JPWO2017042891A1 - 植物栽培システム及び植物栽培方法 - Google Patents

Abstract

【課題】植物の発芽後から収穫前までの栽培を自動化することが可能な植物栽培システムを提供する。【解決手段】植物を栽培する植物栽培システム１であって、栽培対象の植物２を１株ごとに保持する保持具３と、複数の保持具３を長手方向に沿って移動可能に支持し、保持具３が長手方向における一方側から供給されるごとに複数の保持具３が長手方向における他方側に向けて供給された保持具３に応じて移動するように構成されたレール４とを有する。

Description

開示の実施形態は、植物栽培システム及び植物栽培方法に関する。

特許文献１には、植物栽培装置が記載されている。この植物栽培装置は、複数の培養槽を縦積みにして保持する保持棚と、保持棚に保持された複数の培養槽のうちの所定の培養槽を選択的に搬送する搬送手段と、搬送手段により選択された培養槽が搬送され、搬送された培養槽に対する作業が行われる作業場とを有する。

特開２０１０−１３６７２４号公報

上記従来技術では、作業者が作業場において植え替え等の各作業を行う。このため、人手によるハンドリング作業が多く発生し、自動化が難しいという課題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、植物の発芽後から収穫前までの栽培を自動化することが可能な植物栽培システム及び植物栽培方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、植物を栽培する植物栽培システムであって、栽培対象の植物を１株ごとに保持する保持具と、複数の前記保持具を長手方向に沿って移動可能に支持し、前記保持具が前記長手方向における一方側から供給されるごとに前記複数の保持具が前記長手方向における他方側に向けて供給された前記保持具に応じて移動するように構成されたレールと、を有する植物栽培システムが適用される。

また、本発明の別の観点によれば、植物を栽培する植物栽培方法であって、栽培対象の植物を１株ごとに保持する保持具を、所定の期間をかけて第１の間隔で並設された第１のレールに沿って移動させることと、前記保持具を前記第１の間隔よりも広い第２の間隔で並設された第２のレールに移し替えることと、前記保持具を所定の期間をかけて前記第２のレールに沿って移動させることと、を有する植物栽培方法が適用される。

また、本発明のさらに別の観点によれば、植物を栽培する植物栽培システムであって、レールと、前記レールに沿って移動可能であり、栽培対象の植物を１株ごとに保持する手段と、を有する植物栽培システムが適用される。

本発明によれば、植物の発芽後から収穫前までの栽培を自動化することができる。

実施形態に係る植物栽培システムにおける植物の搬送順序の一例を表す説明図である。 植物栽培システムの全体構成の一例を表す説明図である。 栽培棚のレールの配置の一例を表す説明図である。 栽培棚の光源の配置の一例を表す説明図である。 保持具の構造の一例を表す上面図である。 保持具の構造の一例を表す前面図である。 保持具の構造の一例を表す左側面図である。 保持具の構造の一例を表す斜視図である。 保持具を支持した状態のレールの構造の一例を表す横断面図である。 レールの長手方向端部の供給口及び取出口の一例を表す説明図である。 ロボットの構成の一例を表す斜視図である。 ハンドの構成の一例を表す斜視図である。 Ｕターンユニットの保持具受け取り動作の一例を表す説明図である。 Ｕターンユニットの保持具移動動作の一例を表す説明図である。 Ｕターンユニットの保持具押し込み動作の一例を表す説明図である。 Ｕターンユニットの保持具押し込み動作の一例を表す説明図である。 各段のレール間隔の一例を表す説明図である。 各段のスペーサの挿入個数の一例を表す説明図である。 植物栽培システムにおけるＡ段のレールへの保持具の押し込みからＢ段の行きのレールからの保持具の受け取りまでの動作の一例を表す説明図である。 植物栽培システムにおけるＢ段の戻りのレールへの保持具の移動から戻された保持具の受け取りまでの動作の一例を表す説明図である。 植物栽培システムにおけるＣ段のレールへの保持具の移動から保持具の受け取りまでの動作の一例を表す説明図である。 Ｃ段の保持具をパレットを用いて押し込む場合の一例を表す説明図である。 レール間隔が異なる複数種類のレール群が配置された棚部の一例を表す説明図である。 穴部に培地を充填して種子を保持する実施形態に係る保持具の構成の一例を表す説明図である。 穴部に網状シートを設置して種子を保持する変形例に係る保持具の構成の一例を表す説明図である。 旋回可能なロボットの周囲に２台の栽培棚を設けた配置構成の一例を表す説明図である。 旋回可能なロボットの周囲に４台の栽培棚を設けた配置構成の一例を表す説明図である。

以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下において、植物栽培システムの構成の説明の便宜上、上下左右前後等の方向を各図中に示す方向に定義して適宜使用する場合がある。但し、植物栽培システムの各構成の位置関係を限定するものではない。

＜１．植物栽培システムの構成＞
図１乃至図４を参照しつつ、本実施形態に係る植物栽培システム１の全体構成の一例について説明する。

図１及び図２に示すように、植物栽培システム１は、栽培対象である植物２を保持具３で保持し、当該保持具３を所定の期間をかけてレール４に沿って移動させることにより、植物を生育させるシステムである。植物栽培システム１は、栽培棚７と、ロボット８と、２つのＵターンユニット１２と、プッシャ１３と、搬出入ローダ１４と、搬出入コンベア１５等を有する。なお、図１では植物の搬送順序の説明の便宜上、ロボット８や搬出入ローダ１４等の図示を省略しており、それらの装置による植物の搬送の流れを示している。

（１−１．栽培棚）
栽培棚７には、複数のレール４が設置される。栽培棚７は、複数段（この例では６段）に配置された棚部９を有する。複数の棚部９は、上下方向に多段に積み重ねられている。なお、「上下方向」は厳密な鉛直方向である必要はなく、実質的な鉛直方向であればよい。したがって、「上下方向」には鉛直方向に対して若干傾斜した方向も含まれる。また、栽培棚７における棚部９の積み重ね方向は、上下方向に限定されるものではなく、上下方向に対して所定の角度傾斜した方向としてもよい。

各棚部９の各々には、複数のレール４が前後方向に沿って水平に延設されている。なお、本実施形態でいう「前後方向」は栽培棚７における植物２の流れ方向であり、レール４の長手方向あるいは延設方向でもある。また、「水平方向」は厳密な水平方向である必要はなく、実質的に水平方向であればよい。したがって、水平方向に対して若干傾斜した方向も含まれる。複数のレール４は、各棚部９において左右方向に並設されており、各レール４は実質的に平行に配置されている。なお、本実施形態でいう「左右方向」は上記上下方向及び前後方向と直交する方向である。

詳細な構造については後述するが、レール４は、複数の保持具３を長手方向に沿って移動可能に支持する。また、レール４は、保持具３が前後方向における一方側から供給されるごとに支持された複数の保持具３が前後方向における他方側に向けて供給された保持具３に応じて移動するように構成される。より具体的には、保持具３はレール４に対してスライド可能な構成となっている。そして、レール４では、保持具３が前後方向における一方側から供給されるごとに支持された複数の保持具３が前後方向における他方側に向けて供給された保持具３の個数分ずつスライドされる、押し出し式の搬送が行われる。

栽培棚７における棚部９の段数は特に限定されるものではないが、本実施形態では６段である場合を一例として説明する。以下では、説明の便宜上、栽培棚７の棚部９の段について適宜、下から４段目をＡ段、上２段をまとめてＢ段、下３段をまとめてＣ段と言う。すなわち、図１乃至図３に示すように、Ａ段は１つの棚部９Ａを有し、Ｂ段は２つの棚部９Ｂを有し、Ｃ段は３つの棚部９Ｃを有する。図３に示すように、棚部９Ａには比較的多数（この例では１８。図１では煩雑防止のため一部省略。）のレール４が設置されている。棚部９Ｂのそれぞれには、Ａ段よりも少ない数（この例では１２。図１では煩雑防止のため一部省略。）のレール４が設置されている。棚部９Ｃのそれぞれには、Ｂ段よりもさらに少ない数（この例では６。図１では煩雑防止のため一部省略。）のレール４が設置されている。

図３に、栽培棚７の各レール４における植物２の流れ方向を示す。なお、図３中の記号５は、上記前後方向における前側（ロボット８の配置側）から後側（プッシャ１３、搬出入ローダ１４の配置側）への流れ方向を示し、記号６は、反対に後側から前側への流れ方向を示している。図３に示すように、Ａ段では、各レール４において保持具３が後側から前側へ向けてスライドされる。Ｂ段では、各段とも、複数のレール４のうち上記左右方向に一つ置きのレール４では、保持具３が前側から後側へ向けてスライドされる。一方、上記一つ置きのレール４に対して左右方向に隣り合う一つ置きのレール４では、保持具３が後側から前側へ向けてスライドされる。Ｃ段では、各段とも、各レール４において保持具３が前側から後側へ向けてスライドされる。なお、以下では、Ｂ段のレール４のうち、保持具３が前側から後側へスライドされるレール４を適宜「行きのレール４ａ」と言い、保持具３が後側から前側へスライドされるレール４を適宜「戻りのレール４ｂ」と言う。

また、図４に示すように、栽培棚７の各棚部９Ａ〜９Ｃの上方には、植物２の葉２ｂ（後述の図７参照）に光を当てるための複数の光源１０が設置されている。各光源１０は、各棚部９Ａ〜９Ｃの上方にそれぞれ設けられた支持板１１の下面に、左右方向に沿って延在する姿勢で設置されている。各光源１０は、前後方向に沿って所定の間隔で配置されている。なお、光源１０は特に限定されるものではないが、例えばＬＥＤや蛍光灯等が使用される。

（１−２．搬送順序）
次に、植物栽培システム１における植物２の搬送順序の一例について説明する。搬出入コンベア１５は、供給用パレットＰｉの積層体ＰＡから図示しないパレタイザにより供給された供給用パレットＰｉを搬出入ローダ１４に搬送する。供給用パレットＰｉには、外部の適宜の場所において播種が行われ発芽した状態の植物２が保持された複数の保持具３が、装着されている。

搬出入ローダ１４は、搬出入コンベア１５により搬送された供給用パレットＰｉを、Ａ段の棚部９Ａの後側に搬送してセットする。プッシャ１３は、セットされた供給用パレットＰｉに装着された複数の保持具３を、保持具３の１個分の長さ（後述の図１３に示す長さｐ）に相当する１ピッチ分前側に向けて押し込む。これにより、Ａ段の各レール４に対し保持具３が１個ずつ供給される。各レール４では、保持具３が後側から１個供給されるごとに、レール４に支持された複数の保持具３が前側に向けて１個分ずつスライドされる。なお、各レール４に一度に供給される保持具３の数は１個ずつに限定されるものではなく、複数としてもよい。

ロボット８は、栽培棚７の前側においてＡ段の棚部９Ａのレール４から保持具３を受け取り、Ｂ段の棚部９Ｂに移動する。ロボット８は、Ｂ段の複数のレール４のうちの行きのレール４ａに対し、保持具３を前側から挿入して１ピッチ分押し、レール４上の複数の保持具３を後側に向けてスライドさせる。Ｕターンユニット１２は、栽培棚７の後側において、ロボット８により前側から後側にスライドされた保持具３を行きのレール４ａから受け取り、戻りのレール４ｂに移動させる。そして、Ｕターンユニット１２は、保持具３を戻りのレール４ｂに後側から挿入して１ピッチ分押し、レール４上の複数の保持具３を前側に向けてスライドさせる。

ロボット８は、栽培棚７の前側において、Ｕターンユニット１２によって前側にスライドされた保持具３を戻りのレール４ｂから受け取り、Ｃ段の棚部９Ｃに移動する。ロボット８は、Ｃ段のレール４に対し、保持具３を前側から挿入して１ピッチ分押し、レール４上の複数の保持具３を後側に向けてスライドさせる。搬出入ローダ１４は、スライドされた保持具３を出荷用パレットＰｏで受け取り、搬出入コンベア１５に搬送する。出荷用パレットＰｏには、出荷可能な生育済みの植物２が保持された複数の保持具３が装着される。搬出入コンベア１５は、搬出入ローダ１４から受け取った出荷用パレットＰｏを外部（例えば選別ヤード等）に搬送する。

なお、以上説明した栽培棚７の構成は一例であり、上記以外の構成としてもよい。例えば、栽培棚７を多段で構成せずに１段で構成してもよいし、７段以上の構成としてもよい。また、Ｂ段又はＣ段を１段で構成してもよいし、Ｂ段をなくしてＡ段とＣ段のみの構成としてもよい。さらに、上記では上から順番にＢ段、Ａ段、Ｃ段となるように配置したが、例えば上から順番にＡ段、Ｂ段、Ｃ段とする等、各段の配置を変更してもよい。なお、本実施形態のようにＢ段を上段に配置することにより、Ｕターンユニット１２を上方に配置できる。その結果、例えばＡ段への保持具３の供給やＣ段からの保持具３の取り出し等の作業を人手で行うシステム（プッシャ１３や搬出入ローダ１４の代わりに人が作業するシステム）とした場合に、人手による作業スペースを確保でき、作業性を向上できる。

＜２．保持具＞
次に、図５乃至図７を用いて、保持具３の構成の一例について説明する。なお、図５及び図６に示す方向は、保持具３がレール４に支持された状態での方向を示す。

保持具３は、植物栽培システム１の栽培対象である植物２を１株ごとに保持する部材である。なお、ここでいう「１株」とは、単一の種子から生育される１つの個体をいう。例えば図７に示す植物２のように、複数（単一でもよい）の葉２ｂが１本の茎２ａによって支持されることで１つの個体としてまとまっているものは１株である。また、例えば茎が分岐等により複数ある場合でもその根がつながることで１つの個体としてまとまっているものは１株である。なお、保持具３が、レールに沿って移動可能であり、栽培対象の植物を１株ごとに保持する手段の一例に相当する。

図５Ａ〜図５Ｃ、及び図６に示すように、保持具３は、上下方向、左右方向、前後方向の各方向においてそれぞれ対称な形状を有する。保持具３は、摺動性の高い材料（例えば樹脂。金属等でもよい）で一体成形されており、保持具３を支持するレール４に対してスライド可能に構成されている。保持具３は、上下方向の両側にそれぞれ突起部３３ａ，３３ｂを有し、左右方向の両側にそれぞれ対向部３２，３２を有する。突起部３３ａ，３３ｂは、レール４のガイド溝４３ａ，４３ｂ（後述の図７参照）に収容されることで、保持具３のレール４に沿った移動を可能とする。対向部３２は、上側及び下側にレール４と対向する対向面３２ａ，３２ｂを有し、これら対向面３２ａ，３２ｂがレール４と接触して摺動する。

対向部３２は、左右両側に突出した略直方体状の部分であり、その上側の面及び下側の面が平行な上記対向面３２ａ，３２ｂとなっている。保持具３は、左右の対向部３２の先端部にそれぞれ、ロボット８のハンド２１（後述の図１０参照）により把持された際に爪部材２５（図１０参照）により支持される支持部３５を有する。この例では、支持部３５は前後方向から見て例えば等脚台形状に形成されているが、三角形や円形等、他の形状としてもよい。またこの例では、支持部３５は対向部３２の前後方向に間隔を空けて例えば２つ配置されているが、一繋がりとしてもよいし、３以上としてもよい。また、突起部３３ａ、３３ｂは、上下両側に突出した略直方体状の部分であり、その前後方向略中央部には、上下方向に貫通する穴部３４が形成されている。この例では、穴部３４は例えば丸穴であるが、四角形等の他の形状としてもよい。図７に示すように、穴部３４には培地３６が充填され、培地３６に播種された種から発芽した植物２が保持される。培地３６としては、例えば寒天等のゲル状培地を使用してもよいし、ウレタン、ロックウール等の固形培地を使用してもよい。

対向面３２ａ，３２ｂには、前後方向の２箇所に穴部３７が形成されている。この穴部３７により保持具３とレール４との接触面積（接触抵抗）が減少され、レール４との摺動性を向上できる。また、突起部３３ａ，３３ｂには、穴部３４の前後方向両側に穴部３９が形成されている。この穴部３９により保持具３の重量が軽減され、レール４との摺動性をさらに向上できる。

なお、以上説明した保持具３の構成は一例であり、上記以外の構成としてもよい。例えば、上記では保持具３を一体成形としたが、複数の部品で構成されてもよい。また、保持具３が車輪を備え、レール４に対して車輪により移動する構成としてもよい。

なお、植物栽培システム１では、複数の保持具３の間に挿入されることで保持具３の前後方向の間隔を規定するスペーサ３ｓが使用される。スペーサ３ｓは、上記保持具３と共通の部品で構成される。すなわち、スペーサ３ｓとして、穴部３４に培地３６を充填しない空の状態の保持具３が使用される。したがって、レール４では、複数の保持具３と共に複数のスペーサ３ｓも前後方向に沿って移動可能に支持される。そして、スペーサ３ｓがレール４に前後方向における一方側から供給されるごとに、支持された保持具３及びスペーサ３ｓが他方側に向けて供給されたスペーサ３ｓに応じて移動する。

＜３．レール＞
次に、図７及び図８を用いて、レール４の構成の一例について説明する。なお、図７及び図８に示す方向は、レール４が栽培棚７の棚部９に設置された状態での方向を示す。

図７に示すように、レール４は、レール部４０と、水槽部４７とを有する。レール部４０は、左右一対の２つの上レール部４１と、左右一対の２つの下レール部４２とを有する。上レール部４１と下レール部４２との間には、保持具３を収容する空間４４が形成される。一対の上レール部４１の間には、保持具３の突起部３３ａが収容されるガイド溝４３ａが形成されている。一対の下レール部４２の間には、保持具３の突起部３３ｂが収容されるガイド溝４３ｂが形成されている。

上レール部４１は、左右方向に所定の幅を有し前後方向に延設されたガイド板４１ａと、ガイド板４１ａの左右方向の一端部から下方に突出した一対の装着部４１ｂとを有する。２つの装着部４１ｂの対向面には、凹凸部４１ｃが形成されている。

下レール部４２は、左右方向に所定の幅を有し前後方向に延設されたガイド板４２ａと、ガイド板４２ａの左右方向一端部から上方に突出した突起部４２ｂと、ガイド板４２ａの左右方向一端部から下方に突出した一対の装着部４２ｄとを有する。突起部４２ｂの外面には、凹凸部４２ｃが形成されている。また、２つの装着部４２ｄのうちの外側の装着部４２ｄは、下端に凸部４２ｅを有する。

水槽部４７は、上側が開放された断面略Ｕ字状の長尺の水槽であり、内部に培養液４８が貯留される。培養液４８は、例えばポンプ等の適宜の流動手段により前後方向に流動される。水槽部４７の左右両側の側壁部４７ｄは、上端に突起部４７ｃを有する。突起部４７ｃの外面の下部には凹部４７ａが形成されている。また、側壁部４７ｄは、上端の内側に左右方向に突出した凸部４７ｂを有する。

一対の下レール部４２は、それぞれ２つの装着部４２ｄが水槽部４７の対応する側の側壁部４７ｄの突起部４７ｃに装着されることで、水槽部４７の上部に着脱自在に取り付けられる。このとき、内側の装着部４２ｄの下端が凸部４７ｂに突き当たり、外側の装着部４２ｄの凸部４２ｅが突起部４７ｃの凹部４７ａに引っ掛かる。水槽部４７上に取り付けられた一対の下レール部４２は、ガイド板４２ａの先端部が左右方向に間隔を空けて対向し、ガイド溝４３ｂを形成する。

一対の上レール部４１は、それぞれ２つの装着部４１ｂが対応する側の下レール部４２の突起部４２ｂに装着され、装着部４１ｂの凹凸部４１ｃと突起部４２ｂの凹凸部４２ｃとがはまり合うことにより、一対の下レール部４２上に着脱自在に取り付けられる。一対の下レール部４２上に取り付けられた一対の上レール部４１は、ガイド板４１ａの先端部が左右方向に間隔を空けて対向し、ガイド溝４３ａを形成する。また、一対の上レール部４１と一対の下レール部４２との間に、保持具３を収容する上記空間４４が形成される。

レール４に挿入された保持具３は、レール部４０の空間４４に収容される。保持具３は、上下の突起部３３ａ，３３ｂがそれぞれ上下のガイド溝４３ａ，４３ｂに収容されることで、レール４の長手方向に沿って移動可能に支持される。また、保持具３の左右の対向部３２の対向面３２ａ，３２ｂはそれぞれ、左右の上レール部４１のガイド板４１ａの下面、左右の下レール部４２のガイド板４２ａの上面にスライド可能に接触する。これにより、保持具３はレール４の長手方向に滑らかに移動可能に支持される。このように、レール４の上レール部４１と下レール部４２により保持具３を上下から挟み込む構成とすることで、保持具３の傾きや倒れを防止することができる。

本実施形態では、レール４は、水槽部４７が前後方向に一続きに連続して設けられ、レール部４０が前後方向に複数に分割されて設けられる。これにより、培養液４８の漏れを防止できる。また、例えば引っかかりや詰まり等により保持具３がレール４の長手方向の途中で移動不能となったような場合でも、該当する位置においてレール部４０を取り外すことで保持具３を取り出すこと等が可能である。なお、レール４の構成は上記に限定されるものではなく、水槽部４７が複数に分割されてもよいし、レール部４０が前後方向に一続きに連続してもよい。

保持具３の穴部３４内には、培地３６が充填され、保持具３は培地３６に播種された種から生育した植物２の茎２ａを保持する。植物２は、根２ｃを下方に垂らして培養液４８に浸しつつ、葉２ｂをレール４の上方で成長させることができる。

図８に示すように、レール４の前後方向の一方側の端部（この例では右端部）には、保持具３及びスペーサ３ｓの少なくとも一方がレール４に供給される供給口４ｐが設けられる。また、レール４の前後方向の他方側の端部（この例では左端部）には、保持具３及びスペーサ３ｓの少なくとも一方がレール４から取り出される取出口４ｑが設けられる。これら供給口４ｐ及び取出口４ｑは、例えば保持具３の略１つ分の長さで設けられている。供給口４ｐ及び取出口４ｑは、レール４の長手方向の一端部及び他端部から、例えばレール部４０の２つの上レール部４１を除去し、２つの下レール部４２を保持具３の略１つ分の長さだけ露出することにより形成される。このとき、下レール部４２の突起部４２ｂは例えば切削等により削除される。なお、供給口４ｐと取出口４ｑは同じ構成としてもよいし、異なる構成としてもよい。

Ａ段のレール４では、前後方向の後側に供給口４ｐ、前側に取出口４ｑが設けられる。Ｂ段のレール４では、行きのレール４ａでは前側に供給口４ｐ、後側に取出口４ｑが設けられ、戻りのレール４ｂでは後側に供給口４ｐ、前側に取出口４ｑが設けられる。Ｃ段のレール４では、前側に供給口４ｐ、後側に取出口４ｑが設けられる。

なお、以上説明したレール４の構成は一例であり、上記以外の構成としてもよい。例えば、レール４を上レール部４１と下レール部４２とで構成し、水槽部４７をレール４とは別体としてもよい。また、上レール部４１を設けない構成としてもよい。

＜４．ロボット＞
次に、図９及び図１０を用いて、ロボット８の構成の一例について説明する。なお、図９及び図１０において、Ｘ軸正の方向が右、Ｘ軸負の方向が左、Ｙ軸正の方向が後、Ｙ軸負の方向が前、Ｚ軸正の方向が上、Ｚ軸負の方向が下に対応する。

（４−１．全体構成）
ロボット８は、栽培棚７の前側に配置され、保持具３及びスペーサ３ｓを一のレール４の取出口４ｑから他のレール４の供給口４ｐに搬送する。図９に示すように、ロボット８は、基台１６と、基台１６上に設置された門型の支持枠１７と、支持枠１７に設けられたアクチュエータ３０と、ハンド２１とを有する。

支持枠１７は、基台１６上にＸ軸方向に対向するようにＺ軸方向に沿って設置された一対の支柱１７ａと、一対の支柱１７ａの上端にＸ軸方向に沿って架け渡された略水平な梁１７ｂとを有する。

アクチュエータ３０は、Ｘ軸ユニット１８、Ｚ軸ユニット１９、及びＹ軸ユニット２０を有する。Ｘ軸ユニット１８は、ビーム１８ａと、スライダ１８ｂと、Ｘ軸モータ１８ｃとを有する。ビーム１８ａは、一対の支柱１７ａ間にＸ軸方向に略水平に架設される。スライダ１８ｂは、ビーム１８ａにＸ軸方向に沿って移動自在に支持される。Ｘ軸モータ１８ｃは、ビーム１８ａの左端に取り付けられ、スライダ１８ｂに装着された図示しないチェーン等を介してスライダ１８ｂをＸ軸方向に駆動する。

Ｚ軸ユニット１９は、ビーム１９ａと、スライダ１９ｂと、Ｚ軸モータ１９ｃとを有する。ビーム１９ａは、上端が梁１７ｂにＸ軸方向に移動自在に支持されるとともに、スライダ１８ｂに固定される。スライダ１９ｂは、ビーム１９ａにＺ軸方向に沿って移動自在に支持される。Ｚ軸モータ１９ｃは、ビーム１９ａの下端に取り付けられ、スライダ１９ｂに装着された図示しないチェーン等を介してスライダ１９ｂをＺ軸方向に駆動する。

Ｙ軸ユニット２０は、ビーム２０ａと、スライダ２０ｂと、Ｙ軸モータ２０ｃとを有する。スライダ２０ｂは、スライダ１９ｂに固定される。ビーム２０ａは、スライダ２０ｂがＹ軸方向に沿って移動自在に支持される。Ｙ軸モータ２０ｃは、ビーム２０ａの前端に取り付けられ、スライダ２０ｂに装着された図示しないチェーン等を介してスライダ２０ｂをＹ軸方向に駆動するＹ軸モータ２０ｃとを有する。

アクチュエータ３０では、Ｘ軸モータ１８ｃによりスライダ１８ｂがＸ軸方向に駆動すると、ビーム１９ａがＸ軸方向に移動し、スライダ１９ｂ及びスライダ２０ｂを介してビーム２０ａがＸ軸方向に移動する。また、Ｚ軸モータ１９ｃによりスライダ１９ｂがＺ軸方向に駆動すると、スライダ１９ｂ及びスライダ２０ｂを介してビーム２０ａがＺ軸方向に移動する。また、Ｙ軸モータ２０ｃによりスライダ２０ｂをＹ軸方向に駆動すると、スライダ２０ｂを介してビーム２０ａがＹ軸方向に移動する。このようにして、アクチュエータ３０は、ビーム２０ａをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三軸方向に移動することができる。

ハンド２１は、アクチュエータ３０のビーム２０ａの後側の先端に取り付けられ、保持具３及びスペーサ３ｓを把持する。アクチュエータ３０は、ビーム２０ａを三軸方向に移動することにより、ハンド２１を三軸方向に移動することができる。すなわち、アクチュエータ３０は、ハンド２１を前後方向（レール４の長手方向）に沿って移動させる。またアクチュエータ３０は、前後方向と垂直且つ互いに直交する２方向、すなわち左右方向（レール４の並設方向。略水平方向でもある）と上下方向（棚部９の積み重ね方向。高さ方向でもある）の２方向に沿って移動させることができる。

（４−２．ハンド）
図１０に示すように、ハンド２１は、ベース２２と、一対のスライダ２４と、一対の爪部材２５と、駆動ブロック２６とを有する。一対のスライダ２４は、ベース２２の下面に設けられたＸ軸方向のガイド穴２３に摺動自在に収容されている。一対の爪部材２５は、一対のスライダ２４の下端にそれぞれ取り付けられ、Ｘ軸方向に略平行に配置されている。駆動ブロック２６は、ベース２２の上部に設けられ、駆動機構（図示せず）を内蔵している。駆動機構は、例えばエアーコンプレッサ等の圧力源からの流体圧力でスライダ２４を駆動し、一対の爪部材２５をＸ軸方向に略平行な姿勢を保持しつつ互いに進退するように開閉させる。一対の爪部材２５の先端の爪部２８の内側には、保持具３の支持部３５を支持する溝部２８ａが形成されている。溝部２８ａは、Ｙ軸方向から見た形状が支持部３５の形状に対応した形状（この例では等脚台形状）となっている。

ハンド２１は、例えばレール４の取出口４ｑに位置する保持具３を受け取る際には、駆動機構の作動で一対の爪部材２５を保持具３に対し閉じ、爪部材２５の先端の爪部２８で保持具３を両側から挟む。このとき、保持具３の支持部３５が爪部２８の内側の溝部２８ａに収容される。このようにして、ハンド２１は保持具３を把持する。また、ハンド２１は、例えばレール４の供給口４ｐから保持具３を挿入する際には、把持した保持具３をアクチュエータ３０の駆動により別のレール４の供給口４ｐに移動させ、レール４に載置する。そして、保持具３を把持したままＹ軸方向（前後方向）に１ピッチ分押す。このとき、爪部２８の溝部２８ａの端面２８ｂが保持具３の支持部３５の端面に突き当たり、ハンド２１の推進力を保持具３に効率良く伝達できる。これにより、供給口４ｐに挿入した保持具３とレール４上に支持されている複数の保持具３及びスペーサ３ｓを１ピッチ分スライドさせることができる。その後、ハンド２１は一対の爪部材２５を開いて保持具３の把持を解除する。なお、スペーサ３ｓの受け取りや移動、挿入についても、上記保持具３の場合と同様に行われる。

なお、ハンド２１が保持具３を押す際に、次のように動作してもよい。すなわち、ハンド２１が保持具３をレール４に載置した後、把持を解除してレール外部側に移動し、一対の爪部材２５を閉じて、それら爪部材２５の先端で保持具３を押してもよい。この場合、ハンド２１による保持具３の把持位置のバラツキによる影響を防止でき、保持具３の移動量（押して移動させる量）を略一定にすることができる。

ハンド２１の例えば駆動ブロック２６の前面には、ハンド２１で把持された保持具３の植物２の生育状況を検出するセンサ２７が取り付けられている。センサ２７は、例えば植物２の葉２ｂの高さを検出可能な反射型フォトセンサや赤外線センサ等である。センサ２７による検出結果は図示しない制御部に送信され、例えば所定のしきい値と比較する等により、植物２の生育状況が判断される。生育状況が不良と判断された場合には、ハンド２１は当該保持具３をレール４に移動せずに、例えば廃棄場所に搬送する。なお、センサ２７は植物２の生育状況を検出可能なものであればよく、上記に限定されるものではない。例えば、植物２の生育状況を重量で判断するための重量センサ等でもよい。また、センサ２７は駆動ブロック２６以外の場所に設置されてもよいし、ハンド２１ではなくアクチュエータ３０に設置されてもよい。

なお、以上説明したロボット８の配置や構成は一例であり、上記以外の配置や構成としてもよい。例えば、ロボット８を栽培棚７の前後方向両側に配置してもよい。この場合、後側においては、ロボット８がＵターンユニット１２やプッシャ１３、搬出入ローダ１４等の代わりの操作を行ってもよい。また例えば、アクチュエータ３０を３軸以上の多軸（例えば６軸等）構成としてもよい。例えば６軸のアクチュエータを旋回可能な構成としたロボットとすることにより、ハンド２１とレール４との位置合わせが容易となり、栽培棚７の棚部９の設置精度を落とすことが可能となる。これにより、栽培棚７をコンパクト化できる。

＜５．Ｕターンユニット＞
次に、図１１Ａ〜図１１Ｄを用いて、Ｕターンユニット１２の構成及び動作の一例について説明する。

図１１Ａ〜図１１Ｄに示すように、Ｂ段の各段の複数（この例では１２）のレール４のうち、行きのレール４ａは、後側の端部に取出口４ｑを有し、戻りのレール４ｂは、後側の端部に供給口４ｐを有する。また、図１１Ａ〜図１１Ｄに示す例では、各レール４において保持具３とスペーサ３ｓとが前後方向に交互に配置されるように支持されている。

Ｕターンユニット１２は、Ｂ段の各段に１つずつ、計２つ設置されている。Ｕターンユニット１２は、プレート５０と、クランク機構部５１と、シリンダ５２と、プッシャ５５とを有する。プレート５０は、レール４ａと同数（レール４ｂと同数でもある。この例では６）の受け部５０ａを有し、これら受け部５０ａが各レール４ａ（又は各レール４ｂ）に対応する位置で前側に櫛歯状に突出している。クランク機構部５１は、シリンダ５２の伸縮動作をプレート５０の左右方向の移動動作に変換して伝達すると共に、プッシャ５５の前後方向の動作に変換して伝達する。シリンダ５２は、クランク機構部５１に連結されたロッド５２ａを伸縮動作させる。プッシャ５５（図１１Ａ、図１１Ｂでは煩雑防止のため図示を省略している）は、プレート５０の上側において前後方向に移動可能に設置されている。図１１Ｃ及び図１１Ｄに示すように、プッシャ５５は、レール４ｂと同数（レール４ａと同数でもある。この例では６）の突起部５５ａを有し、これら突起部５５ａが各レール４ｂに対応する位置で前側に櫛歯状に突出している。

まず、図１１Ａに示すように、Ｕターンユニット１２は、シリンダ５２によるクランク機構部５１の動作により、プレート５０の複数の受け部５０ａが複数の行きのレール４ａの取出口４ｑの後側端部に位置するようにプレート５０を移動する。この状態でＵターンユニット１２は待機する。そして、行きのレール４ａの前側端部では、ロボット８のハンド２１が１つの保持具３を保持して供給口４ｐに供給し、保持具３を１ピッチ分だけ押し込む。このハンド２１による押し込み動作が、行きのレール４ａの全てに対し繰り返されることにより、複数の行きのレール４ａの取出口４ｑから保持具３が１つずつ押し出される。Ｕターンユニット１２は、複数の行きのレール４ａの取出口４ｑから１つずつ押し出される複数の保持具３（図中ハッチングで示す）を複数の受け部５０ａで受け取る。

次に、図１１Ｂに示すように、Ｕターンユニット１２は、シリンダ５２によるクランク機構部５１の動作により、プレート５０を右方向にレール１ピッチ（左右方向に隣接するレール４同士の間隔）分だけ移動する。これにより、プレート５０の受け部５０ａは、行きのレール４ａに隣接する戻りのレール４ｂの供給口４ｐの後側端部に位置する。戻りのレール４ｂの供給口４ｐには、前回のプッシャ５５による押し動作により保持具３及びスペーサ３ｓが位置しておらず、供給口４ｐは空の状態となっている。

次に、図１１Ｃに示すように、Ｕターンユニット１２は、シリンダ５２によるクランク機構部５１の動作により、プッシャ５５を前側に向けて保持具３の１ピッチ分だけ前進させる。これにより、プッシャ５５の複数の突起部５５ａが、受け部５０ａ上の保持具３を押して戻りのレール４ｂの供給口４ｐ（空の状態）に挿入する。

次に、図１１Ｄに示すように、Ｕターンユニット１２は、シリンダ５２によるクランク機構部５１の動作により、プッシャ５５を前側に向けて保持具３の１ピッチ分だけさらに前進させる。これにより、プッシャ５５の複数の突起部５５ａが、戻りのレール４ｂの供給口４ｐにある保持具３を前側に向けて１ピッチ分押し込んで、戻りのレール４ｂ上の複数の保持具３及びスペーサ３ｓを１ピッチ分だけ前側にスライドさせる。

なお、行きのレール４ａ上を保持具３同士の間に介挿されて搬送されるスペーサ３ｓについても、Ｕターンユニット１２により上記保持具３と同様に操作される。

このようにして、Ｕターンユニット１２は、Ｂ段の行きのレール４ａ上を１ピッチずつ間欠的に後側にスライドされる複数の保持具３及びスペーサ３ｓを受け取る。そして、Ｕターンユニット１２は、保持具３及びスペーサ３ｓを戻りのレール４ｂに移動して挿入する。そして、Ｕターンユニット１２は、保持具３及びスペーサ３ｓを前側に向けて押すことによって戻りのレール４ｂ上を１ピッチずつ前側に間欠的にスライドさせ、ロボット８側にＵターンさせる。

なお、以上説明したＵターンユニット１２の構成及び動作は一例であり、上記以外の構成としてもよい。例えば、モータ等の回転動作可能なアクチュエータを用いてＵターンユニットを構成してもよい。但し、本実施形態のようにシリンダによる１軸アクチュエータ構成とすることにより、構成を簡素化でき、コストを削減できる。

＜６．レールの配置間隔＞
次に、図１２を用いて、レール４の並設方向の配置間隔の一例について説明する。

図１２に示すように、各段におけるレール４の並設方向（左右方向）の配置間隔ＰＷ、言い換えると保持具３のレール並設方向の配置間隔は、当該段における植物２の生育状況に応じて設定されている。具体的には、配置間隔ＰＷは、例えば保持具３で保持した植物２が当該段において最も成長した際に葉２ｂが重ならない程度の間隔に設定されている。本実施形態では、Ａ段の棚部９Ａでは、レール４の間隔ＰＷａは、発芽したての小さな植物２が棚部９Ａにおいて一番成長するレール４の前側の端部において葉２ｂが重ならない程度の大きさに設定されている。この例では、間隔ＰＷａは、棚部９Ａの幅Ｌをレール４の数１８で割ったＬ／１８程度である。また、Ｂ段の棚部９Ｂでは、レール４の間隔ＰＷｂは、Ａ段のレール４から移動されたある程度成長した植物２が、棚部９Ｂにおいて一番成長する戻りのレール４ｂの前側の端部において葉２ｂが重ならない程度の大きさに設定されている。この例では、間隔ＰＷｂは、棚部９Ｂの幅Ｌをレール４の数１２で割ったＬ／１２程度である。また、Ｃ段の棚部９Ｃでは、レール４の間隔ＰＷｃは、Ｂ段のレール４から移動されたある程度成長した植物２が、棚部９Ｃにおいて出荷状態にまで成長するレール４の後側の端部において葉２ｂが重ならない程度の大きさに設定されている。この例では、間隔ＰＷｃは、棚部９Ｃの幅Ｌをレール４の数６で割ったＬ／６程度である。

なお、上記のレール間隔は一例であり、各段におけるレール４の配置間隔を上記以外の大きさに設定してもよい。

＜７．スペーサの挿入個数＞
次に、図１３を用いて、保持具３間へ挿入するスペーサ３ｓの挿入個数の一例について説明する。

図１３に示すように、各段におけるスペーサ３ｓの挿入個数Ｎ、言い換えるとレール長手方向における保持具３の配置間隔ＰＤは、当該段における植物２の生育状況に応じて設定されている。具体的には、挿入個数Ｎ（配置間隔ＰＤ）は、例えば保持具３で保持した植物２が当該段において最も成長した際に葉２ｂが重ならない程度の間隔となるように設定されている。本実施形態では、Ａ段の棚部９Ａでは発芽したての小さな植物２が移動されることから、スペーサ３ｓの挿入個数Ｎは０に設定されている。つまり、保持具３の配置間隔ＰＤａは、保持具３の一個分のレール長手方向の長さをｐとした場合に、１×ｐに設定されている。

また、Ｂ段の棚部９Ｂでは、Ａ段のレール４から移動されたある程度成長した植物２が移動されることから、スペーサ３ｓの挿入個数Ｎは１に設定されている。つまり、保持具３の配置間隔ＰＤｂは、２×ｐに設定されている。また、Ｃ段の棚部９Ｃでは、Ｂ段のレール４から移動されたさらに成長した植物２が移動されることから、スペーサ３ｓの挿入個数Ｎは２に設定されている。つまり、保持具の配置間隔ＰＤｃは、３×ｐに設定されている。

なお、上記のスペーサ３ｓの挿入個数は一例であり、上記以外の個数に設定してもよい。

＜８．植物栽培システムの動作＞
次に、図１４〜図１６を用いて植物栽培システム１の動作の一例を説明する。

図１４に示すように、搬出入ローダ１４により植物２を保持した複数の保持具３がＡ段のレール４の供給口４ｐに搬送され挿入（載置）されると、プッシャ１３が保持具３を前側に向けて押し、保持具３を１ピッチ分押し込む。これにより、レール４上の複数の保持具３が１ピッチずつ前側へ同時にスライドされ、その結果、レール４の前側の端部の空いていた取出口４ｑに保持具３が移動する。なお、このプッシャ１３による押し込みは、レール４の１本１本に対して個別に行われてもよいし、Ａ段の複数のレール４に対して一度に行われてもよい。

上記プッシャ１３による押し込みにより、Ａ段において間隔ＰＷａで並設された複数のレール４（第１のレールの一例）に沿って保持具３は１ピッチずつスライドされ、所定の期間をかけて前側に向けて移動される。

保持具３が取出口４ｑに移動すると、ロボット８がハンド２１をＡ段のレール４の取出口４ｑに移動し、ハンド２１で保持具３を把持して受け取る。そして、ロボット８は、保持具３をＢ段の複数のレール４のうちの行きのレール４ａに移動し、供給口４ｐに保持具３を挿入（載置）する。この際、行きのレール４の供給口４ｐは、前にハンド２１によりスペーサ３ｓが挿入されて１ピッチ分スライドされていることにより、空いた状態になっている。これにより、保持具３はＡ段の間隔ＰＷａ（第１の間隔の一例）よりも広い間隔ＰＷｂ（第２の間隔の一例）で並設されたＢ段の行きのレール４ａ（第２のレールの一例）に移し替えられる。

ハンド２１は、保持具３を行きのレール４の供給口４ｐに挿入すると、保持具３を把持したまま後側に向けて１ピッチ分押し込む。これにより、行きのレール４上の複数の保持具３及びスペーサ３ｓが１ピッチ分後側へスライドされる。ロボット８は、上述の保持具３のＡ段のレール４からＢ段の行きのレール４ａへの移動、挿入及び押し込みの一連の動作を、Ａ段の複数のレール４の取出口４ｑに位置する保持具３の１つ１つに対して順次行う。行きのレール４ａの後方側では、Ｕターンユニット１２が、行きのレール４ａの取出口４ｑから押し出された保持具３を、プレート５０の受け部５０ａで順次受け取る。

次に、図１５に示すように、Ｕターンユニット１２は、プレート５０をレール４の並設方向に移動させ、複数の受け部５０ａで受け取った複数の保持具３を行きのレール４ａに隣接する戻りのレール４ｂの供給口４ｐの後端部に位置させる。

その後、Ｕターンユニット１２は、プッシャ５５を前方向に移動させて複数の突起部５５ａで複数の保持具３を１ピッチ分押し込み、保持具３を戻りのレール４ｂの空いていた供給口４ｐに挿入する。さらに、Ｕターンユニット１２は、プッシャ５５をさらに前方向に移動させ、複数の突起部５５ａで複数の保持具３を供給口４ｐから１ピッチ分押し込む。これにより、戻りのレール４ｂ上の複数の保持具３及びスペーサ３ｓが１ピッチ分だけ前側にスライドする。その結果、戻りのレール４ｂの前端部の空いていた取出口４ｑにそれぞれ保持具３が移動する。

上記ロボット８による押し込み及びＵターンユニット１２による押し込みにより、Ｂ段において行きのレール４ａ及び戻りのレール４ｂ（第２のレールの一例）に沿って保持具３は１ピッチずつスライドされ、所定の期間をかけて後側及び前側に向けて移動される。

戻りのレール４ｂの前方側では、ロボット８がハンド２１を取出口４ｑに移動し、ハンド２１で戻りのレール４ｂの取出口４ｑに移動した保持具３を把持して受け取る。

そして、図１６に示すように、ロボット８は、ハンド２１により把持した保持具３をＣ段の複数のレール４の１つに移動し、供給口４ｐに保持具３を挿入（載置）する。この際、レール４の供給口４ｐは、前にハンド２１によりスペーサ３ｓが挿入されて１ピッチ分スライドされていることにより、空いた状態になっている。これにより、保持具３はＢ段の間隔ＰＷｂ（第１の間隔の一例）よりも広い間隔ＰＷｃ（第２の間隔の一例）で並設されたＣ段のレール４（第２のレールの一例）に移し替えられる。

ハンド２１は、保持具３をレール４の供給口４ｐに挿入すると、保持具３を把持したまま後側に向けて１ピッチ分押し込む。これにより、Ｃ段のレール４上の複数の保持具３及びスペーサ３ｓが１ピッチ分後側へスライドされる。上記ロボット８による押し込みにより、Ｃ段において間隔ＰＷｃで並設された複数のレール４に沿って保持具３は１ピッチずつスライドされ、所定の期間をかけて後側に向けて移動される。

ロボット８は、上述の保持具３のＢ段の戻りのレール４ｂからＣ段のレール４への移動、挿入及び押し込みの一連の動作を、Ｂ段の各段の複数の戻りのレール４ｂの取出口４ｑに位置する保持具３の１つ１つに対して順次行う。Ｃ段のレール４の後方側では、搬出入ローダ１４が出荷用パレットＰｏを配置しており、各レール４から１つずつ押し出される複数の保持具３を出荷用パレットＰｏに装着して受け取り、搬出入コンベア１５に搬出する。

＜９．実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態の植物栽培システム１は、栽培対象の植物２を１株ごとに保持する保持具３と、レール４とを有する。レール４は、複数の保持具３を長手方向に沿って移動可能に支持し、保持具３が長手方向における一方側から供給されるごとに複数の保持具３が長手方向における他方側に向けて供給された保持具３に応じて移動するように構成される。これにより、次の効果を奏する。

すなわち、植物栽培システム１では、栽培対象の植物２を１株ごとに保持する複数の保持具３が、レール４により長手方向に沿って移動可能に支持される。レール４では、保持具３が長手方向における一方側から供給されるごとに、複数の保持具３が長手方向における他方側に向けて供給された保持具３に応じて移動される。これにより、播種が行われた後に植物２が発芽した保持具３について、所定の期間をかけてレール４に沿って移動させつつ葉に光を当てることで、人手を介することなく植物２を生育させることが可能となる。したがって、植物２の発芽後から収穫前までの栽培を自動化することができる。

また、レール４に保持された複数の保持具３が供給された保持具３に応じて移動される押し出し式の搬送であるため、モータ等の機械的な搬送機構が不要である。したがって、植物栽培システム１を簡素化、小型化及び低コスト化できる。

さらに、人手を介することがないので衛生的な植物２を提供できると共に、植物２に最適な環境条件（例えば人にとっては厳しいＣＯ_２濃度や、赤色や青色等の視認性の悪い光の照射など）にて植物２を栽培することが可能となる。

また、本実施形態では特に、植物栽培システム１は、複数の保持具３の間に挿入されることで保持具３の長手方向の間隔を規定するスペーサ３ｓを有する。また、レール４は、複数のスペーサ３ｓを長手方向に沿って移動可能に支持し、スペーサ３ｓが一方側から供給されるごとに保持具３及びスペーサ３ｓが他方側に向けて供給されたスペーサ３ｓに応じて移動するように構成される。

本実施形態によれば、複数の保持具３の間に適宜の数のスペーサ３ｓを挿入することで、植物２の生育状況に応じてレール長手方向における植物２間の間隔を調整することができる。これにより、ウレタンやロックウール等の培地を別の栽培プレートに移し替える等の作業が不要となるため、自動機（ロボット等）によるハンドリングが可能となり、移植作業の自動化が可能となる。

また、本実施形態では特に、植物栽培システム１は、複数のレール４が設置された栽培棚７を有する。複数のレール４の各々は、一方側の端部に保持具３及びスペーサ３ｓの少なくとも一方が供給される供給口４ｐを有し、他方側の端部に保持具３及びスペーサ３ｓの少なくとも一方が取り出される取出口４ｑを有する。これにより、次の効果を奏する。

すなわち、本実施形態では、栽培棚７に設置された複数のレール４の各々が、一方側の端部に供給口４ｐを有し、他方側の端部に取出口４ｑを有する。これにより、栽培棚７の一方側及び他方側から複数のレール４の各々に対し保持具３及びスペーサ３ｓを出し入れすることが容易となる。したがって、自動機（プッシャー、Ｕターンユニット、ロボット等）を用いて保持具３及びスペーサ３ｓの出し入れの自動化が可能となる。また、例えば人が出し入れ作業をする場合には作業性を向上できる。

また、本実施形態では特に、栽培棚７は、複数段に配置された棚部９を有し、棚部９の各々にはレール４が設置されている。このように、栽培棚７を複数段構成とすることで、植物栽培システム１の設置スペースを抑制しつつ植物２の栽培スペースを増大できる。また、植物２の生育状況に応じて各棚部９の構成を異ならせる等、システム設計の自由度を高めることができる。

また、本実施形態では特に、棚部９には複数のレール４が並設されており、栽培棚７の複数の棚部９は、レール４の並設方向の間隔が互いに異なる棚部（すなわち、Ａ段の棚部９Ａ、Ｂ段の棚部９Ｂ、Ｃ段の棚部９Ｃ）を含む。

これにより、保持具３をレール間隔が異なる他の棚部９に移動させることで、植物２の生育状況に応じてレール並設方向における植物２間の間隔を調整することができる。したがって、ウレタンやロックウール等の培地を別の栽培プレートに移し替える等の作業が不要となるため、自動機（ロボット等）によるハンドリングが可能となり、移植作業の自動化が可能となる。

また、本実施形態では特に、複数のレール４の各々は、栽培棚７において水平に設置されている。これにより、レール４の内部に培養液４８を貯留することが可能となるので、レール４とは別に水槽を設ける必要が無くなり、構成を簡素化できる。また、保持具３やスペーサ３ｓが重力により移動するのを防止できる。

また、本実施形態では特に、植物栽培システム１は、栽培棚７の長手方向における一方側に配置され、保持具３及びスペーサ３ｓの少なくとも一方を一のレール４の取出口４ｑから他のレール４の供給口４ｐに搬送するロボット８を有する。

これにより、ロボット８を用いて保持具３をレール間隔が異なる他のレール４に移動させることで、植物２の生育状況に応じてレール並設方向における植物２間の間隔を自動で調整することができる。また、ロボット８を用いて保持具３の間に適宜の数のスペーサ３ｓを挿入することができるので、植物２の生育状況に応じてレール長手方向における植物２間の間隔を自動で調整することができる。したがって、移植作業を自動化できる。

また、本実施形態では特に、ロボット８は、保持具３及びスペーサ３ｓの少なくとも一方を把持するハンド２１と、ハンドを少なくとも長手方向に垂直且つ互いに直交する２方向（左右方向と上下方向）に沿って移動させるアクチュエータ３０とを有する。

これにより、ロボット８は、栽培棚７に設置された複数のレール４に対し、レール４の並設方向（左右方向）及び棚部９の積み重ね方向（上下方向）に沿ってハンド２１を移動することが可能である。したがって、ロボット８は保持具３及びスペーサ３ｓの少なくとも一方を栽培棚７の任意のレール４に搬送することができる。

また、本実施形態では特に、アクチュエータ３０は、ハンド２１を長手方向に沿って移動させる。これにより、ロボット８はハンド２１を用いてレール４の供給口４ｐに位置する保持具３又はスペーサ３ｓを押して移動させることができる。したがって、ロボット８により保持具３及びスペーサ３ｓに対し押し出し式の搬送を行わせることができるので、モータ等の機械的な搬送機構が不要となり、植物栽培システム１を簡素化、小型化及び低コスト化できる。

また、本実施形態では特に、ハンド２１は、保持具３及びスペーサ３ｓを支持する溝部２８ａが形成された一対の爪部材２５を有する。これにより、ハンド２１の爪部材２５により保持具３及びスペーサ３ｓに対して各種の操作（受け取り、移動、押し込み等）を行う際に、安定して把持できることにより落下や滑り等を抑制でき、操作の確実性を向上できる。

また、本実施形態では特に、保持具３は、レール４のガイド溝４３ａ，４３ｂに収容される突起部３３ａ，３３ｂと、レール４と対向する対向部３２ｂと、ハンド２１に把持された際に爪部材２５により支持される支持部３５とを有する。突起部３３ａ，３３ｂには、植物２を保持するための穴部３４が形成される。これにより、次の効果を奏する。

すなわち、保持具３が植物２を保持するための穴部３４を有することにより、植物２の根２ｃを下方に垂らして培養液３８に浸しつつ、植物２の葉２ｂを上方で成長させることができる。また、保持具３及びスペーサ３ｓが突起部３３ａ，３３ｂ及び対向部３２ｂを有することにより、レール上を滑らかにスライドさせることができる。また、保持具３及びスペーサ３ｓが支持部３５を有することにより、ハンド２１による各種操作（受け取り、移動、押し込み等）の確実性を向上できる。

また、本実施形態では特に、保持具３及びスペーサ３ｓは、共通の部品で構成される。これにより、保持具３とスペーサ３ｓを共通化できるので、別々の部品で構成する場合に比べてコストを削減できる。また、保持具３とスペーサ３ｓの両方を支持するレール４や両方を把持するハンド２１等の設計が容易となる。

また、本実施形態の植物栽培システム１では、栽培対象の植物２を１株ごとに保持する保持具３を、所定の期間をかけて第１の間隔で並設された第１のレール４に沿って移動させることと、保持具３を第１の間隔よりも広い第２の間隔で並設された第２のレール４に移し替えることと、保持具３を所定の期間をかけて第２のレール４に沿って移動させることと、を有する植物栽培方法が実施される。

すなわち、上記植物栽培方法では、栽培対象の植物２を１株ごとに保持する保持具３を、所定の期間をかけてＡ段のレール４、Ｂ段のレール４、及びＣ段のレール４に沿って移動させる。これにより、播種が行われた後に植物２が発芽した保持具３について各レール４に沿って移動させつつ葉２ｂに光を当てることで、人手を介することなく植物を生育させることが可能となる。したがって、植物２の発芽後から収穫前までの栽培を自動化することができる。

また、保持具３を第１のレール４からより間隔の広い第２のレール４に移し替えることで、植物２の生育状況に応じてレール並設方向における植物２間の間隔を調整することができる。したがって、ウレタンやロックウール等の培地を別の栽培プレートに移し替える等の作業が不要となるため、自動機（ロボット等）によるハンドリングが可能となり、移植作業の自動化が可能となる。

また、本実施形態では特に、ロボット８は、ハンド２１に配置され、ハンド２１により把持された保持具３の植物２の生育状況を検出するセンサ２７を有する。これにより、次の効果を奏する。

仮に、生育状況が不良である植物２を栽培棚７にそのまま配置しておくと、栽培スペースに無効なスペースが生じることになる。本実施形態では、ロボット８のハンド２１が保持具３を把持した際にセンサ２７が植物２の生育状況を検出する。これにより、例えば生育状況が不良である場合には当該保持具３をレール４に搬送せずに廃棄場所に搬送することが可能となる。その結果、栽培棚７には生育状況が良好な植物２のみが配置されることになるので、栽培スペースを有効活用することができる。

＜１０．変形例＞
なお、開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を説明する。

（１０−１．Ｃ段のレールの保持具をパレットを用いて押す場合）
上記実施形態では、ロボット８のハンド２１により、Ｃ段の複数のレール４に対して保持具３を各レールごとに１つ１つ押すようにしたが、例えばパレットを用いて複数の保持具３をまとめて押してもよい。本変形例の一例を図１７に示す。

図１７に示すように、パレットＰｃは、複数の保持具３を装着するための複数の切り欠き状の凹部６０を有する。凹部６０の間隔は、Ｃ段の棚部９Ｃにおけるレール４の間隔ＰＷｃと略一致している。ロボット８は、複数の保持具３が装着されたパレットＰｃをハンド２１により保持し、後側に向けて押すことにより、各レール４に支持された複数の保持具３を一度に後側に向けてスライドさせることが可能となる。したがって、ロボット８によるＣ段での押し込み作業を効率化できる。また、パレットＰｃを保持具３の間に挿入してレール４に沿って移動させることで、パレットＰｃをスペーサとして使用することもできる。

なお、パレットＰｃの凹部６０の切り込み長さを、例えば左右方向（パレットの長手方向）に沿って交互に変化させることで、保持具３（植物２）を千鳥状に配置することができる。これにより、Ｃ段のレール間隔をより狭くして保持具３（植物２）を密集配置することが可能となり、栽培棚７の栽培スペースをより有効活用することが可能となる。

（１０−２．レール間隔が異なる複数種類のレール群が同じ棚部に配置される場合）
上記実施形態では、栽培棚７のＡ段の棚部９Ａ、Ｂ段の棚部９Ｂ、Ｃ段の棚部９Ｃ間では、レール４の並設方向の間隔が互いに異なるが、１つの棚部内ではレール４の並設方向の間隔が同一となるように構成される。但し、これに限定されるものではなく、栽培棚７がレール４の並設方向の間隔が互いに異なる複数種類のレール群が共に配置された棚部を有してもよい。本変形例の一例を図１８に示す。

図１８に示すように、栽培棚７が備える棚部９’には、並設された複数のレール４の並設方向の間隔が互いに異なる２種類のレール群６５Ａとレール群６５Ｂとが配置されている。レール群６５Ａは、レール４の並設方向の間隔が広く、レール４が粗に配置され、レール群６５Ｂは、レール群６５Ａよりもレール４の並設方向の間隔が狭く、レール４が密に配置されている。

本変形例によれば、同一の棚部９’において保持具３をレール間隔が異なる他のレール群に移動させることで、植物２の生育状況に応じてレール並設方向における植物２間の間隔を調整することができる。したがって、ウレタンやロックウール等の培地を別の栽培プレートに移し替える等の作業が不要となるため、自動機（ロボット等）によるハンドリングが可能となり、移植作業の自動化が可能となる。

（１０−３．保持具の穴部に網状シートを設置する場合）
上記実施形態では、保持具３で保持した植物２は、穴部３４に充填した培地３６に種子を播種して発芽させたものであるが、穴部３４に培地３６なしに種子を播種し、発芽させてもよい。上記実施形態の保持具３を図１９Ａに示し、本変形例の保持具３’を図１９Ｂに示す。

図１９Ａに示すように、上記実施形態では、保持具３の穴部３４に培地３６を充填し、その培地３６により播種した植物２の種子６３を保持し、植物２を生育させる。

一方、図１９Ｂに示すように、本変形例では、保持具３’の穴部３４の底に網状シート６４が取り付けられており、網状シート６４で播種した植物２の種子６３を保持し、植物２を生育させる。

本変形例の保持具３’によれば、培地なしで種子６３を保持することができる。

（１０−４．旋回可能なロボットの周囲に複数の栽培棚を設けた場合）
本変形例では、図２０Ａ及び図２０Ｂに示すように、ロボット８’が旋回可能に構成されており、そのロボット８’の周囲の複数箇所に栽培棚７が配置される。例えば図２０Ａに示す例では、２つの栽培棚７がロボット８’を挟むように配置される。また例えば、図２０Ｂに示す例では、４つの栽培棚７がロボット８’の周囲を囲むように配置される。ロボット８’は、旋回移動又は旋回動作により複数の栽培棚７に対して順次相対しつつ、上記実施形態におけるロボット８と同様の操作を行う。

本変形例によれば、１台のロボット８’で複数の栽培棚７に対して各種の操作を行うことが可能となる。言い換えると、複数の栽培棚７でロボット８’を共用できる。したがって、植物栽培システムを簡素化、小型化及び低コスト化できる。

なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。

また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさが「同一」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一」「等しい」「異なる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。

その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１ 植物栽培システム
２ 植物
３ 保持具
３ｓ スペーサ
４ レール
４ｐ 供給口
４ｑ 取出口
７ 栽培棚
８ ロボット
９ 棚部
９Ａ〜９Ｃ 棚部
９’ 棚部
２１ ハンド
２５ 爪部材
２８ａ 溝部
３０ アクチュエータ
３２ 対向部
３４ 穴部
３５ 支持部
４３ａ，４３ｂ ガイド溝
６５Ａ，６５Ｂ レール群

Claims (14)

1. 植物を栽培する植物栽培システムであって、
   栽培対象の植物を１株ごとに保持する保持具と、
   複数の前記保持具を長手方向に沿って移動可能に支持し、前記保持具が前記長手方向における一方側から供給されるごとに前記複数の保持具が前記長手方向における他方側に向けて供給された前記保持具に応じて移動するように構成されたレールと、
   を有することを特徴とする植物栽培システム。
2. 前記複数の保持具の間に挿入されることで前記保持具の前記長手方向の間隔を規定するスペーサをさらに有し、
   前記レールは、
   複数の前記スペーサを前記長手方向に沿って移動可能に支持し、前記スペーサが前記一方側から供給されるごとに前記保持具及び前記スペーサが前記他方側に向けて供給された前記スペーサに応じて移動するように構成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の植物栽培システム。
3. 複数の前記レールが設置された栽培棚をさらに有し、
   前記複数のレールの各々は、
   前記一方側の端部に前記保持具及び前記スペーサの少なくとも一方が供給される供給口を有し、前記他方側の端部に前記保持具及び前記スペーサの少なくとも一方が取り出される取出口を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の植物栽培システム。
4. 前記栽培棚は、
   複数段に配置された棚部を有し、
   前記棚部の各々には、
   前記レールが設置されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の植物栽培システム。
5. 前記棚部には、
   複数の前記レールが並設されており、
   前記複数の棚部は、
   前記レールの並設方向の間隔が互いに異なる前記棚部を含む
   ことを特徴とする請求項４に記載の植物栽培システム。
6. 前記栽培棚は、
   複数の前記レールが並設され、前記レールの並設方向の間隔が互いに異なる複数種類のレール群が配置された棚部を有する
   ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の植物栽培システム。
7. 前記複数のレールの各々は、
   前記栽培棚において水平に設置されている
   ことを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の植物栽培システム。
8. 前記栽培棚の前記長手方向における一方側及び他方側の少なくとも一方に配置され、前記保持具及び前記スペーサの少なくとも一方を一の前記レールの前記取出口から他の前記レールの供給口に搬送するロボットをさらに有する
   ことを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載の植物栽培システム。
9. 前記ロボットは、
   前記保持具及び前記スペーサの少なくとも一方を把持するハンドと、
   前記ハンドを少なくとも前記長手方向に垂直且つ互いに直交する２方向に沿って移動させるアクチュエータと、を有する
   ことを特徴とする請求項８に記載の植物栽培システム。
10. 前記アクチュエータは、
    前記ハンドを前記長手方向に沿って移動させる
    ことを特徴とする請求項９に記載の植物栽培システム。
11. 前記ハンドは、
    前記保持具及び前記スペーサを支持する溝部が形成された一対の爪部材を有する
    ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の植物栽培システム。
12. 前記保持具は、
    前記植物を保持するための穴部が形成され、前記レールのガイド溝に収容される突起部と、
    前記レールと対向する対向部と、
    前記ハンドに把持された際に前記爪部材により支持される支持部と、を有する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の植物栽培システム。
13. 前記保持具及び前記スペーサは、
    共通の部品で構成される
    ことを特徴とする請求項２乃至１２のいずれか１項に記載の植物栽培システム。
14. 植物を栽培する植物栽培方法であって、
    栽培対象の植物を１株ごとに保持する保持具を、所定の期間をかけて第１の間隔で並設された第１のレールに沿って移動させることと、
    前記保持具を前記第１の間隔よりも広い第２の間隔で並設された第２のレールに移し替えることと、
    前記保持具を所定の期間をかけて前記第２のレールに沿って移動させることと、を有する
    ことを特徴とする植物栽培方法。

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