５が、植物への栄養配送の流れのタイミングを調節することができる。

図２４は、本開示の一実施形態によるポッド流体システム２４００を示す。このシステムは、カラムの空洞（たとえば、３０９および３１２）内に配設され得る。ここで、カラムの空洞の底部から導入される流体は、中央導管を上へカラムの上部まで移動することができる。次いで、それは、２つのチャネルに分割され得、これは任意の個数の垂直にぶら下がる流体配送ラインに分かれる。これらに接続されるのは、垂直にぶら下がるノズルであり得る。これらのノズルは、流体を霧化することができ、および／または流体をカラムの空洞の中にスプレすることができる。概して、より高い密度のノズルは、カラムの底部と比較して、カラムの空洞の上部に位置し得る。これらの流体ラインの目標は、カラムの空洞内の全ての根の表面積全体を覆うことであり得る。

蓄積タンク２４０５から、流体は、分配ラインに入ることができ、まず、電子制御電磁弁２４０２に接触することができ、次いで、手動制御弁２４０１に接触することができる。次いで、流体は、カラムへの供給ラインに入ることができる。このイメージでは、４つのポッドは、ルーティングされた流体システムを有していた。カラムの流体の導入点２４０４は、ノズルを介して植物に分配するために、加圧された栄養［または他の］流体をカラムへ供給することができる。

最適な量の流体がカラムの内側に入れられた後、残りの液体が、排水トレイへ排水でき、排水タンク２４０６の中に戻されて蓄積されるように排水隔壁接続２４０５によって除去され得る。この流体は、システムの中に戻すように流すために、試験を受け、栄養タンクの中にリサイクルされ得る。

流体システムは、自動清浄化するように構築され得る。ノズルの上流には、容器内に貯蔵された清浄化溶液があり得る。中央制御システムによってスケジュールされ、さまざまな時点で、清浄化溶液が、数ある中でも不要な生物学的物質を除去するために、システムへ導入され、ポンプ、マニホールド、弁、接合、コネクタ、パイプ、およびノズルを介して流され得る。この清浄化溶液は、カラムの空洞内のノズルを清浄化するために使用され得るだけでなく、カラムの空洞自体を清浄化するためにも使用され得る。望ましくない生物学的成長を無効にするために、溶液がカラムの空洞の中にスプレされてもよい。この使えなくなった清浄化溶液は、排水システムを介して送られてもよく、主な規則に従って処分される。

図２５は、本開示の一実施形態によるライトカラム２５００を示す。照明システムは、正しい波長、強度、および密度の光子を施設内の生物学的物質へ配送する役割を主に担い得る。ライトカラム２５００は、生物学的実体の最適な照明を維持するために、育成構造、配電システム、ＨＶＡＣシステム、および／またはフロッグと相互作用することができる照明システムのサブシステムであり得る。

ライトカラムは、直立部材間に及ぶロードビーム上に位置し得るライトカラムの上部でパレット支持ビーム２５０１から吊るされ得る。ライトカラムは、ライトカラムの上部または底部のどちらかでポッドライトコントローラに電気的に接続され得る。接続は、たとえば、有線、接点、またはブラインドメイト接続であり得る。

この実例では、２つのストラップは、上部にあるフレームから吊り下がる。これらのストラップは、ワイヤが折り目の内部を下に移動することができるように、折り畳まれ、穴が開けられてもよく、ライトは、ストラップに沿って異なる点で取り付けられ得る。この例については、ＬＥＤストリップ２５０２が、生物学的実体を照明するために使用され得る。ＬＥＤストリップは、トラップに取り付けられ得、ストラップの折り重なりに閉じ込められたワイヤから電力を受け取ることができる。ライトカラムの他の反復では、ＬＥＤストリップは、垂直にまたは斜めに向けられてもよく、ストラップは、両端、中央、または中間の任意のバリエーションにあってもよい。別の潜在的なライトカラムの実施は、育成モジュール／コームとの空洞チャネルの相互作用から思い付くことができ、ライトカラムあたり２つのチャネルは、育成構造上のロードビームから吊り下がり得る。次いで、ライトストリップ／モジュールが、チャネルの中に下ろされてもよく、下方でライティングモジュールの端子に接触すると、またはチャネル内に格納された端子から、電力を受け取ることができる。

ライトカラムは、ライトカラムがより近くに移動させられ得るように、またはライトカラムが照明している育成モジュール／コームからより遠く離れるように移動させられ得るように、あるいは一緒に育成アリーナからすっかり除去されるように、構成され得る。ライトカラムを再配置するとき、フロッグは、ロードビームからパレット支持ビームを上に持ち上げることができ、植物特性および動作効率の観点で生物学的実体の最適な照明を維持するようにそれを再配置することができる。

フロッグは、ライトカラムをすっかり除去する役割を担い得る。ワイヤ接続がある場合、コネクタは、手動でまたはフロッグサブシステムによって係合解除され得る。配電システムへの接続が外されると、フロッグは、育成アリーナの内または外側の別の位置へライトカラムを移動させるために、その内側フレーム内のライトを巻き上げる、折り畳む、または積み重ねることができる。

図２６は、開示の一実施形態による育成構造を有するＨＶＡＣシステム２６００を示す。ＨＶＡＣシステム２６００は、施設内の環境特性の大気要素を制御することができる。バックエンドで、ハードウェアおよびソフトウェアの集団は、他のパラメータの中でも所望の温度、湿度、ＣＯ２濃度、Ｏ２濃度、および体積流量でそれが入口ダクト２６０３に入るように空気を処理することができる。この入口ダクトは、新しい空気が各カラムのどちらかの側に配送されることが可能であるように、各ポッドにおいて上向きおよび下向きに向けられたダクトに分割されてもよい。ＨＶＡＣ接合、継手、エルボ、レデューサ、カプラ、および／またはスプリッタを含み得る種々のコンポーネントが、育成アリーナ内の所望の位置に空気の流れを向け直すために使用されてもよい。主入口ダクトが各育成ポッドに分割された後、エルボ２６０４は、育成アリーナの外側から育成アリーナの内側へ流れを向け直すことができる。この時点で、空気は、成長構造を通るダクトに最適化され得る矩形プロファイルに入ることができ、この矩形プロファイルのダクトを通って配送点へ流れることができる。この矩形プロファイルのダクトに沿って、処理された空気を空洞２６０５へ配送することができる種々のディフューザ２６０２、エミッタ、ノズル、およびオリフィスが存在し得る。空気が育成アリーナへ配送されると、空気は熱くなり、育成アリーナの上部へ上昇し、その時点で、出口ダクト２６０１は、空気を除去することができる。

図２７は、本開示の一実施形態による育成構造を有さないＨＶＡＣシステム２６００を示す。空気は、育成ポッド内のカラム間の共有大気ゾーンへ、および／または育成ポッドのどちらかの端にある大気ゾーンへ配送され得る。空気はカラムの底部に配送され得、自然対流の効果および空気の入口速度を用いて、空気は上向きに移動することができ、カラムの底部からカラムの上部への空気の流れを発生させる。低いところから高いところまで空気の流れを維持しつつ、カラムにわたる環境特性ができる限り均一であることを確かなものにするために、いろいろな個数の矩形プロファイルのダクトが、カラムに沿ってさまざまな高さで導入され得る。これを助けるために、ディフューザ２７０３が、入口ダクト２７０２の下流のさまざまな場所に設置され得る。

考慮すべきさらなる要因は、大気環境に対する光の影響を含み得る。カラム間の大気ゾーン内の光は、空気を加熱し得る。よく知られているように、高温の空気は上昇し、カラムの下部からカラムの上部への空気の移動を助けることができる。垂直面生産は、農作物のキャノピの真下に気流の効果を引き起こす自然対流を可能にすることができる。水平面生産では、よどんだ空気がキャノピの下に蓄積する可能性があり、これにより、デッドゾーン、湿気の蓄積、不可避の望ましくない生物学的成長を増加させる可能性がある。

新しく導入された空気が大気ゾーン内でその役目を実行すると、フロッグが動作している育成構造の上方で、空気は当然上昇し得る。上部に取り付けられた自動機構の利点の一部は、育成構造の上方のこの占められていない体積である。ここには、不要な熱および使用された空気が蓄積する可能性があり、カラム内の生物学的実体に悪影響を及ぼさない。育成アリーナの縁部に位置する低いところから高いところまで空気の流れを助けることができる出口ダクト２７０１は、育成構造の上方のフロッグの動作容積から空気を直接引き出すことができる。

このＨＶＡＣエコシステムは、実施において多くの変形例を有し得るが、カラム（育成構造）の底部からカラム（育成構造）の上部への空気の流れを維持する、各ＨＶＡＣシステムが配送している先および各ＨＶＡＣシステムが除去している元の育成アリーナ内で成長している生物学的実体に好ましい環境特性を維持する、施設内の他のサブシステム（流体、ライティング、フロッグなど）とともに性能を最適化するために施設のソフトウェア制御システムとやり取りするといった最優先の仮定を実施するように構築され得る。

いくつかの実施形態では、本明細書中に記載された垂直農業システムおよび方法、ならびに／または他の自動農業システムおよび方法は、サービスとしての農業（ＦａａＳ）モデルの一部として用いられ得る。たとえば、消費者は、ケール、水菜、および他の野菜がＬＥＤ光の下で成長する垂直農場に消費者自身の「小区画」をサブスクリプション購入することが可能であり得る。この例では、野菜が、無農薬で水をほとんど使わずにタワー内で成長し、野菜が収穫されると、野菜は、農場の近くに住んでいる消費者に直接配送され得る。この手法では、レストランおよび食料品店への販売のみに頼るのではなく、農作物は、個々の消費者と大規模な組織の消費者の両方についてサブスクリプションモデルに従って育成および分配され得る。消費者は、消費者自身の小区画に対して（たとえば、月額料金によって、またはその他の取り決めによって）費用を払うことができ、農場は、特定の消費者が注文したサラダ野菜およびハーブを育成し、パッケージされたまたは予め定められた品目およびボリューム（たとえば、５つのウィークリ消費者のサラダまたは他の製品）を提供することもできる。いくつかの実施形態は、ユーザインターフェース（ＵＩ）を介して、植物および栄養についてのデータならびに／または他の情報とともに消費者の小区画のタイムラプス画像を示すオンラインポータルに加入者を接続することができる。

上述したＦａａＳシステムおよび方法に関連して、本明細書中に記載されたいくつかの実施形態は、エアロポニック農場および／または垂直農場などの自動農業システムの遠隔制御を提供する。いくつかの実施形態では、遠隔制御が、ＦａａＳフレームワーク内に設けられる。図２８は、本開示の一実施形態によるユーザデバイス２８００および農場制御１６００を含むＦａａＳシステムを示す。

ユーザデバイス２８００は、ＦａａＳシステムの一部であることができ、ユーザデバイス２８００は、たとえば、よく知られているやり方または新規のやり方でインターネットまたはいくつかの他のネットワークを介して、農場制御１６００の要素と通信することを可能にするアプリ、または他のソフトウェア、ハードウェア、および／もしくはファームウェアをそこに有することができる。ユーザデバイス２８００は、説明を簡単にするためにスマートフォン、パーソナルコンピュータ、タブレット、または他のコンシューマデバイスとして本明細書中に記載されているが、いくつかの実施形態では、農場制御１６００などの遠隔システムと通信することができる任意のコンピューティングデバイスが、ユーザデバイス２８００として働くことができる。

ユーザデバイス２８００は、スクリーンまたはタッチスクリーンなどのディスプレイを使用して１つまたは複数のＵＩ要素２８０２～２８１２を表示することができるとともに、タッチスクリーンおよび／または他の入力デバイスを介してユーザから入力を受信することができる。ユーザデバイス２８００は、ユーザ入力に応答して農場制御１６００の農場ＯＳ２８１６へコンフィギュレーションメッセージを送ることができ、および／またはユーザデバイス２８００は、ユーザ入力に応答して、農場ＯＳ２８１６からの情報および／または農場制御１６００の農場画像データベース２８１４をリクエストし、受信することができる。ＦａａＳシステムのいくつかの実施形態は、ＵＩ要素２８０２～２８１２を用いた以下の例示の機能の一部または全部を提供することができる。

たとえば、いくつかの実施形態は、市場機能を含むことができる。市場機能により、ユーザは、他の加入者、慈善団体、学校、組織などの農場を見ることに加えて、利用可能な製品をブラウズし、ユーザの農場を作成または追加することができる。マーケット機能は、農作物／製品が、ユーザの個人の健康にどのように影響し得るかについての素早いヒントをユーザに表示する。市場機能は、追加の従来のマーケティング活動を含んでもよい。

いくつかの実施形態は、農場機能を含むことができる。農場の機能により、ユーザは自分の農場の高レベルなビューを可能にし、たとえば、どの農作物が、次に収穫され、配送されるのか示すとともに、次の２か月にわたってどのくらいすぐに農作物が収穫されるのかを示す。農場機能により、ユーザは、（たとえば、ピンチ移動または他の命令入力で）自分の農場およびより大きいコミュニティの農場を見ることができる。農場機能により、ユーザは、他にも数ある中で、農作物を自分の農場に追加し、慈善のために新しい小区画をコミットすることができる。農場機能により、ユーザは、製品をさまざまなカスタム農場構成および製品ミックスに組み合わせることができる。農場機能により、ユーザは、大量におよび頻繁に購入する場合に、農場の性能および生産高情報を見ることが可能になり得る。

いくつかの実施形態は、スケジュール機能を含み得る。スケジュール機能は、毎週の配送の概要、各配送のステータス（完了、スキップ／寄付、処理中）、自分の農場で現在育成している農作物のステータスをユーザに提供し、（たとえば、ピンチ移動または他の命令入力で）より詳細を見ることができる。スケジュール機能により、ユーザは毎週の配送を素早くスキップすることが可能に得る。ユーザがそうする場合、ユーザは、慈善事業に寄付するか、農作物をコミュニティ市場に追加するかの間で最終的に選択することを促され得る。スケジュール機能により、ユーザは翌月の利回りを手動で設定することが可能になり得る。

いくつかの実施形態は、健康機能を含み得る。健康機能は、ユーザの健康および食事の消費に関するデータおよびデータ視覚化を表示し得る。スケジュール機能により、農場製品をどのように消費しているのか、新しい特定の農作物がユーザの個人の健康にどのように影響を与え得るかをユーザに示すことができる。スケジュール機能は、ユーザの個人の健康ニーズに合わせて自分の農場を改修するようユーザに促すことができる。これは、たとえば、ユーザが収穫した収穫物、および特定の農作物がどのように個人の健康に影響を与え得るかを、平易な言葉、（あいまいな数字、グラフなどを避ける）会話型インターフェースによってユーザに示すために、会話型ユーザインターフェースを用いて行われ得る。スケジュール機能は、ユーザの農場構成をさらに最適化するために、サードパーティのデータを統合することができる。

いくつかの実施形態は、プロファイル機能を含み得る。プロファイル機能は、たとえば、ユーザが選択したパスワードによって保護される名前、配送先住所、引落しカード、請求先住所、電話、電子メールなどの概要を示すプロファイル機能を提供することができる。

いくつかの実施形態は、生産施設機能を含み得る。生産施設機能は、種まき、繁殖、育成、収穫、出荷のためのパッケージング、そしてさらなる農作物のために農場の清浄化および準備を含み得る。これは、顧客の注文および農作物の一貫性または品質指標に基づく性能データまたは指標として示され得る。

いくつかの実施形態は、配信機能を含み得る。配送機能には、収穫およびパッケージングが完了すると、従来の契約配送サービス、または所望の配送半径内で配送に利用される他のサービスを含み得る。

図２９は、本開示の一実施形態によるＦａａＳ環境における農場制御方法２９００を示す。ユーザデバイス２８００および農場ＯＳ２８１６は、ＵＩ要素２８０２～２８１２を用いて行われた入力に基づいて、本明細書に記載された農場システムの制御を行うように農場制御方法２９００を実行することができる。

２９０２において、ユーザデバイス２８００は、その入力デバイス（たとえば、タッチスクリーン、マウス、キーボードなど）からＵＩ要素２８０２～２８１２のうちの１つまたは複数と対話するユーザによって行われた入力を受信することができる。

２９０４において、対話に基づいて、ユーザデバイス２８００は、コンフィギュレーションメッセージまたはアクティブクエリを生成することができる。たとえば、ユーザが、ユーザの小区画に特定の農作物が植えられることを要求するＵＩ要素をクリックした場合、コンフィギュレーションメッセージは、ユーザの要求、植えられる農作物、農作物が植えられる小区画、および／または他の情報を特定する情報が含み得る。いくつかの実施形態では、コンフィギュレーションメッセージは、受動クエリである。

場合によっては、画像または他のデータを取得するために能動クエリが生成される場合がある。加入者は、自分の農作物の成長のタイムラプスおよび静止画（複数の波長）にアクセスすることができる。農場は、１週間に複数回、または１日に複数回、これらの農植物を撮像することができ、そのデータをたった１人の人のサブスクリプションに特に結び付けることができる。

農場全体にわたって、本明細書中に記載したシステムを用いて週に複数回各植物が撮像され得る。各画像は、農場内の特定の場所およびその位置の加入者にリンクされ得る。これらの画像は、画像データベース２８１４に記憶することができる。所与の植物が交換、スキップ、または寄付により「再割り当て」される場合、各画像はその新しいステータスに割り当てられ得る。つまり、各画像は、特定の植物、日付、時間、および適切な加入者およびステータスに関連付けられ得る。さらにまたは代替として、いくつかの実施形態は、同じデータベース２８１４または別の位置に（たとえば、上記したセンサおよび／または他の機器によって集められた）他のデータを格納し、この他のデータを能動クエリへの応答に利用可能にさせることができる。

２９０６において、ユーザデバイス２８００は、コンフィギュレーションメッセージまたはアクティブクエリを農場制御１６００の農場ＯＳ２８１６へ送信することができ、２９０８において、農場ＯＳ２８１６は、コンフィギュレーションメッセージを受信することができる。たとえば、メッセージは、インターネットなどのパブリックネットワーク、プライベートネットワーク、それらの組合せ、または任意の他の通信チャネルを介して送信され得る。いくつかの実施形態では、コンフィギュレーションメッセージは、ユーザデバイス２８００からインターネットを介してＡＷＳクラウドへ、そして農場ＯＳ２８１６へ送信される。

２９１０において、農場ＯＳ２８１６は、コンフィギュレーションメッセージまたは能動クエリを読み取り、その内容に従って農場オペレーションを制御することができる。たとえば、コンフィギュレーションメッセージが、特定のユーザに割り当てられた小区画に特定の農作物を植えるよう指示する情報を含む場合、農場ＯＳ２８１６は、その農作物をその小区画に植えるために（たとえば、本明細書中に記載したような）農場オペレーションを制御することができる。このようにして、本明細書中に説明されるいくつかの実施形態は、アプリまたは他のＵＩを介して遠隔制御された、ユーザ主導の農場制御を実現することができる。

たとえば、農場ＯＳ２８１６は、「新しい」コンフィギュレーションメッセージをその顧客のすでに記憶されている構成と比較することができる。顧客が自分の小区画のための植物を初めて選択するとき、農場ＯＳ２８１６にアクセス可能なメモリにそのオーダための構成が保存され得る。これは、初期化された状態または初期の「そのままの」構成であり、加入者のプロファイルを、どんなタイプの農作物、量、配送のためのスケジュールなどの小区画の詳細にリンクすることができる。加入者が何らかの変更を行うたびに、コンフィギュレーションメッセージが、所望の「なるべき」構成を通信するために送られる。農場ＯＳ２８１６がこのメッセージを受信すると、農場ＯＳ２８１６は、［なるべき］ものを以前に記憶された［そのままの］メッセージとを比較することができる。農場ＯＳ２８１６は、差異を構文解析し、そしてその差異に基づいて加入者の小区画に変更を行う。

新しいコンフィギュレーションメッセージが、新しい農作物または新しい量を含む場合、農場ＯＳ２８１６は、新しい農作物についての種子を植えるように、そして、最終的に収穫とパッケージングのために、ロボットが生産施設（発芽、繁殖、本栽培、終期栽培）内でさまざまな領域からそれらを移動するように、自動種まきロボットをスケジュールするようにグランドコントローラに命令を送ることができる。たとえば、コンフィギュレーションメッセージは、小区画内の農作物ごとに、農作物追加、農作物を見る（タイムラプスまたは静止画）、品質調整、スキップ（チャージしない）、交換、寄付（リストから慈善事業を選ぶ）、販売、削除、および／またはその他のいずれかの選択肢をもたらし得る。

本明細書中に記載した実施形態はいかなる場合でも必ずしも限定されるわけではないが、いくつかの特定の例では、調整された数量の要求は、新しいサブ小区画に植えるという結果になり得るか、または数量またはスケジュールに基づいて、すでに植えられているが割り当てられていないサブ小区画をこの顧客に再割り当てするという結果になり得る。スキップ命令は、スキップされた特定のサブ小区画を農場の別の顧客が利用できるようにする可能性がある。交換命令は、サブ小区画種を欲する他の顧客を選択し、この顧客によって望まれる農作物を有した他の顧客（たとえば、私は、バジルが多すぎて、できれば水菜に交換したい）を選択することができる。寄付命令は、顧客が農作物を寄付するためにリストから慈善事業を選ぶことを可能にする。販売命令は、内部市場にサブ小区画を置き、これにより、加入者が、農作物、数量、および販売可能日を知らせる。削除命令は、使用すると、十分将来の（すでに処理中でない）農作物については、そのような農作物がこの顧客の農場から削除されることを可能にする。

画像に対する能動的クエリ（たとえば、画像データベース２８１４に記憶された最新の写真についての要求）の場合には、農場ＯＳ２８１６は、指定された小区画のすでに取得された写真を取り出し、それらをユーザデバイス２８００に送り戻すことができ、ユーザデバイス２８００は、要求した写真を表示することができる。写真は、小区画ごとに定期的に取得され、画像データベース２８１４に記憶されてもよい。農場ＯＳ２８１６は、その顧客のために特定の画像データベースにアクセスし、（サブ小区画ごとに定期的に撮影される）写真をフォーマットし、それらをＡＷＳクラウドとインターネットを介してアプリに送信することができ、したがって、顧客は、一連の写真を見ることができる。上述したような他の農場の設備および／またはセンサによって集められた他のデータに対する能動クエリは、農場ＯＳ２８１６が要求されたデータを取り出し、表示のためにそのデータをユーザデバイス２８００に送り戻すことで、同様に処理され得る。

これらの命令に従って、農場制御１６００は、農場オペレーション全体を制御することができる。農場制御１６００は、グランドコントローラがフロッグを管理することを可能にするが、「種子を巻いた育成ボードＡおよびＢをポッド２のカラムＸ、ＣＣ４に移動する」などのタスク全体をグランドコントローラに発行してもよい。農場制御１６００は、農作物計画（レシピ）についての非フロッグ自動化も実行することができる。これは、たとえば、農作物／段階ごとのタイミング、農作物／段階ごとのライティングレベルおよびスペクトル、農作物／段階ごとの水条件、農作物／段階ごとのＨＶＡＣ、農作物／段階ごとの栄養レベル、農作物／段階ごとのマイクロバイオーム、農作物／段階ごとの水循環、および／または他のパラメータが含み得る。グランドコントローラは、本明細書中で詳細に説明されるように、ＭａｑＳ（育成ボードおよび／またはライトモジュールの移動）、またはＶａｑＳ（視覚取得システム）のいずれかのモードでフロッグの任務を制御することができる。

図２８の例に戻ると、ユーザデバイス２８００は、ＵＩ要素２８０２～２８１２のうちの１つまたは複数をユーザに提示することができる。ＵＩ要素２８０２～２８１２は、農場制御方法２９００によって提供され得る機能のいくつかの例を示すために、本明細書で概念的に提示されている。特定のＵＩ配置または外観は、ユーザデバイス２８００の説明によって表現または示唆されており、本開示はそれに限定されないことが当業者に理解されよう。

ユーザデバイス２８００は、農場インターフェース２８０２全体を含むことができる。ユーザは、全農場画面を表示するために命令を入力することができる。農場制御方法２９００を実行する際に、ユーザデバイス２８００は、農場ＯＳ２８１６、農場画像データベース２８１４、および／または農場制御１６００の他のコンポーネントから農場データを要求することができる。農場ＯＳ２８１６、農場画像データベース２８１４、および／または農場制御１６００の他のコンポーネントは、要求された農場データで要求に応答することができる。農場インターフェース２８０２全体は、コンテキストを提供するように能動的に育成される全てのさまざまな農作物、および農場の生産能力の全体像を見るために、農場データを使用して、たとえば、ユーザが農場全体を視覚化することを可能にしている。

ユーザデバイス２８００は、あなたの農場インターフェース２８０４を含むことができる。あなたの農場インターフェース２８０４は、農場制御方法２９００を使用してさまざまな農場活動の制御を可能にするいくつかのスクリーンまたはＵＩ要素を含むことができる。

たとえば、これらの要素は、スケジューリング要素２８０６を含むことができる。これは、繰り返されるまたは近づいている活動についての情報が表示および／または変更できるカレンダービューまたは他のビューを提供することができる。たとえば、ユーザは、週または他の時間期間、および／またはそれに関連したデータ（たとえば、サブスクリプション費用）で農作物を見る、所与の時間期間にわたって農作物を追加する、所与の時間期間にわたって選択した慈善事業に農作物を寄付する、所与の時間期間にわたって農作物をスキップする、所与の時間期間にわたって別の加入者との農作物を交換する、所与の時間期間にわたって市場（たとえば、アプリ内）で農作物を販売する、所与の時間期間にわたって農作物を削除する、所与の時間期間にわたって製品の特定の混合および／またはパッケージングを要求するために命令を入力することができる。これらの選択のいずれかを行うと、農場制御方法２９００をトリガすることができ、それによって農場の植え付けおよび／または収穫の活動を変更することができる。代替としておよび／またはさらに、この機能は、以下に説明する変更要素２８１０を作ることによって提供されてもよい。

この要素は、生成要素２８０８を含むことができる。ここで、ユーザは、小区画および／またはその初期特性を確立するために命令を入力することができる。たとえば、ユーザは、小区画に含む１種または複数種の農作物を選択することができる。この選択は、農場制御方法２９００をトリガすることができ、それによって農場の植え付けおよび／または収穫活動を変更することができる。したがって、本明細書中の説明に従って農場内で実行される特定の植え付け、保全、および収穫活動は、農場制御方法２９００の開始時なされたユーザ命令に応答してそのように行われる。

要素は、ユーザが自分の小区画を設定および／または管理することを可能にし得る作成変更要素２８１０を含むことができる。たとえば、ユーザは、小区画が確立された後、量、収穫および／または配達のタイミングの調整後、ならびに／あるいは他の変更後に、農作物またはそのグループを選択して小区画に追加することができる。上記のように、週または他の時間期間、および／またはそれに関連したデータ（たとえば、サブスクリプション費用）で農作物を見る、所与の時間期間にわたって農作物を追加する、所与の時間期間にわたって選択した慈善事業に農作物を寄付する、所与の時間期間にわたって農作物をスキップする、所与の時間期間にわたって別の加入者との農作物を交換する、所与の時間期間にわたって市場（たとえば、アプリ内）で農作物を販売する、所与の時間期間にわたって農作物を削除する、所与の時間期間にわたって製品の特定の混合および／またはパッケージングを要求するためにユーザは命令を入力することができる。生成要素２８０８と同様に、ここに入力される命令は、農場制御方法２９００をトリガし、それによって農場の植え付けおよび／または収穫の活動を変更することができる。したがって、本明細書中の説明に従って農場内で実行される特定の植え付け、保全、および収穫活動は、農場制御方法２９００の開始時になされたユーザ命令に応答して行われる。

要素は、ユーザが農場の自分の小区画および／または他の要素についての情報を取得することを可能にし得る情報入手要素２８１２を含むことができる。たとえば、ユーザは、農作物が植えられたときを与えた場合、たとえば、ｘ日以内の収穫、１００ｇあたりの栄養（カロリー、炭水化物、繊維、ナイアシン、ビタミン）、味、サンプルレシピ、リアルなタイムラプス映像および／または画像（たとえば、農場画像データベース２８１４から）、ならびに製品の３Ｄレンダリングを見ることができる。植物の３Ｄレンダリングは、植物のサブスクリプション購入を考えている加入者に植物を表示するためにアプリ内で使用され得る。このレンダリングは、たとえば、植物に関する栄養および生産性データも表示されている間に回転することができる。誰かが自分の農場内のその小区画に植えることを決定したら、その農作物の成長のタイムラプスビデオ（画像の編集）を見ることができ得る。表示される情報は、農場で入手可能な農作物に基づく、および／またはその他の健康上の懸念や属性に基づく、栄養および健康を改善するための推奨（ある植物を追加するための推奨など）も含む得る。

上記のプロセスの多くはユーザ命令に応答して実行されるが、ＦａａＳシステムの一部の活動は、自動化される場合があることに留意されたい。たとえば、ユーザデバイス２８００および農場ＯＳ２８１６は、それらの間で定期的または時々ステータスを更新することができる。たとえば、農場ＯＳ２８１６は、ＵＩが配送スケジュール、週間スケジュールなどに関する最新のデータを有し、ルーチン項目についてユーザに応答するように、各小区画のステータスをユーザデバイス２８００にルーチンで更新させることができる。農場内の植物のステータスに応じて、それらのイベントは農場ＯＳ２８１６のイベントバスに配置される。加入者によって必要とされるときにＵＩに更新された情報が準備されているように、定期的に、農場ＯＳ２８１６およびユーザデバイス２８００は、交換トークンを共有する。

別の自動化された例として、農場ＯＳ２８１６は、収穫／パッケージ化された製品を集荷し、それらをスケジュール通りに顧客の場所に配送するために配送サービスに連絡することができ、またはオンサイトに同じ場所にある場合は顧客施設の後処理に統合することができる。農場ＯＳ２８１６は、育成ボードの各位置にある各植物のステータスを認識することができる。このステータスは、植物の種類、植えた時期、収穫予定時期、加入者情報、およびステータスを含む得る。スケジュールされると、農場ＯＳ２８１６の生産実行部は、加入者、技術ライセンスの顧客、または他の受取人ごとに、どの植物が収穫され、洗浄され、パッケージングされる予定であるかを決定することができる。この情報のサブセットは、予定された集荷および配達についての準備のために準備配達サービスに提供され得る。予定された日がくると、農場ＯＳ２８１６、したがって、農場の設備によって生産が実行され、植物は、収穫され、洗浄され、配送または集荷のためにパッケージングされ得る。集荷が行われると、加入者は、ユーザデバイス２８００のＵＩ要素を介して配達が進行中であることを知らされ得る。

図３０は、本開示の一実施形態によるコンピューティングデバイス３０００を示す。たとえば、コンピューティングデバイス３０００は、ユーザデバイス２８００、ならびに／あるいは農場ＯＳ２８１６および農場制御１６００を提供する１つまたは複数のコンピュータとして機能することができる。説明を簡単にするために単一のコンピューティングデバイス３０００が示されているが、例示的なコンピューティングデバイス３０００によって与えられるコンポーネントおよび機能は、物理デバイスは、複数の物理デバイスの間に広がっていてもよく（たとえば、ネットワークを介して通信しているユーザデバイスおよび農場制御デバイス）、これらの物理デバイスはそれぞれ、説明されたコンポーネントおよび機能の一部または全部を個々にまたは共有機能で有してもよい。

コンピューティングデバイス３０００は、コンパイルされた命令により得られるソフトウェアアプリケーションを実行する任意の電子デバイス上で実現され得、限定するものではないが、パーソナルコンピュータ、サーバ、スマートフォン、メディアプレーヤ、電子タブレット、ゲームコンソール、電子メールデバイスなどを含む。いくつかの実施では、コンピューティングデバイス３０００は、１つまたは複数のプロセッサ３００２と、１つまたは複数の入力デバイス３００４と、１つまたは複数のディスプレイ装置３００６と、１つまたは複数のネットワークインターフェース３００８と、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体３０１０とを含むことができる。これらの各構成要素は、バス３０１２によって結合され得、いくつかの実施形態では、これらのコンポーネントは、複数の物理的な場所に分散され、ネットワークによって結合されてもよい。

ディスプレイ装置３００６は、任意の知られているディスプレイ技術であってもよく、限定するものではないが、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）または発光ダイオード（ＬＥＤ）技術を使用したディスプレイ装置を含む。プロセッサ３００２は、任意の知られているプロセッサ技術を使用することができ、限定するものではないが、グラフィックプロセッサおよびマルチコアプロセッサを含む。入力デバイス３００４は、任意の知られている入力デバイス技術であってもよく、限定するものではないが、キーボード（仮想キーボードを含む）、マウス、トラックボール、およびタッチセンシティブパッドまたはディスプレイを含む。バス３０１２は、任意の知られている内部または外部バス技術であり得、限定するものではないが、ＩＳＡ、ＥＩＳＡ、ＰＣＩ、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ、ＮｕＢｕｓ、ＵＳＢ、Ｓｅｒｉａｌ ＡＴＡ、またはＦｉｒｅＷｉｒｅを含む。いくつかの実施形態では、バス３０１２によって結合されているように示されている一部または全部のデバイスは、物理バスによって互いに結合されず、たとえばネットワーク接続によって互いに結合されてもよい。コンピュータ可読媒体３０１０は、実行のためにプロセッサ３００２に命令を与えることに関与する任意の媒体であり得、限定するものではないが、不揮発性記憶媒体（たとえば、光ディスク、磁気ディスク、フラッシュドライブなど）、または揮発性記憶媒体を含むメディア（例：ＳＤＲＡＭ、ＲＯＭなど）を含む。

コンピュータ可読媒体３０１０は、オペレーティングシステム（たとえば、Ｍａｃ ＯＳ（登録商標）、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）、Ｌｉｎｕｘ（登録商標））を実施するためのさまざまな命令３０１４を含み得る。オペレーティングシステムは、マルチユーザ、マルチプロセッシング、マルチタスキング、マルチスレッディング、リアルタイムなどであってもよい。オペレーティングシステムは、基本的なタスクを実行することができ、限定するものではないが、入力デバイス３００４からの入力を認識すること、出力をディスプレイ装置３００６に送ること、コンピュータ可読媒体３０１０上のファイルおよびディレクトリを追跡し続けること、直接またはＩ／Ｏコントローラを介して制御できる周辺機器（ディスクドライブ、プリンタなど）を制御すること、ならびにバス３０１２上のトラフィックの管理を含む。ネットワーク通信命令３０１６は、ネットワーク接続（たとえば、ＴＣＰ／ＩＰ、ＨＴＴＰ、イーサネット（登録商標）、テレフォニーなどの通信プロトコルを実施するためのソフトウェア）を確立および維持することができる。

ＵＩ機能３０１８は、上述のようにＵＩ要素２８０２～２８１２を提供することができる。農場ＯＳ機能３０２０は、上述した農場ＯＳ２８１６の機能を提供することができる。アプリケーション３０２２は、本明細書中に記載したプロセスおよび／または他のプロセスを使用するまたは実施するアプリケーションであってもよい。いくつかの実施形態では、さまざまなプロセスがオペレーティングシステム３０１４で実施され得る。

説明された特徴は、データ記憶システムからデータおよび命令を受信し、データ記憶システム、少なくとも１つの入力デバイス、および少なくとも１つの出力デバイスにデータおよび命令を送信するように結合された少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサを含むプログラム可能なシステム上で実行可能であり得る１つまたは複数のコンピュータプログラムにおいて実現されてもよい。コンピュータプログラムは、あるアクティビティを実行する、またはある結果をもたらすためにコンピュータで直接的または間接的に使用できる命令のセットである。コンピュータプログラムは、コンパイルされた言語または解釈された言語を含む任意の形式のプログラミング言語（たとえば、Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ－Ｃ、Ｊａｖａ（登録商標））で記述でき、それは、スタンドアロンプログラムとして、またはモジュール、コンポーネント、サブルーチン、またはコンピューティング環境での使用に適した他の単位として含む任意の形式で展開され得る。

命令プログラムの実行に適したプロセッサは、例として、汎用マイクロプロセッサと専用マイクロプロセッサの両方、および任意の種類のコンピュータの単独のプロセッサ、あるいは複数のプロセッサまたはコアのうちの１つを含み得る。概して、プロセッサは、読み取り専用メモリ、またはランダムアクセスメモリ、あるいはその両方から命令およびデータを受け取ることができる。コンピュータの必須要素には、命令を実行するためのプロセッサと、命令およびデータを記憶するための１つまたは複数のメモリとが含まれ得る。概して、コンピュータは、データファイルを記憶するための１つまたは複数の大容量記憶デバイスを含む、またはそれと通信するように動作可能に結合され、そのようなデバイスは、内蔵ハードディスクおよびリムーバブルディスクなどの磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスクを含む。コンピュータプログラム命令およびデータを有形に具現化するのに適した記憶デバイスは、たとえば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）、およびフラッシュメモリデバイスなどの半導体メモリデバイス、内蔵ハードディスクおよびリムーバブルディスクなどの磁気ディスク、光磁気ディスク、ならびにＣＤ－ＲＯＭおよびＤＶＤ－ＲＯＭディスクなどを含むあらゆる形態の不揮発性メモリを含むことができる。プロセッサおよびメモリは、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって補完され得る、または組み込まれ得る。

ユーザとの対話を提供するために、これらの機能は、ユーザに情報を表示するためのＬＥＤまたはＬＣＤモニタなどのディスプレイデバイスと、ユーザがコンピュータに入力を与えることができるマウスまたはトラックボールなどのキーボードおよびポインティングデバイスとを備えたコンピュータ上で実現され得る。

これらの機能は、データサーバなどのバックエンドコンポーネントを含む、またはアプリケーションサーバやインターネットサーバなどのミドルウェアコンポーネントを含む、またはグラフィカルユーザインターフェースまたはインターネットブラウザを有するクライアントコンピュータなどのフロントエンドコンポーネント等、あるいはそれらの任意の組合せを含むコンピュータシステムで実現され得る。システムの構成要素は、通信ネットワークなどのデジタルデータ通信の任意の形式または媒体によって接続され得る。通信ネットワークの例には、たとえば、電話ネットワーク、ＬＡＮ、ＷＡＮ、およびインターネットを形成するコンピュータおよびネットワークが含まれる。

コンピュータシステムは、クライアントおよびサーバを含む場合がある。通常、クライアントとサーバは、互いに離れていてもよく、典型的にはネットワークを介して対話する。クライアントとサーバの関係は、それぞれのコンピュータ上で実行する、相互にクライアントとサーバの関係を有するコンピュータプログラムによって生じ得る。

開示された実施形態の１つまたは複数の特徴またはステップは、ＡＰＩおよび／またはＳＤＫを用いて実現されるものとして上で具体的に説明された機能に加えて、ＡＰＩおよび／またはＳＤＫを用いて実現され得る。ＡＰＩは、呼び出しアプリケーションと、サービスを提供する、データを提供する、または操作または計算を実行する他のソフトウェアコード（たとえば、オペレーティングシステム、ライブラリルーチン、関数）との間で渡される１つまたは複数のパラメータを定義することができる。ＳＤＫは、ＡＰＩ（または複数のＡＰＩ）、統合開発環境（ＩＤＥ）、ドキュメント、ライブラリ、コードサンプル、およびその他のユーティリティを含み得る。

ＡＰＩおよび／またはＳＤＫは、ＡＰＩおよび／またはＳＤＫ仕様ドキュメントで定義された呼び出し規則に基づいてパラメータリストまたは他の構造を介して１つまたは複数のパラメータを送信または受信するプログラムコード内の１つまたは複数のコールとして実現され得る。パラメータは、定数、キー、データ構造、オブジェクト、オブジェクトクラス、変数、データ型、ポインター、配列、リスト、または別のコールであり得る。ＡＰＩおよび／またはＳＤＫのコールおよびパラメータは、任意のプログラミング言語で実現され得る。プログラミング言語は、ＡＰＩおよび／またはＳＤＫをサポートする関数にアクセスするためにプログラマーが使用するボキャブラリおよびコール規約を定義することができる。

いくつかの実施では、ＡＰＩおよび／またはＳＤＫのコールは、入力機能、出力機能、処理機能、電力機能、通信機能などのアプリケーションを実行しているデバイスの機能をアプリケーションに報告することができる。

以上、さまざまな実施形態を説明してきたが、これらは、例によっておよび非限定によって提示されたものであることを理解されたい。本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態および詳細のさまざまな変更がなされてもよいことは、当業者に明らかであろう。実際、上記の説明を読めば、代替実施形態をどのように実現するのかは当業者には明らかであろう。たとえば、説明したフローから他のステップが設けられてもよく、ステップが削除されてもよく、他の構成要素が、説明したシステムに追加されても、またはシステムから削除されてもよい。したがって、他の実施は、以下の特許請求の範囲内にある。

さらに、機能および利点を強調する図は、例示のためだけに示されていることを理解されたい。開示された方法論およびシステムは、示されたもの以外のやり方で利用できるようにそれぞれ十分に柔軟であり構成可能である。

「少なくとも１つ」という用語は、本明細書、特許請求の範囲、および図面においてしばしば使用され得るが、「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、「ｓａｉｄ」などの用語も、明細書、特許請求の範囲、および図面において「少なくとも１つ」または「前記少なくとも１つ」を意味する。

最後に、米国特許法第１１２条（ｆ）によって解釈されるのは明示的な文言「ｍｅａｎｓ ｆｏｒ」または「ｓｔｅｐ ｆｏｒ」を含むクレームだけであることが出願人の意図である。「～のための手段」または「～のためのステップ」という語句を明示的に含まないクレームは、米国特許法に基づいて解釈されるべきではない。

Claims (20)

1. 少なくとも１つの育成エリアを定め、前記少なくとも１つの育成エリア内で複数の垂直植物育成構造を支持するように構成されたフレームと、前記垂直植物育成構造ごとに植物の茎が現れる育成表面積を定める平面が前記フレームに対して垂直に向けられるようになっており、
   前記少なくとも１つの育成エリア内に農作物を植える、前記少なくとも１つの育成エリア内で前記農作物を維持する、前記少なくとも１つの育成エリア内で前記農作物を収穫する、またはその組合せをするように構成された少なくとも１つの農業設備と、
   少なくとも１つのネットワークと通信する少なくとも１つのプロセッサを含む制御システムと、を備え、前記少なくとも１つのプロセッサは、前記少なくとも１つのネットワークを介して遠隔コンピューティングデバイスからコンフィギュレーションメッセージを受信し、前記コンフィギュレーションメッセージの内容に従って前記少なくとも１つの農業設備を自動制御するように構成されている、
   自動垂直農業システム。
2. 前記遠隔コンピューティングデバイスは、ユーザに関連付けられ、
   前記制御システムは、前記ユーザに前記少なくとも１つの育成エリアの一部を割り当てるようにさらに構成され、
   前記少なくとも１つのプロセッサは、前記ユーザに割り当てられた前記少なくとも１つの育成エリアの前記一部を操作するように前記コンフィギュレーションメッセージの内容に従って前記少なくとも１つの農業設備を自動制御するように構成されている、
   請求項１に記載のシステム。
3. 前記少なくとも１つの育成エリア内の前記農作物についてのデータを取り込むように構成された少なくとも１つのセンサをさらに備え、前記少なくとも１つのプロセッサは、前記少なくとも１つのネットワークを介して前記遠隔コンピューティングデバイスへ前記少なくとも１つの育成エリア内の前記農作物についての前記データを送信するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
4. 前記遠隔コンピューティングデバイスの回路によって実行されるときに、前記遠隔コンピューティングデバイスに、前記コンフィギュレーションメッセージを開始するユーザインターフェースを与えさせる命令を記憶する非一時的なコンピュータ可読媒体をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
5. 前記少なくとも１つの農業設備は、
   前記フレームに結合され、前記少なくとも１つの育成エリアを照明するように構成された少なくとも１つのライト、
   前記フレームに結合され、前記少なくとも１つの育成エリアへおよび前記少なくとも１つの育成エリアから液体を供給するように構成された少なくとも１つの液体導管、
   前記フレームに結合され、前記少なくとも１つの育成エリアへおよび前記少なくとも１つの育成エリアから気体を供給するように構成された少なくとも１つの気体導管、ならびに
   前記フレームの上部側に配設され、前記フレームによって移動可能に支持された少なくとも１つのロボット、のうちの少なくとも１つを含み、前記フレームの前記上部側は、前記少なくとも１つの育成エリアの上方であり、前記ロボットは、前記ロボットが前記少なくとも１つの育成エリアの上方で前記少なくとも１つの育成エリアを横切るように移動可能であるように移動可能に支持され、前記少なくとも１つのロボットは、前記複数の垂直植物育成構造を操作するように構成された少なくとも１つのツールを備える、
   請求項１に記載のシステム。
6. 前記少なくとも１つのツールは、
   複数のスペースのうちの少なくとも１つの中に、前記複数のスペースのうちの前記少なくとも１つから外に、または前記複数のスペースのうちの前記少なくとも１つのうちのあるものから前記複数のスペースのうちの少なくとも１つの別のものへ、前記少なくとも１つのコームまたは少なくとも１つのパックモジュールを移動させるように構成されているツールと、
   少なくとも１つのセンサと、ここにおいて、前記少なくとも１つのプロセッサは、前記少なくとも１つのセンサからセンサデータを受信し、前記センサデータおよび前記コンフィギュレーションメッセージの前記内容に基づいて照明、液体流、気体流、およびロボット動作の少なくとも１つを制御するように構成されており、
   前記複数の垂直植物育成構造のうちの少なくとも１つを把持する、持ち上げる、および降ろすように構成された爪と、
   清浄化ツールと、
   種まきツールと、
   施設建設ツールと、
   ライト移動ツールと、
   流体移動ツールと、
   刈り込みツールと、
   手入れツールと、
   受粉ツールと、
   収穫ツールと、
   のうちの少なくとも１つを含む、請求項５に記載のシステム。
7. 前記複数の垂直植物育成構造のうちの少なくとも１つをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
8. 前記少なくとも１つの垂直植物育成構造は、たった１つのパックモジュールを受容するようにそれぞれ構成された複数のスペースを定める育成モジュールまたは垂直コームフレームを含む、請求項７に記載のシステム。
9. 前記複数のスペースのうちの少なくとも１つに配設された少なくとも１つのパックモジュールをさらに備える、請求項８に記載のシステム。
10. 前記少なくとも１つのパックモジュールは、内部に配設された植物育成媒体を含む成長パックモジュール、内部に配設された少なくとも１つのセンサを含むセンサパックモジュール、およびスペーサパックモジュールのうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載のシステム。
11. 前記植物育成媒体内に配設された少なくとも１つの植物をさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記少なくとも１つのプロセッサは、前記少なくとも１つのセンサからセンサデータを受信し、前記センサデータおよび前記コンフィギュレーションメッセージの前記内容に基づいて照明、液体流、気体流、およびロボット動作の少なくとも１つを制御するように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
13. 前記少なくとも１つのプロセッサは、各ロボットに配設されたプロセッサ、前記フレームと同じ施設内に設置されたプロセッサ、およびクラウドベースのプロセッサのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。
14. 前記少なくとも１つの育成エリアは、前記垂直植物育成構造における植物の根側が、前記エリアのうちの第１のエリア内に配設され、前記垂直植物育成構造における前記植物の葉側が前記エリアのうちの第２のエリア内に配設されるように、垂直植物育成構造ごとに２つのエリアを含む、請求項１に記載のシステム。
15. 少なくとも１つのネットワークと通信する少なくとも１つのプロセッサを含む制御システムによって、前記少なくとも１つのネットワークを介して遠隔コンピューティングデバイスからコンフィギュレーションメッセージを受信することと、
    前記制御システムによって、前記コンフィギュレーションメッセージの内容に従って少なくとも１つの農業設備を自動制御することと、を含み、ここにおいて、前記少なくとも１つの農業設備は、少なくとも１つの育成エリアを定めるとともに前記少なくとも１つの育成エリア内で複数の垂直植物育成構造を支持するように構成されたフレーム内で、前記垂直植物育成構造ごとに植物の茎が現れる育成表面積を定める平面が前記フレームに対して垂直に向けられるように、前記制御に応じて、前記少なくとも１つの育成エリア内に農作物を植える、前記少なくとも１つの育成エリア内で前記農作物を維持する、前記少なくとも１つの育成エリア内で前記農作物を収穫する、またはその組合せをするように構成されている、
    自動農場制御方法。
16. 前記遠隔コンピューティングデバイスは、ユーザに関連付けられ、
    前記制御システムによって、前記ユーザに前記少なくとも１つの育成エリアの一部を割り当てることをさらに含み、
    前記コンフィギュレーションメッセージの前記内容に従った少なくとも１つの農業設備の前記自動制御は、前記ユーザに割り当てられた前記少なくとも１つの育成エリアの前記一部を操作する、
    請求項１５に記載の方法。
17. 少なくとも１つのセンサによって、前記少なくとも１つの育成エリア内の前記農作物についてのデータを取り込むことと、
    前記制御システムによって、前記少なくとも１つのネットワークを介して前記遠隔コンピューティングデバイスへ前記少なくとも１つの育成エリア内の前記農作物についての前記データを送信することと、
    をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
18. 前記遠隔コンピューティングデバイスに、前記コンフィギュレーションメッセージを開始するユーザインターフェースを与えさせることをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
19. 前記自動制御することは、
    前記制御システムによって、前記フレームに結合され、前記少なくとも１つの育成エリアを照明するように構成された少なくとも１つのライトによる照明を自動制御することと、
    前記制御システムによって、前記フレームに結合され、前記少なくとも１つの育成エリアへおよび前記少なくとも１つの育成エリアから液体を供給するように構成された少なくとも１つの液体導管を通る液体流を自動制御することと、
    前記制御システムによって、前記フレームに結合され、前記少なくとも１つの育成エリアへおよび前記少なくとも１つの育成エリアから気体を供給するように構成された少なくとも１つの気体導管を通る気体流を自動制御することと、
    前記制御システムによって、前記フレームの上部側に配設され、前記フレームまたは別のフレームによって移動可能に支持された少なくとも１つのロボットの動作を自動制御することと、を含み、ここにおいて、前記フレームの前記上部側は、前記少なくとも１つの育成エリアの上方であり、前記ロボットは、前記ロボットが前記少なくとも１つの育成エリアの上方で前記少なくとも１つの育成エリアを横切るように移動可能であるように移動可能に支持され、前記少なくとも１つのロボットは、前記複数の垂直植物育成構造を操作するように構成された少なくとも１つのツールを備える、請求項１５に記載の方法。
20. 前記少なくとも１つの育成エリアは、前記複数の垂直植物育成構造のうちの少なくとも１つをさらに備え、
    少なくとも１つの前記垂直植物育成構造は、内部に配設された植物育成媒体を含む成長パックモジュール、内部に配設された少なくとも１つのセンサを含むセンサパックモジュール、およびスペーサパックモジュールのうちの少なくとも１つを含む複数のパックモジュールのうちのたった１つのパックモジュールを受容するようにそれぞれ構成された複数のスペースを定める育成モジュールまたは垂直コームフレームを含み、
    前記制御システムによって、少なくとも１つのセンサからセンサデータを受信することと、前記センサデータおよび前記コンフィギュレーションメッセージの前記内容に基づいて照明、液体流、気体流、およびロボット動作の少なくとも１つを制御することと、をさらに含む、
    請求項１５に記載の方法。

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