JPH03228607A - 苗の分割移植装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は植物工場などで用いられる苗の分割移植システ
ムおよび分割移植装置に関する。

（従来の技術） 従来、植物の苗を分割移植する作業は人手により行われ
ていた。ある程度成長した苗（以下、成苗と省略する）
を節と呼ばれる葉が分岐する位置の上でカッタ・はさみ
等を用いて切断し、これを寒天や繊維などでできた培地
に植え付けていた。

このような作業は非常に単純な作業の繰返しのため、大
量の苗を育成するためには長時間を必要とし、作業者に
かかる負担も大きかった。さらに、苗の生産は無菌環境
で行う必要があった。

また、野菜や花などの植物のニーズは多くの品種を季節
を問わす求められている。この要求に答えるため、植物
を環境管理が可能な工場で生産する研究が行われている
。

（発明が解決しようととする課題） 工場で植物を生産する場合、常に出荷できる状態を作る
ため、苗の分割作業は随時行う必要がある。そこで、こ
の工場内における植物の生産は、従来のような人手によ
る苗の分割移植では作業時間なとの問題から、生産性が
悪くなる。また、工場内に作業者か出入りすると雑菌を
持込みやすく、苗か発病したり、さらには培地にかびか
生えて苗が死んでしまうことかある。

そこで作業者はなるべく苗と接触することがないように
苗の分割移植の自動化か求められる。

しかし、従来の技術では、苗自身が非常に弱いため、こ
れを潰さずに把持することか難しいなど既公的な問題に
加え、苗という対象が余りにも固体差を多く有し、画一
的な装置の制御では、効率のよい分割ができなかった。

これは葉の成長方向に規則性がなく、苗の分割点の決定
か機械的な方法では非常に難しいなとの問題点かあった
。

本発明は上述のような問題点を解決するためになされた
ものであり、不確定な形状を有した植物の苗を精度よく
、かつ自動的に分割移植するシステムと分割移植装置を
提供する。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 植物の苗の分割移植を行うための苗の分割移植システム
において、植物の苗を順次供給する供給装置と、この搬
送手段により送られてきた苗の有無および特徴を認識し
て、苗の特徴から０個以上の切断位置を検出する認識装
置と、この認識手段により検出された切断位置を切断す
る切断機構と、これにより分割された苗の移植する機構
とを具備した分割移植装置とを備えた苗の分割移植シス
テムである。

また請求項２記載の分割移植装置は、植物の苗を把持す
る把持機構と、上記把持機構が使用していない時には把
持機構の把持部位の周辺より退避可能でかつ植物の苗を
切断可能な切断機構とを一体的に設けたものである。

また請求項３記載の分割移植装置は、苗の種類によって
苗の軸方向に対する切断角度を任意に変更・設定するこ
とが可能な自由度を有するような駆動機構を設けたもの
である。

また、請求項４記載の苗の分割移植システムは、切断機
構を洗浄する洗浄機構と、洗浄後に切断機構を滅菌する
消毒機構とを具備した洗浄装置を有するものである。

（作用） 以上のように苗の分割移植システムを構成することで、
不定形の成苗の形状を認識装置で検出し、分割すべき切
断点を計測する。この計測結果を分割移植装置に転送し
、苗の分割・移植を行う。

このとき苗を自動的に供給する供給装置を設けることで
苗の自動化を実現できる。

さらに、このような苗の分割移植システムなどに用いる
分割移植装置では、苗を移植したり分割のときに苗を保
持と苗を切断部を移植したり分割のときに苗を保持する
ための把持機構と苗を切断する切断機構とを一体化して
設けることにより、装置の小形化・合理化か図れる。

さらにまた、苗の移植に関しては苗の切断面の角度か移
植後の苗の成長に大きく影響する。この苗の切断角度の
最適値は苗の種類により微妙に異なる上、苗の形状が不
確定なので、たとえ切断機構に角度を設けたとしても苗
の茎が曲がっていると、苗を最適角度で切断することは
できない。そのため、苗を最適な角度で切断するため苗
の軸方向に合わせて自由に切断角を変更可能な自由度と
駆動機構とを切断機構に設けた。

また、分割・移植作業を長時間に行うと、把持部位や切
断するための刃が苗からでる液体により汚れ、把持や切
断に不都合をきたす。そこで所定時間間隔または所定本
数、さらには苗の種類の変更時に把持機構の把持部位と
切断機構の切断部位を洗浄することにより、把持部位や
切断機構の切断部位の汚れを防止し、また苗の病原菌な
どの繁殖を防ぐ。

（実施例） 以下に本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の第１の実施例である。トレイをキャリ
ア（ｌａ）に載置して、搬送路（ｌ　ｂ）上を搬送可能
な搬送装置（１）が育苗室（２）とトレイ保管部（８）
との間に往復可能に設けられている。育苗室（２）とト
レイ保管部（８）との間に設けられた搬送路（１ｂ）の
中間に苗を移植するための移植ステーション（３）が設
けられている。トレイ保管部（８）は培地たけか準備さ
れたトレイ（以下、移植トレイと省略する。）（ａ）を
待機させ、必要に応して移植トレイ（ａ）をキャリア（
１ａ）へ移載可能に設けられている。

移植ステーション（３）は、移植テーブル（４）認識装
置（５）、分割移植装置（以下は移載装置と省略する）
（６）および洗浄装置（７）とから構成されている。移
植テーブル（４）は２つのトレイ載置部（４ａｌ、　（
４ｂ）が設けられており、その２つのトレイ載置部（４
ａ）、　（４ｂ）はキャリア（１ａ）が搬送路（１ｂ）
の所定位置にあるときトレイ載置部（４ａ）、　（４ｂ
）　　とキャリア（ｌａ）との間てトレイの移載が双方
向に可能な移載機構（４Ｃ）が設けられている。

認識装置（５）は、３軸の直交ロボット（５ａ）と、そ
のアームの先端に設けられた認識部（５ｂ）から構成さ
れる。また、この認識部（５ｂ）は第２図に示すように
レーザ発振器（５ｂ−１）と、このレーザ発振器（５ｂ
−１）より発振されたレーザ光の光軸上に設けられたガ
ルバノミラ−（５ｂ−２）と、撮像装置（５ｂ−３）と
から構成されている。

移植装置（６）は、６軸の多関節ロボット（６ａ）と、
その手首機構の先に設けられた移植ハンド（６ｂ）とか
ら構成される。移植ハンド（６ｂ）は第３図に示すよう
に苗を把持するグリッパ（６ｂ−１）と、このグリッパ
（６ｂ−１）の下部に摺動自在に設けられたカッタ（６
ｂ−２１から構成されている。また、グリッパ（６ｂ−
１）の開閉およびカッタ（６ｂ−２）の駆動、および摺
動はワイヤ（６ｂ−３１で操作され、駆動機構は多関節
ロボット（６ａ）の移植ハンド（６ａ）以外の図示しな
い位置に別に設けられる。

洗浄装置（７）は第１図および第４図に示すように移植
テーブル（４）のテーブル面上に設けられた二つの水槽
（７ａ）、　（７ｂ）からなり、水槽（７ａ）には超音
波発振器（７ｃ）が取り付けられている。

さらに、これらの搬送装置（１）、認識装置（５）移植
装置（６）および洗浄装置（７）を制御可能な図示しな
い制御部が各装置に接続されている。

以下の本発明の作用を第１の実施例を用いて説明する。

育苗室（２）で育成されている苗がある程度成長すると
、この成長した苗（以下、成苗と省略する）の分割を行
う。このとき本実施例の装置を駆動させる。成苗の植わ
っているトレイ（以下、成苗トレイと省略する）（ｂ）
を搬送装置（１）のキャリア（１ａ）へ移載され、成苗
トレイ（ｂ）は移植ステーション（３）まで搬送路（１
ｂ）を通り搬送される。成苗トレイ（ｂ）か移植ステー
ション（３）まで搬送されると、移植テーブル（４）側
に設けられた移載機構（４Ｃ）がキャリア（１ａ）より
成苗トレイ（ｂｌ　を移植テーブル（４）のトレイ載置
部（４ａ）に移載する。成苗トレイ（ｂ）　がトレイ載
置部（４ａ）に移載されると、キャリア（１ａ）はトレ
イ保管部（８）へ移動する。ここでキャリア（１ａ）は
移植トレイ（ａ）を転載され、再び移植ステーション（
３）まで移動して、移植トレイ（ａ）を移植テーブル（
４）のもう一つのトレイ載置部（４ｂ）へ移載させる。

次に成苗トレイ（ｂ）が載置されると、制御部（８）は
認識装置（５）に認識指令を送る。これを受信した認識
装置（５）は所定のプログラムにしたがって成苗トレイ
（ｂｌ　に植えられた苗の形状の認識を開始する。

これは以下の手順て行われる。まず、３軸直交ロボツト
（５ａ）により認識部（５ｂ）を形状を検出する苗の近
傍まで接近させる。次に認識部（５ｂ）のレーザ発振器
（５ｂ−１）を発振させ、射出されたレーザ光をガルバ
ノミラ−（５ｂ−２）により走査する。走査されたレー
ザ光の反射光を撮像素子（５ｂ−３）により検出する。

次に３軸直交ロボツト（５ａ）を徐々に上下に所定量駆
動させ、再びレーザ光の走査を行う。

これを所定高さ分だけ繰り返すことにより、３次元情報
を含んだ２次元画像を得る。制御部はこの画像より苗の
特徴点を検出するわけである。

ここで特徴点の検出方法の一例をさらに詳細に説明する
。植わっている苗の高さ方向に対して所定の間隔てレー
ザ光を走査して、その反射光を撮像素子（５ｂ−３）に
より第２図（ａ）のように検出する。ここで反射光が所
定の長さ以上連続している点列は、葉の部分または茎と
葉が重なった部分である。そこでこの所定の長さ以上連
続している点列か１つもない走査線上にある反射点列、
例えば、ａｌ、　ａ２．　ａ３．　ａ４は茎の部分であ
る。そこで第２図（ｂ）に示すようにこの茎を示す反射
点列の間を補間して、予想される茎の軸方向を求め、こ
の予想される軸方向から所定の幅をもってさらに細かく
走査を行う。こうして得られた２次元像を第２図ｆｃ）
に示す。この図から走査線上に１つしか所定の長さ以下
の反射点列がなく、かつ上下の反射点列との連続性があ
る反射点列を茎と判別し、それ以外の部分は節きする。

こうして求められた茎部分Ｄ１．０２．　Ｄ３．　Ｄ４
に対してそれぞれ切断点を求める。各節部分の切断点の
検出方法は同しであるので、ここでは茎部分Ｄｉの切断
点検出のみを説明する。

ます、茎部分Ｄ１の長さｌを求める。ここで問題になる
のは茎部分Ｄ１の長さｌが移植装置（６）の機械的な把
持・切断に必要な空間以上あるか確認しなければならな
い。ここで長さｌか長さしより小さい場合は茎部分Ｄ１
は切断不可能として、茎部分Ｄ２の行う。

次に茎部分Ｄ２の長さ１と予め定められた長さしとを比
較する。ここでＤ２の長さ１は長さしより大きいので、
Ｄ２をｎ−ｍの比で分割する。この分割した点を把持す
る点とする。把持する点と切断位置は移植装置（６）の
グリッパ（６ｂ−１）とカッタ（６ｂ−２）との相対的
位置が固定しいるので、把持点が定まると機械的に切断
点も定まる。

このようにして順次茎部分Ｄ１から茎部分Ｄ４を検査し
、切断点を定めていく。切断点は通常０点から３点程度
であるが、これは苗の成長によって異なるので画一的で
はない。

こうして検出された切断点はデータとして記憶され、制
御部は分割移植指令を移植装置（６）に指令する。この
指令を受信した移植袋ａ（６）は、この切断点を苗の上
方にあるデータから順次呼出し、分割・移植を開始する
。

これは以下の手順で行われる。まず、多関節ロボット（
５ａ）の移植ハンド（６ｂ）を切断するべき苗の近傍に
移動させる。続いて、移植ハンド（６ｂ）を駆動させ、
グリッパ（６ｂ−１）が把持点を把持するようにする。

ここでグリッパ（５ｂ−１）により茎を把持する際は、
その下部に設けられたカッタ（６ｂ−２）はグリッパ（
６ｂ−１）の把持部位より後退させておく。次にカッタ
（６ｂ−２）を摺動させ、そのまま切断を行う。

切断後、多関節ロボット（６）を駆動し、移植トレイ（
ａ）の指定された培地に移植を行う。この際にもカッタ
（６ｂ−２）は移植の障害にならないようにグリッパ（
６ｂ−１）の把持部位より後退しておく。次に成苗の２
番目の切断点を呼出し、移植トレイ（ａ）側の移植を行
う培地を変更して分割・移植を行う。

ここで切断について説明する。苗の分割移植は水平に切
断したときよりやや角度をつけて切断したほうが、移植
後の成長か良好となる。そこで移植装置（６）に苗の軸
方向に対して角度をつけて切断することが可能な機構と
、制御を設けである。

まず、苗の種類が予め判別されている場合、最初から切
断角度を固定しておけばよい。しかし、実際に苗の茎は
常に垂直に伸びているのではなく、不規則に曲がってい
る。この曲がりに合わせて切断面を作る必要がある。そ
こで移植装置（６）は位置制御のための３自由度と切断
角度を制御するための３自由度との合わせて６自由度を
持たせることによって、認識装置（５）によって計測し
た３次元の形状に合わせて、軸方向に対する所定角度で
切断を行うための姿勢の調整を行う。これは軸方向のベ
クトルを法線ベクトルとする平面を検出して、水平面に
対しての調整量を演算し、これに苗による所定の角度を
加えて移植ハンド（６ｂ）の姿勢を制御してやればよい
。

ここでふたたび説明をシステムの作用について戻す。制
御部は移植した苗の本数をカウントし、移植トレイ（ａ
）側に用意した培地数と同し数の移植を行うと、移植ス
テーション（３）は移植トレイ（ａ）を搬送路（１ｂ）
上のキャリア（１ａ）に移載する。

キャリア（１ａ）は苗の植わった移植トレイ（ａ）を育
苗室（２）まで搬送して、これを下ろす。キャリア（ｌ
ａ）はトレイ保管部（８）まで移動し、新たな移植トレ
イ（ａ）を載置すると、移植ステーション（３）に移送
する。移植ステーション（３）は新たな移植トレイ（ａ
）を移植テーブル（４）に載置すると、制御部は苗の移
植本数をリセットし、再び始めからカウントを始める。

成苗トレイ（ｂ）の成苗をすべて移植すると、移載テー
ブルからキャリア（１ａ）に成苗トレイ（ｂ）を移載し
、トレイ保管部（８）に移動して、新たな移植トレイ（
ａ）　　として保管する。さらにキャリア（１ａ）は育
苗室（２）に移動し、新たな成苗トレイ（ｂ）を移載し
て移植ステーション（３）に搬送する。

この間、移植ステーション（３）では、移植テーブル（
４）表面に設けられた洗浄装置（７）の水槽の純水に移
植装置（６）の移植ノ１ンド（６ｂ）を浸す。次に制御
部は水槽に設けられた超音波発振器を駆動させ、移植ハ
ンド（６ｂ）のグリッパ（６ｂ−１）の把持部位とカッ
タ（６ｂ−２）の切断部位とを洗浄する。洗浄が終了す
ると、多関節ロボット（６ａ）を駆動して水槽に移植ハ
ント（６ｂ）を移動させ、水槽に満たしたアルコールに
浸す。これによりグリッパ（６ｂ−１）の把持部位とカ
ッタ（５ｂ−２）の切断部位とを滅菌し、他の苗に病原
菌が転移するのを防止する。

本発明は第１の実施例のような構成に限定されない。次
に本発明の第２の実施例を示す。

第６図は第２の実施例の構成を示す。（４１）は成苗供
給部である。この成苗供給部（４１）は成苗が収納され
ている箱（ａ）をストックする棚（４１ａ）　　と、こ
の箱（ａ）から成苗を搬送ベルト（４２）へ移載する移
載機構（４１ｂｌ　から構成される。搬送ベルト（４２
）の搬送路上には認識装置（４３）と、移植装置（４４
）がある。

認識装置（４３）は撮像装置（４３ａ）　と画像認識装
置（４３ｂ）　とから構成されている。

移植装置（４４）は把持機構であるグリッパ（４４ｓ）
と切断機構（４４ｂ）　と移植トレイ供給部（４４ｃ）
　　　トレイ搬送部（４４ｄ）およびトレイ保管部（４
４ｅ）　とから構成されている。さらに移植トレイ供給
部（４４ｃ）は苗の植わっていない移植トレイ（ｂ）を
積重ねて保持しており、この移植トレイ（ｂ）を順次上
へ送れる上昇機構（４４ｃｍ１）を備えている。トレイ
搬送部（４４ｄ）は移植トレイ供給部（４４ｃ）の上昇
機構（４４ｃｍ１）で−舌上に送られた移植トレイ（ｂ
）を搬送可能に設けられている。また、トレイ保管部（
４４ｅ）では送られてきた移植トレイ（ｂ）を収納する
トレイ収納棚（４４ｅ−１）　　と、このトレイ収納棚
（４４ｅ−１）に移載する移載装置（４４ｅ−２）　　
とが設けられている。

また、成苗供給部（４１）、搬送ベルト（４２）、認識
装置（４３）および移植装置（４４）を制御可能な制御
部（４５）が設けられており、この制御部（４５）には
認識装置（４３）の認識結果を記憶し、移植装置（４４
）にデータを送信可能なメモリ（４５ｇ）を内蔵してい
る。

以下に第２の実施例の作用を説明する。まず、第１の実
施例と異なる点として、第１の実施例が成苗をトレイに
植わった状態で別のトレイに分割移植するものだったの
に対して第２の実施例では成苗が苗床から引き抜かれた
状態で搬送されてくるものである。したがって、成苗供
給部（４１）は方向が揃えられた成苗が箱（ａ）に入れ
られている。

この成苗を箱（２）にいれる作業は人が行っても機械が
行ってもよい。まず、移載装置（４４ｅ−２）が箱（ａ
）の中から成苗を取出し、搬送ベルト（４２）の上に成
苗を順次載置していく。次に搬送ベルト（４２）におか
れた成苗は認識装置（４３）のところまで運ばれる。認
識装置（４３）では、撮像装置（４３りにより成苗の映
像を取込み、画像認識装置（４３ｂｌ　が画像処理によ
り苗の形状と切断点とを認識する。制御部（４５）では
この認識結果をメモリ（４５ａ）に記憶する。搬送ベル
ト（４２）は成苗を認識装置（４３）を通過させ、移植
装置（４４）に搬送する。移植装置（４４）に搬送され
た成苗はグリッパ（４４ａ）によって把持され、切断機
構（４４ｂ）により切断される。切断された苗はそのま
まグリッパ（４４ａ）によって移植トレイ供給部（４４
ｃ）上の移植トレイ（ｂ）に移植される。

制御部（４５）は第１の実施例と同しく移植本数をカウ
ントし、移植トレイ（ｂ）上に苗が満配になると、トレ
イ搬送部（４４ｄ）を駆動し、移植トレイ（ｂ）をトレ
イ保管部（４４ｅ）　に搬送する。次に移植トレイ供給
部（４４ｃ）は上昇機構（４４ｃｍ１）を駆動し新たな
移植トレイ（ｂ）を供給する。一方、トレイ保管部（４
４ｅ）に搬送された移植トレイ（ｂ）は移載装置（４４
ｅ−２）によりトレイ収納棚（４４ｅ−１）へ移載され
る。

このように本発明は認識装置と移植装置が同し位置にあ
る必要はなく、また認識装置と移植装置との間の成苗の
認識データの送受信の問題かなければ、まったく別に合
ってもよい。例えば、成苗トレイから移植トレイに移植
する分割移植システムの場合、予め各トレイにメモリを
設けておき、認識装置の認識結果をこのメモリに記憶さ
せ、次の移植装置ではこのメモリに記憶されたデータを
呼出し分割移植を行うようにしてもよい。

また、実施例中では洗浄装置は超音波発振器による超音
波洗浄とアルコール消毒による滅菌を用いたが、これは
ブラシによる洗浄機構やバーナ・ランプ等の炎や電気抵
抗を利用した熱による滅菌機構であってもよい。

［発明の効果］ 上述のように本発明請求項１記載の苗の分割移植システ
ムを用いることで、従来人手に頼っていた苗の分割移植
が衛生的かつ自動的に行える。

また、請求項２の分割移植装置を用いることでシステム
の小形化が測れる。また、請求項３の分割移植装置を用
いることで理想的な移植のための苗の切断角度を形成で
き、苗の成長を合理的に行えるようになる。請求項４記
載の苗の分割移植システムを用いることで、苗の病気な
どの発生を抑制し、また発生した場合においても他の苗
に波及することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の全体構成図、第２図は
認識装置の構成を示す一部透視図、第３図は移植装置の
構成・作用を説明するための説明図、第４図は洗浄装置
の構成・作用を説明するための断面図、第５図は認識装
置の認識方法の一例を説明するための説明図、第６図は
本発明の第２の実施例の構成を示す概略構成図である。 １・・・搬送装置。 ３・・・移植ステーション。 ５・・・認識装置。 ７・・・洗浄装置。 ２・・・育苗室。 ４・・・移植テーブル。 ６・・・分割移植装置。 ８・・・トレイ保管部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）植物の苗の分割移植を行うための苗の分割移植シ
   ステムにおいて、植物の苗を順次供給する供給装置と、
   この搬送手段により送られてきた苗の有無および特徴を
   認識して、苗の特徴から０個以上の切断位置を検出する
   認識装置と、この認識手段により検出された切断位置を
   切断する切断機構と、これにより分割された苗の移植す
   る機構とを具備した分割移植装置とを備えたことを特徴
   とする苗の分割移植システム。
2. （２）植物の苗を把持する把持機構と、上記把持機構が
   使用していない時には把持機構の把持部位の周辺より退
   避可能でかつ植物の苗を切断可能な切断機構とを一体的
   に設けたことを特徴とする分割移植装置。
3. （３）苗の種類によって苗の軸方向に対する切断角度を
   任意に変更・設定することが可能な自由度を有するよう
   な駆動機構を設けたことを特徴とする分割移植装置。
4. （４）切断機構を洗浄する洗浄機構と、洗浄後に切断機
   構を滅菌する消毒機構とを具備した洗浄装置を有する請
   求項１記載の苗の分割移植システム。