KR102359885B1 - 통제된 환경 농업 시스템용 재배 타워 프로세싱 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 수직 재배 타워 및 통제된 환경을 통해 수직 재배 타워를 이동하기 위한 관련된 운반장치를 포함하는 수직 재배 구조와 재배 타워에 실질적으로 수평 방향으로 수확, 청소 및/또는 이식과 같은 하나 이상의 처리 작업을 수행하는 처리 시스템 사이에 수평-수직 재배 타워 인터페이스를 포함하는 통제된 환경 농업을 위한 자동화된 작물 생산 시스템이 제공된다. 본 개시는 또한 자동화된 작물 생산 시스템의 다양한 처리 단계를 통해 재배 타워를 선택적으로 보내는 통제된 환경 농업을 위한 자동화된 작물 생산 시스템을 설명한다.

Description

통제된 환경 농업 시스템용 재배 타워 프로세싱

본 출원은 2018년 10월 30일자로 출원된 미국 출원 제62/752,977호의 우선권을 주장하며, 상기 참조문헌은 사실상 본 명세서에 참조로 포함된다.

본 개시는 일반적으로 통제된 환경 농업에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수직 재배 타워용 자동화된 처리 및 운반 시스템에 관한 것이다.

배경 부분에서 언급된 주제는 단지 배경 부분에서 언급한 결과로서 종래 기술인 것으로 간주해서는 안된다. 마찬가지로, 배경 부분에서 언급되거나 배경 부분의 주제와 관련된 문제도 종래 기술에서 앞서 인식된 것으로 가정해서는 안된다. 배경 부분의 주제는 단지 다른 접근 방식을 나타내며, 그 자체로도 또한 청구된 기술의 구현에 해당할 수 있다.

20 세기 동안, 농업은 보수적인 산업에서 빠르게 움직이는 하이테크 산업으로 천천히 진화하기 시작했다. 전 세계 식량 부족, 기후 변화 및 사회 변화로 인해 수동으로 구현된 농업 기술에서 컴퓨터 구현 기술로 이동하게 되었다. 과거에는 그리고 오늘날에도 여전히 많은 경우, 농부들은 단 한 번의 재배 시즌만을 가져 1 년 동안 소득과 식량 생산을 결정하는 작물을 생산했다. 그러나, 이것이 변화하고 있다. 실내 재배를 옵션으로 하고 데이터 처리 기술에 대한 더 나은 접근을 통해, 농업 과학이 더욱 민첩해졌다. 새로운 데이터가 수집되고 통찰력이 생성됨에 따라 적응하고 학습하고 있다.

기술의 발전은 "통제된 환경 농업"의 출현으로 자연의 영향을 통제하는 것을 가능하게 하고 있다. 공간 활용, 조명의 효율이 개선되고, 수경 재배, 분무식 수경재배(aeroponics), 작물주기에 대한 이해가 더 나아지며, 환경 제어 시스템이 발전함에 따라, 인간은 평방 피트 당 수확량 증가, 영양 개선 및 저비용을 목표로 농업 작물 성장에 도움이 되는 환경을 더 잘 재현할 수 있다.

미국 특허 공개번호 제2018/0014485호 및 제2018/0014486호는 환경적으로 통제되는 수직 농업 시스템을 기술하며, 둘 다 본 개시의 양수인에게 양도되고 그 전체가 본원에 참조로 포함되어 있다. 수직 농업 구조물(예를 들어, 수직 기둥)은 이상적인 영양 공급과 함께 정밀 제어 조명, 기류 및 습도에 노출된 개방형 또는 폐쇄형 루프 방식으로 자동화된 운반 시스템 주위로 이동할 수 있다.

미국 특허 공개번호 제2017/0055460호("Brusatore")는 식물의 지속적인 자동 재배를 위한 시스템을 기술한다. 식물 지지 암의 수직 어레이가 중앙 축에서 반경방향으로 뻗어 있다. 각 암에는 식물 묘목과 액체 영양분 및 물을 받는 포트 리셉터클이 포함되어 있다. 포팅 암(potting arms)은 재배 램프와 폴리네이팅 암(pollinating arms) 아래에서 회전한다. 그러나, 식물들 사이의 간격은 고정된 것으로 보인다.

Cornell의 미국 특허 공개번호 제2,244,677호는 온실 구조물 내에서 수직 상자형 프레임을 운반하는 식물 생산 시스템을 설명한다. 체인 구동 장치가 통제된 환경 조건에 노출되는 수직 상자형 프레임을 트랙에 전달한다. 그러나, Cornell은 상자형 프레임에서 재배된 작물의 자동 처리 또는 수확을 고려하지 않았다.

본 발명은 상기 단점을 극복한 재배 타워를 제공하고자 한다.

본 개시는 수직 재배 타워 및 통제된 환경을 통해 수직 재배 타워를 이동하기 위한 관련된 운반장치를 포함하는 수직 재배 구조와 재배 타워에 실질적으로 수평 방향으로 수확, 청소 및/또는 이식과 같은 하나 이상의 처리 작업을 수행하는 처리 시스템 사이에 수평-수직 재배 타워 인터페이스를 포함하는 통제된 환경 농업을 위한 자동화된 작물 생산 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 또한 자동화된 작물 생산 시스템의 다양한 처리 단계를 통해 재배 타워를 선택적으로 보내는 통제된 환경 농업을 위한 자동화된 작물 생산 시스템을 설명한다. 본 개시는 시스템의 전체 효율을 높이기 위해 재배 타워의 처리 경로에서 선택된 위치에 위치한 타워 완충기(tower buffer; 타워 버퍼)를 더 설명한다.

본 발명의 내용에 포함됨.

도 1은 예시적인 제어 환경 농업 시스템을 예시하는 기능 블록도이다.
도 2는 예시적인 제어 환경 농업 시스템의 사시도이다.
도 3a 및 3b는 예시적인 재배 타워의 사시도이다.
도 4a는 예시적인 재배 타워의 평면도이다; 도 4b는 예시적인 재배 타워의 투시 평면도이다; 도 4c는 예시적인 재배 타워의 단면의 입면도이다; 도 4d는 예시적인 재배 타워의 일부의 단면 입면도이다.
도 5a는 예시적인 재배 라인의 일부의 사시도이다; 도 5b는 예시적인 타워 고리의 사시도이다.
도 6은 예시적인 재배 라인 및 왕복 캠 메커니즘의 일부의 분해 사시도이다.
도 7a는 예시적인 왕복 캠 메커니즘의 동작을 예시하는 시퀀스 다이어그램이다; 도 7b는 확장 조인트를 포함하는 대안적인 캠 채널을 도시한다.
도 8은 예시적인 재배 라인 및 관개 공급 라인의 단면도이다.
도 9는 예시적인 타워 고리 및 통합 깔때기 구조의 측면도이다.
도 10은 예시적인 재배 라인의 단면도이다.
도 11a는 예시적인 타워 고리 및 통합 깔때기 구조의 사시도이다; 도 11b는 예시적인 타워 고리 및 통합 깔때기 구조의 단면도이다; 도 11c는 예시적인 타워 고리 및 통합 깔때기 구조의 평면도이다.
도 12는 예시적인 운송물 어셈블리의 입면도이다.
도 13a는 도 12에 대한 다른 각도에서 예시적인 운송물 어셈블리의 입면도이다; 도 13b는 예시적인 운송물 어셈블리의 사시도이다.
도 14는 예시적인 자동화된 하역 스테이션(laydown station)의 부분 사시도이다.
도 15a는 예시적인 자동화된 픽업 스테이션의 부분 사시도이다; 도 15b는 예시적인 자동화된 픽업 스테이션의 대안적인 부분 사시도이다.
도 16은 자동화된 픽업 또는 하역 스테이션(laydown station)에 사용하기 위한 예시적인 엔드 이펙터의 사시도이다.
도 17a 및 17b는 재배 타워를 탈착 가능하게 파지하도록 엔드 이펙터에 장착된 예시적인 그리퍼 어셈블리의 부분 사시도이다.
도 18은 예시적인 자동화된 픽업 스테이션의 부분 사시도이다.
도 19는 재배 타워의 위치를 용이하게 하는 예시적인 구속 메커니즘을 예시하는 예시적인 자동화된 픽업 스테이션의 부분 사시도이다.
도 20은 예시적인 인바운드 수확기 컨베이어의 측면도이다.
도 21a는 예시적인 중앙 처리 시스템의 스테이션 및 운반장치의 기능 블록도이다; 도 21b는 본 발명의 대안적 구현에 따른 중앙 처리 시스템의 사시도이다; 도 21c는 도 21b에 도시된 대안적인 중앙 처리 시스템의 평면도이다; 도 21d는 예시적인 수평 타워 완충기이다; 도 21e는 중앙 처리 시스템을 갖는 수직 타워 운반 시스템의 예시적인 구성을 도시하는 개략도이다; 도 21f는 예시적인 수확 전 버퍼링 시스템을 예시하는 단면도이다.
도 22는 예시적인 픽업 컨베이어의 부분 사시도이다.
도 23a는 예시적인 수확기 스테이션의 사시도이다. 도 23b는 예시적인 수확기 장치의 평면도이다; 도 23c는 예시적인 수확기 장치의 사시도이다.
도 24a는 이식기 스테이션에서 사용하기 위한 예시적인 엔드 이펙터의 입면도이다; 도 24b는 이식기 스테이션의 사시도이다.
도 25는 본 개시의 실시예들에 따라 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(예를 들어, 메모리)에 저장된 명령어들을 실행하는데 사용될 수 있는 컴퓨터 시스템의 예를 예시한다.

본 명세서는 다양한 실시예가 도시된 첨부된 도면을 참조로 한다. 다만, 다양한 많은 실시예가 사용될 수 있으므로 본 명세서는 본 명세서에 나타낸 실시예에 한정되지 않는다. 오히려, 이러한 예시적인 실시예는 본 개시가 철저하고 완전하도록 제공된다. 예시적인 실시예에 대한 다양한 변경이 당업자에게 쉽게 명백할 것이며, 본 명세서에 정의된 일반적인 원리는 본 개시의 기술사상 및 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예 및 애플리케이션에 적용될 수 있다. 따라서, 본 개시는 도시된 실시예에 제한되도록 의도되지 않고, 본 명세서에 개시된 원리 및 특징과 일치하는 가장 넓은 범위에 따른다.

다음은 고밀도 성장 및 작물 수확을 위해 구성된 수직 농장 생산 시스템을 기술한다. 도 1 및 도 2는 본 발명의 하나의 가능한 실시예에 따른 통제된 환경 농업 시스템(10)을 도시한다. 높은 위치에, 시스템(10)은 환경적으로 통제된 재배 챔버(20), 상기 재배 챔버(20) 내에 배치되고 그 안에 작물이 배치된 재배 타워(50)를 운반하도록 구성된 수직 타워 운반 시스템(200) 및 중앙 처리 시설(30)을 포함할 수 있다. 중앙 처리 시설(30)은 오염 물질 및 오염 물질을 허용 가능한 한계 내로 유지하기 위한 청정실 환경일 수 있다. 필요한 식품 안전 기준을 충족하기 위해 청정실 환경에 영향을 주기 위해 공기 여과, 이송 및 기타 시스템을 사용할 수 있다.

재배 챔버(20)는 상기 재배 챔버(20) 내 재배 라인(202)을 따라 재배 타워(50)를 병진 이동시키기 위한 운반 시스템을 포함하는 하나 내지 복수의 수직 재배 라인(202)을 포함할 수 있다. 재배될 수 있는 작물 또는 식물종은 굴지성/향지성 및/또는 굴광성, 또는 이들의 일부 조합일 수 있다. 작물 또는 식물종은 상당히 다양할 수 있으며 다양한 잎 채소, 과실 채소, 개화 작물, 과일 등을 포함할 수 있다. 통제된 환경 농업 시스템(10)은 한 번에 하나의 작물 유형을 재배하거나 동시에 여러 작물 유형을 재배하도록 구성될 수 있다.

시스템(10)은 또한 작물의 재배 성장 전체에 걸쳐 서킷에서 재배 타워를 이동시키기 위한 운반 시스템을 포함할 수 있으며, 서킷은 재배 타워를 수직 타워 운반기구(200) 안팎으로 적재하도록 구성된 스테이징 영역(staging area)을 포함한다. 중앙 처리 시스템(30)은 상기 중앙 처리 시스템(30)의 스테이션, 예를 들어, 재배 타워에 식물을 적재하고 그로부터 작물을 수확하기 위한 스테이션으로 재배 타워를 보내기 위한 하나 이상의 운반기구를 포함할 수 있다. 재배 챔버(20) 내의 수직 타워 운반 시스템(200)은 재배 라인(202)을 따라 하나 이상의 재배 타워(50)를 지지하고 병진이동 시키도록 구성된다. 각각의 재배 타워(50)는 그 안에서 자라는 적어도 하나의 작물 식물의 뿌리 구조를 지지하는 식물 성장 배지를 포함하도록 구성된다. 각각의 재배 타워(50)는 또한 수직 배향으로 재배 라인(202)에 탈부착식으로 부착되고 성장 단계 동안 재배 라인(202)을 따라 이동하도록 구성된다. 함께, 수직 타워 운반기구(200) 및 (관련 운반기구를 포함하는) 중앙 처리 시스템(30)은 하나 이상의 컴퓨팅 시스템의 제어 하에 생산 서킷에 배열될 수 있다.

재배 환경(20)은 수직 타워 운반 시스템(200)의 재배 라인(202) 사이 및 재배 라인(202)을 따라 다양한 위치에 배치된 발광 소스를 포함할 수 있다. 발광 소스는 재배 라인(202)에서 재배 타워(50)에 대해 측방향으로 위치될 수 있고, 작물이 성장하는 개구를 포함한 재배 타워(50)의 측면을 향해 빛을 방출하도록 구성된다. 발광 소스는 특허 공개 번호 2017/0146226A1에 기술된 바와 같이 수냉식 LED 조명 시스템에 통합될 수 있으며, 그 개시 내용은 본원에 참조로 포함된다. 이러한 실시예에서, LED 조명은 바(bar)형 구조로 배열될 수 있다. 바형 구조는 인접한 재배 타워(50)의 실질적으로 전체 길이에 대해 측면으로 광을 방출하기 위해 수직 방향으로 배치될 수 있다. 다수의 라이트 바 구조는 재배 라인(202)을 따라 그리고 그 사이의 재배 환경(20)에 배열될 수 있다. 다른 조명 시스템 및 구성이 사용될 수 있다. 예를 들어, 라이트 바가 재배 라인(202) 사이에 수평으로 배열될 수 있다.

재배 환경(20)은 또한 작물이 재배 챔버(20)를 통해 병진이동될 때 작물에 수성 작물 영양액을 공급하도록 구성된 영양 공급 시스템을 포함할 수 있다. 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 영양 공급 시스템은 수성 작물 영양액을 재배 타워(50)의 상단에 뿌릴 수 있다. 중력은 용액이 수직으로 배향된 재배 타워(50)를 따라 이동하고 그 길이를 통해 재배 타워(50)의 길이를 따라 배치된 작물에 영양액을 공급하게 할 수 있다. 재배 환경(20)은 또한, 타워가 재배 라인(202)에 장착될 때, 재배의 측면 성장 방향으로 그리고 성장하는 식물의 하부 캐노피를 통해 기류를 보내도록 구성된 기류 소스를 포함하므로, 재배 식물의 하부-캐노피의 경계층을 방해한다. 다른 구현에서, 기류는 캐노피의 상단에서 나오거나 식물 성장 방향과 직교할 수 있다. 재배 환경(20)은 또한 공기 온도, 기류 속도, 상대 공기 습도 및 주변 이산화탄소 가스 함량과 같은 적어도 하나의 재배 조건을 조절하기 위한 제어 시스템 및 관련된 센서를 포함할 수 있다. 제어 시스템은 예를 들어 HVAC 유닛, 냉각기, 팬 및 관련된 덕트와 공기 처리 장비와 같은 서브 시스템을 포함할 수 있다. 재배 타워(50)는 식별 속성(예를 들어, 바코드 또는 RFID 태그)을 가질 수 있다. 통제된 환경 농업 시스템(10)은 농장 생산주기의 다양한 단계 동안 및/또는 재배 환경의 하나 이상의 조건을 제어하기 위한 재배 타워(50)를 추적하기 위한 해당 센서 및 프로그래밍 로직을 포함할 수 있다. 제어 시스템의 운영과 타워가 재배 환경에 남아있는 기간은 작물 유형 및 기타 요인과 같은 다양한 요인에 따라 상당히 다를 수 있다.

위에서 논의된 바와 같이, 새로 이식된 작물 또는 묘목이 있는 재배 타워(50)가 중앙 처리 시스템(30)으로부터 수직 타워 운반 시스템(200)으로 이송된다. 수직 타워 운반 시스템(200)은 아래에서 자세히 설명하는 것처럼 제어된 방식으로 재배 환경(20)에서 각각의 재배 라인(202)을 따라 재배 타워(50)를 이동시킨다. 재배 타워(50)에 배치된 작물은 통제된 재배 환경 조건(예를 들어, 빛, 온도, 습도, 기류, 수성 영양 공급액 등)에 노출된다. 제어 시스템은 작물 수확량, 시각적 매력 및 영양분 함량과 같은 다양한 속성을 지속적으로 개선하기 위해 재배 챔버(20) 내의 성장 조건을 최적화하도록 자동화된 조정이 가능하다. 또한, 미국 특허 공개번호 제2018/0014485호 및 제2018/0014486호는 수직 농업 시스템에서 재배 조건을 최적화하기 위한 머신 러닝 및 기타 작업의 응용을 기술한다. 일부 구현에서, 환경 조건 센서는 재배 타워(50)에 또는 재배 환경(20)의 다양한 위치에 배치될 수 있다. 작물이 수확할 준비가 되면, 수확될 작물이 있는 재배 타워(50)가 수확 및 기타 처리 작업을 위해 수직 타워 운반 시스템(200)에서 중앙 처리 시스템(30)으로 이송된다.

아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 중앙 처리 시스템(30)은 묘목을 타워(50)에 끼워넣고, 타워(50)로부터 작물을 수확하며, 수확된 타워(50)의 청소를 지시하는 처리 스테이션을 포함할 수 있다. 중앙 처리 시스템(30)은 또한 그러한 처리 스테이션들 사이에서 타워(50)를 이동시키는 운반기구를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 중앙 처리 시스템(30)은 수확기(harvester) 스테이션(32), 세정 스테이션(washing station)(34) 및 이식기(transplanter) 스테이션(36)을 포함할 수 있다. 수확기 스테이션(32)은 수확된 작물을 식품 안전 컨테이너에 보관할 수 있고, 상기 컨테이너를 본 개시의 범위를 벗어난 수확 후 시설(예를 들어, 준비, 세척, 포장 및 저장)로 운반하기 위한 운반기구를 포함할 수 있다.

통제된 환경 농업 시스템(10)은 또한 재배 환경(20)과 중앙 처리 시스템(30) 사이에서 재배 타워(50)를 이송하기 위한 하나 이상의 운반기구를 포함할 수 있다. 도시된 구현에서, 중앙 처리 시스템(30)의 스테이션은 수평 방향으로 재배 타워(50)에서 작동한다. 일 구현에서, 자동화된 픽업 스테이션(43) 및 관련 제어 논리(control logic)이 적재 위치에서 수평 타워를 탈부착식으로 파지하고, 상기 타워를 수직 방향으로 회전시켜, 재배 환경(20)의 선택된 성장 라인(202)에 삽입하기 위해 상기 타워를 이송 스테이션에 부착하도록 작동할 수 있다. 재배 환경(20)의 타단에서, 자동화된 하역(laydown) 스테이션(41) 및 관련 제어 논리(control logic)은 버퍼 위치로부터 수직으로 배향된 재배 타워(50)를 탈부착식으로 파지해 이동하고, 재배 타워(50)를 수평 방향으로 회전시키며, 수확기 스테이션(32)에 적재하기 위해 상기 타워를 운반 시스템에 배치하도록 작동할 수 있다. 일부 구현에서, 품질 제어 문제로 인해 재배 타워(50)가 거부되면, 운반 시스템은 수확기 스테이션(32)을 우회하고 상기 재배 타워를 세정 스테이션(34)(또는 다른 스테이션)으로 운반할 수 있다. 자동화된 하역 및 픽업 스테이션(41 및 43)은 각각 FANUC 로봇과 같은 6 자유도의 로봇암을 포함할 수 있다. 스테이션(41 및 43)은 또한 대향 단부에서 재배 타워(50)를 탈부착 가능하게 파지하기 위한 엔드 이펙터(end effectors; 말단장치)를 포함할 수 있다.

재배 환경(20)은 또한 재배 타워(50)를 선택된 재배 라인(202)에 삽입하고 상기 재배 라인(202)으로부터 재배 타워(50)를 하적하기 위한 자동화된 적재물 및 하적물 운반기구를 포함할 수 있다. 일 구현에서, 적재물 이송 운반기구(47)는 자동화된 픽업 스테이션(43)으로부터 선택된 재배 라인(202)으로 재배 타워(50)와 함께 각각 적재된 운송물를 운반하는 무동력 컨베이어 시스템을 포함할 수 있다. 수직 재배 타워 운반 시스템(200)은 주어진 재배 타워(50)를 식별하고, 제어 논리(control logic) 하에서, 재배 타워(50)에 대한 재배 라인(202)을 선택하기 위한 (RFID 또는 바코드 센서와 같은) 센서를 포함할 수 있다. 재배 라인 선택을 위한 특정 알고리즘은 많은 요인들에 따라 상당히 변할 수 있으며 본 개시의 범위를 벗어난다. 적재물 이송 운반기구(47)는 또한 재배 타워(50)를 재배 라인(202) 상으로 푸시하는 하나 이상의 선형 액추에이터를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 하적물 이송 운반기구(45)는 재배 라인(202)으로부터 재배 타워를 상기 재배 라인(202)으로부터 자동화된 하역 스테이션(laydown station)(41)으로 운송물(1202)를 운반하는 다른 무동력 컨베이어 메커니즘의 운송물 상으로 밀거나 당기는 하나 이상의 선형 액추에이터를 포함할 수 있다. 도 12는 무동력 컨베이어 메커니즘에서 사용될 수 있는 운송물(1202)를 도시한다. 도시된 구현에서, 운송물(1202)는 재배 타워(50)에 부착된 고리(hook; 후크)(52)와 결합하는 고리(1204)를 포함한다. 재배 타워(50)가 시스템의 다양한 위치로를 오가며 이송되는 동안 래치 어셈블리(1206)가 재배 타워(50)를 고정할 수 있다. 일 구현에서, 적재물 이송 운반기구(47) 및 하적물 이송 운반기구(45) 중 하나 또는 둘 모두는 재배 타워(50)가 완충될 수 있는 구역을 설정하기에 충분한 트랙 거리로 구성될 수 있다. 예를 들어, 하적물 이송 운반기구(45)은 트랙의 버퍼 영역으로 이동되는 운송물(1202)로 수확될 타워(50) 세트를 하적하도록 제어될 수 있다. 다른 한편으로, 자동화된 픽업 스테이션(43)은 재배 환경(20)에 삽입될 타워 세트를 적재물 이송 운반기구(47)와 관련된 트랙의 버퍼 영역에 배치된 운송물(1202)에 적재할 수 있다.

재배 타워

재배 타워(50)는 시스템에서 개별 작물이 재배할 수 있는 장소를 제공한다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 고리(52)가 재배 타워(50)의 상부에 부착된다. 고리(52)는 재배 타워(50)가 수직 타워 운반 시스템(200)에 삽입될 때 재배 라인(202)에 의해 지지될 수 있게 한다. 일 구현에서, 재배 타워(50)는 길이가 5.172m이고, 타워의 압출 길이는 5.0m이며 고리 길이는 0.172m이다. 재배 타워(50)의 압출된 직사각형 프로파일은, 일 구현에서, 57mm × 93mm(2.25" × 3.67")이다. 고리(52)는 그 외부 전체 치수가 재배 타워(50)의 압출된 프로파일보다 크지 않도록 설계될 수 있다. 전술한 치수는 교시용이다. 재배 타워(50)의 치수는 원하는 처리량, 시스템의 전체 크기 등과 같은 여러 요인에 따라 달라질 수 있다.

재배 타워(50)는 상기 재배 타워(50)의 적어도 한 면을 따라 배열된 일련의 재배지(53)를 포함할 수 있다. 도 4a에 도시된 구현에서, 재배 타워(50)는 식물이 재배 타워(50)의 맞은편으로부터 돌출되도록 대향면에 재배지(53)를 포함한다. 이식기 스테이션(36)은 묘목을 재배 타워(50)의 빈 재배지(53)에 이식할 수 있으며, 여기서 묘목은 완전히 성숙하고 수확할 준비가 될 때까지 제자리에 남아있다. 일 구현에서, 재배지(53)의 배향은 재배 라인(202)을 따라 재배 타워(50)의 이동 방향에 수직이다. 즉, 재배 타워(50)가 재배 라인(202)에 삽입될 때, 식물은 재배 타워(50)의 대향 면으로부터 뻗어 있고, 상기 대향 면은 이동 방향에 평행하다. 양면 구성이 바람직하지만, 본 발명은 식물이 재배 타워(50)의 단일면을 따라 성장하는 단면 구성에서도 이용될 수 있다.

사실상 본 명세서에 참조로 포함된 2018년 5월 1일자로 출원된 미국 특허출원 제15/968,425호는 본 발명의 다양한 실시예와 관련하여 사용될 수 있는 예시적인 타워 구조 구성을 개시한다. 도시된 구현에서, 재배 타워(50)는 각각 하나의 구조물을 형성하기 위해 함께 스냅되는 3 개의 압출부로 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 재배 타워(50)는 양면 수경 재배 타워일 수 있으며, 여기서 타워 바디(103)는 제 1 타워 공동(54a) 및 제 2 타워 공동(54b)을 정의하는 중앙벽(56)을 포함한다. 도 4b는 각각의 전면 플레이트(101)가 타워 바디(103)에 힌지식으로 결합되는 예시적인 양면, 다중 피스 수경 재배 타워(50)의 사시도를 제공한다. 도 4b에서, 각각의 전면 플레이트(101)는 폐쇄 위치에 있다. 타워 공동(54a, 54b)의 횡단면은 1.5 인치 × 1.5 인치에서 3 인치× 3 인치 범위일 수 있으며, 여기서 "타워 공동"이라는 용어는 타워 바디 내부 및 타워 전면 플레이트 뒤의 영역을 말한다. 재배 타워(50)의 벽 두께는 0.065 내지 0.075 인치 범위 내에 있을 수 있다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 것과 같은 양면 수경 재배 타워는 바람직하게는 각각 언급된 크기 범위 내에 있는 두 개의 다닥다닥 붙은 공동(54a 및 54b)을 갖는다. 도시된 구성에서, 재배 타워(50)는 (i) 타워 바디(103)의 제 1 측면의 길이를 따라 이어지는 제 1 V형 그루브(58a) 및 (ii) 타워 바디(103)의 제 2 측면의 길이를 따라 이어지는 제 2 V형 그루브(58b)를 포함할 수 있으며, 여기서 제 1 V형 그루브는 제 1 타워 공동과 제 2 타워 공동 사이의 중심에 위치하고, 제 2 V형 그루브는 제 1 타워 공동과 제 2 타워 공동 사이의 중심에 위치한다. V형 그루브(58a, 58b)는 하나 이상의 중앙 처리 시스템(30)의 스테이션에 의해 타워(50)의 등록, 정렬 및/또는 공급을 용이하게 할 수 있다. 미국 특허출원 제15/968,425호는 본 발명의 실시예에서 사용될 수 있는 타워의 구성 및 사용에 관한 추가 세부 사항을 개시한다. V형 그루브(58a, 58b)의 또 다른 속성은 식물의 뿌리가 위치된 중앙에 수성 영양액의 흐름을 촉진하도록 중앙벽(56)을 효과적으로 좁힌다는 것이다. 다른 구현도 가능하다. 가령, 재배 타워(50)는 통일된 단일 압출로 형성될 수 있고, 측벽의 자재는 힌지를 제공하도록 휘어지고 청소를 위해 공동이 열리게 한다. 사실상 본 명세서에 참조로 포함된 2019년 9월 20일자로 출원된 미국 특허출원 제16/577,322호는 단일 압출로 형성된 예시적인 재배 타워(50)를 개시한다.

도 4c 및 4d가 도시한 바와 같이, 재배 타워(50)는 각각 2018년 3월 2일자로 출원되었고 각각 공동양수되고 공동 계류중인 미국 특허출원 제15/910,308호, 제15/910,445호 및 제15/910,796호 중 어느 하나에 개시된 플러그 홀드와 같이 호환 가능한 플러그 홀더(158)와 함께 사용하기 위한 복수의 절결부(105)를 포함할 수 있으며, 상기 개시는 실상 본 명세서에 참조로 포함되어 있다. 도시된 바와 같이, 플러그 홀더(158)는 전면 플레이트(101) 및 재배 타워(50)의 수직축에 대해 45도 각도로 배향될 수 있다. 그러나, 본 출원에 개시된 타워 디자인은 이 특정 플러그 홀더 또는 방향을 사용하는 데 국한되지 않고, 오히려 본 명세서 개시된 타워는 임의의 적절한 크기 및/또는 방향의 플러그 홀더와 함께 사용될 수 있다. 이와 같이, 절결부(105)는 단지 본원의 타워 디자인을 제한하는 것이 아니라 예시이며, 본 발명은 다른 절결부 디자인을 갖는 타워에도 똑같이 적용될 수 있음을 알아야 한다. 플로그 홀더(158)는 타워면(101)에 초음파 용접, 접합 또는 그렇지 않으면 부착될 수 있다.

힌지형 전면 플레이트의 사용으로 재배 타워의 제조뿐만 아니라 일반적으로 타워 유지 보수 및 특히 타워 청소가 단순해진다. 예를 들어, 재배 타워(50)를 청소하기 위해, 전면 플레이트(101)가 바디(103)로부터 개방되어 바디 공동(54a 또는 54b)에 쉽게 접근할 수 있다. 청소 후, 전면 플레이트(101)는 폐쇄된다. 전면 플레이트는 청소 과정 내내 타워 바디(103)에 부착된 상태로 유지되기 때문에, 부품 정렬을 유지하고 각 전면 플레이트가 적합한 타워 바디와 적절하게 연결되도록 보장하고, 양면 타워 바디를 가정하면, 각각의 전면 플레이트(101)가 특정 타워 바디(103)의 적합한 측면과 적절하게 연결되게 보장하는 것이 더 쉽다. 또한, 이식 및/또는 수확 작업이 개방 위치에 있는 전면 플레이트(101)로 수행되는 경우, 양면 구성의 경우, 두 전면 플레이트가 개방되어 동시에 이식 및/또는 수확될 수 있어, 이에 따라 한 면을 이식 및/또는 수확한 다음 타워를 회전시키고 다른 면을 이식 및/또는 수확하는 단계를 없앤다. 다른 실시예에서, 이식 및/또는 수확 작업은 닫힌 위치에 있는 전면 플레이트(101)로 수행된다.

다른 구현도 가능하다. 예를 들어, 재배 타워(50)는 타워의 전면(타워의 일부 또는 개별 부분 또는 타워 길이의 전체)으로부터 타워 내부로 뻗어 있는 배지 또는 위킹 배지(wicking medium)의 부피를 포함하는 임의의 타워 바디를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제8,327,582호는 튜브의 면에서 뻗어 있는 슬롯과 상기 튜브에 포함된 재배 배지를 갖는 재배 튜브를 개시한다. 예시된 튜브는 상단에 고리(52)를 포함하고 대향 면에 슬롯이 있거나 단일면에 하나의 슬롯이 있도록 변형될 수 있다.

수직 타워 운반 시스템

도 5a는 수직 타워 운반 시스템(200)에서 재배 라인(202)의 일부를 도시한다. 일 구현에서, 수직 타워 운반 시스템(200)은 평행하게 배열된 복수의 재배 라인(202)을 포함한다. 상술한 바와 같이, 자동화된 적재물 및 하적물 운반기구(45, 47)는 자동화된 제어 시스템 하에서 재배 라인(202)으로부터 재배 타워(50)를 선택적으로 적재 및 하적할 수 있다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 각각의 재배 라인(202)은 복수의 재배 타워(50)를 지지한다. 일 구현에서, 재배 라인(202)은 지지 용도로 브래킷에 의해 재배 구조물의 천장(또는 다른 지지체)에 장착될 수 있다. 고리(52)는 재배 타워(50)를 재배 라인(202)에 걸고 부착하여, 수직 타워 운반 시스템(200)을 통해 이송될 때 수직 방향으로 타워를 지지한다. 운반장치는 각각의 재배 라인(202)에 부착된 타워(50)를 이동시킨다.

도 10은 본 발명의 한 가지 가능한 구현에 따른 재배 라인(202)의 횡단면 또는 압출 프로파일을 도시한다. 재배 라인(202)은 알루미늄 압출물일 수 있다. 재배 라인(202)의 압출 프로파일의 바닥 섹션은 상향 그루브(1002)를 포함한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 재배 타워(50)의 고리(52)는 메인 바디(53) 및 도 5a 및 도 8에 도시된 바와 같이 그루브(1002)와 맞물리는 대응 부재(58)를 포함한다. 이러한 고리는 재배 타워(50)가 그루브(1002)에 고리되고 아래에서 논의되는 바와 같이 재배 라인(202)을 따라 슬라이딩하게 한다. 반대로, 재배 타워(50)는 재배 라인(202)으로부터 수동으로 분리되어 생산에서 제거될 수 있다. 이 능력은 재배 타워(50)에 있는 작물이 병에 걸려 다른 타워를 감염시키지 않게 할 경우에 필요할 수 있다. 한 가지 가능한 구현으로, 그루브(1002)의 폭(예를 들어, 13mm)은 2 개의 상이한 요인들 간의 최적화이다. 첫째, 그루브가 좁을수록 결합 속도에 더 유리하고 재배 타워 고리(52)가 결합될 가능성이 적다. 반대로, 그루브가 넓을수록 더 큰 접촉 패치로 인해 재배 타워 고리가 더 느리게 마모된다. 마찬가지로, 그루브의 깊이(예를 들어, 10mm)는 공간 절약과 우발적인 타워 고리 낙하 간의 최적화일 수 있다.

고리(52)는 사출 성형된 플라스틱 부품일 수 있다. 일 구현으로, 플라스틱은 폴리비닐 클로라이드(PVC), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 또는 아세틸 호모폴리머(예를 들어, 듀퐁 사에서 판매하는 Delrin®)일 수 있다. 고리(52)는 재배 타워(50)의 상부에 용매 접합 및/또는 리벳 또는 다른 기계적 체결부를 사용하여 부착될 수 있다. 재배 라인(202)의 직사각형 그루브(1002)에 탑재된 그루브 결합 부재(58)는 별개의 부품일 수 있거나 고리(52)와 일체로 형성될 수 있다. 별개인 경우, 이 부품은 초고 분자량의 폴리에틸렌 또는 아세탈과 같은 고리의 나머지보다 마찰이 적고 내마모성이 우수한 다른 재료로 제조될 수 있다. 어셈블리 비용을 낮추기 위해, 이 별개의 부품은 고리(52)의 메인 바디에 스냅될 수 있다. 대안으로, 별개의 부품은 고리(52)의 메인 바디에 오버몰딩될 수 있다.

도 6 및 도 10에 도시된 바와 같이, 재배 라인(202)의 압출 프로파일의 상부 섹션은 하향 t-슬롯(1004)을 포함한다. 선형 가이드 운송물(610)(아래에 설명됨)가 t-슬롯(1004) 내에 탑재된다. t-슬롯(1004)의 중앙부는 운송물(610)로부터 돌출될 수 있는 스크류 또는 오버몰딩된 삽입물로부터 간격을 제공하기 위해 리세스될 수 있다. 각각의 재배 라인(202)은 다수의 별개로 제조된 섹션으로부터 어셈블리될 수 있다. 일 구현에서, 재배 라인(202)의 섹션은 현재 6 미터 길이로 모델링된다. 더 긴 섹션은 접합 개수를 줄이지만 열팽창 문제에 더 민감하고 운송 비용을 크게 증가시킬 수 있다. 도면에 의해 포착되지 않은 추가 특징은 재배 라인(202)을 천장 구조물에 부착하고 관개 라인을 부착하기 위한 간헐적 마운팅 홀을 포함한다. t-슬롯(1004)에 대한 단절부들이 또한 컨베이어 바디에 가공될 수 있다. 이러한 단절부는 선형 가이드 운송물(610)가 재배 라인(202)의 단부 밖으로 완전히 슬라이드할 필요없이 제거될 수 있게 한다.

재배 라인(202)의 두 섹션 사이의 접합부에서, 블록(612)은 양 컨베이어 바디의 t-슬롯(1004)에 위치할 수 있다. 이 블록은 재배 타워(50)가 그들 사이에서 부드럽게 미끄러질 수 있도록 두 재배 라인 섹션을 정렬하는 역할을 한다. 재배 라인(202)의 섹션을 정렬하기 위한 대안적인 방법은 섹션의 압출 프로파일에 있는 맞춤 핀 구멍(dowel holes)에 끼워지는 맞춤 핀의 사용을 포함한다. 블록(612)은 고정 나사를 통해 재배 라인 섹션 중 하나에 고정될 수 있어서, 재배 라인 섹션은 여전히 열팽창의 결과로 함께 모이고 분리될 수 있다. 상대적으로 엄격한 공차와 필요한 소량의 재료를 토대로, 이러한 블록을 가공할 수 있다. 청동이 강도, 내식성 및 내마모성으로 인해 이러한 블록의 재료로 사용될 수 있다.

일 구현에서, 수직 타워 운반 시스템(200)은 재배의 경로 섹션(202a, 202b)을 따라 재배 타워(50)를 이동시키기 위해 왕복 선형 래칫 및 폴 구조(이하 "왕복 캠 구조 또는 메커니즘"이라고 함)를 이용한다. 일 구현에서, 각각의 경로 섹션(202a, 202b)은 별도의 왕복 캠 구조 및 관련 액추에이터를 포함한다. 도 5a, 6 및 7은 재배 라인(202)을 가로 질러 재배 타워(50)를 이동시키는 데 사용될 수 있는 하나의 가능한 왕복 캠 메커니즘을 도시한다. 폴 또는 "캠"(602)은 재배 라인(202)을 따라 타워(50)를 물리적으로 밀어 낸다. 캠(602)은 캠 채널(604)에 부착되고(하기 참조) 한 축을 중심으로 회전한다. 포워드 스트로크에서, 회전은 캠 채널(604)의 상단에 의해 제한되어 캠(602)이 재배 타워(50)를 전방으로 밀게 한다. 예비 또는 백 스트로크에서, 회전이 제한되지 않으므로 캠이 재배 타워(50)의 상단에서 래칫할 수 있다. 이러한 방식으로, 캠 메커니즘은 비교적 짧은 거리를 앞뒤로 스트로크할 수 있지만 재배 타워(50)는 재배 라인(202)의 전체 길이를 따라 앞으로 전진한다. 일 구현에서, 제어 시스템은 프로그램된 재배 시퀀스에 따라 재배 타워(50)를 이동시키기 위해 각각의 재배 라인(202)의 왕복 캠 메커니즘의 작동을 제어한다. 이동 사이클 사이에, 액추에이터와 왕복 캠 메커니즘은 유휴 상태를 유지한다.

캠(602)의 피벗 포인트 및 캠 채널(604)에 대한 부착 수단은 바인딩 포스트(606) 및 육각 헤드 볼트(608)로 구성된다; 대안으로, 덴트 클레비스 핀을 사용할 수 있다. 육각 헤드 볼트(608)는 축방향으로 공구 접근이 없는 캠 채널(604)의 내측에 위치해 있다. 육각 헤드이므로, 제거를 위해 렌치를 사용해 반경방형으로 접근할 수 있다. 대규모 농장에 필요한 많은 수의 캠을 감안할 때, 사출 성형과 같은 대량 제조 공정이 적합하다. ABS는 강성이고 상대적으로 비용이 저렴하므로 적합한 소재이다. 대응하는 재배 라인(202)에 대한 모든 캠(602)이 캠 채널(604)에 부착된다. 액추에이터에 연결시, 이 공통 빔(beam) 구조물은 모든 캠(602)이 일제히 앞뒤로 스트로크할 수 있게 한다. 일 구현에서, 캠 채널(604)의 구조물은 판금으로 구성된 하향 U-채널이다. 캠 채널(604)의 하향 벽에 있는 홀들은 바인딩 포스트(606)를 사용하여 캠(602)에 대한 장착 지점을 제공한다.

일 구현에서, 캠 채널(604)의 홀들은 12.7mm 간격으로 이격되어 있다. 따라서, 캠(602)은 12.7mm의 임의의 정수 배로 서로에 대해 이격될 수 있으며, 단 하나의 캠 채널을 가진 가변 재배 타워 간격을 허용한다. 캠 채널(604)의 베이스는 포워드 스트로크 동안 캠의 회전을 제한한다. 축방향으로의 병진이동을 제외하고 캠 채널(604)의 모든 자유도가 캠 채널(604)의 베이스에 장착되고 재배 라인(202)의 t-슬롯(1004)에 탑재된 선형 가이드 운송물(610)(아래에 설명됨)에 의해 제한된다. 캠 채널(604)은 6 미터 길이의 섹션과 같이 별개로 형성된 섹션으로부터 어셈블리될 수 있다. 섹션이 길수록 정션의 수는 줄지만 배송비가 크게 증가할 수 있다. 캠 채널이 액추에이터에 연결된 단부에만 고정되어 있기 때문에 열팽창은 일반적으로 문제가 되지 않는다. 단순한 프로파일, 얇은 벽 두께 및 요구되는 긴 길이를 고려할 때, 판금 압연이 캠 채널에 적합한 제조 공정이다. 아연 도금강이 이 응용 분야에 적합한 재료이다.

선형 가이드 운송물(610)가 캠 채널(604)의 베이스에 볼트로 고정되고 재배 라인(202)의 t-슬롯(1004) 내에서 탑재된다. 일부 구현에서, 캠 채널의 6 미터 섹션 당 하나의 운송물(610)가 사용된다. 운송물(610)는 낮은 마찰 및 내마모성을 위해 사출 성형된 플라스틱일 수 있다. 볼트가 오버몰딩 스레드 삽입물에 스레딩함으로써 운송물(610)를 캠 채널(604)에 부착한다. 선택 캠(602)이 제거되면, 이들 볼트는 접근 가능해져 캠 채널(604)의 섹션이 운송물에서 분리되어 제거될 수 있다.

캠 채널(604)의 섹션은 각 조인트에서 커넥터 쌍(616)과 함께 결합된다; 대안으로, 덴트 클레비스 핀을 사용할 수 있다. 커넥터(616)는 홀이 20mm 간격(캠 채널(604)과 동일한 홀 간격)으로 가공된 아연 도금강 바(bar)일 수 있다. 숄더 볼트(618)는 외부 커넥터의 홀을 통과하고 캠 채널(604)을 통과하여 내부 커넥터의 홀에 스레드된다. 숄더 볼트가 캠(602)과 같은 위치에 있으면, 바인딩 포스트 대신 사용할 수 있다. 숄더 볼트(618)의 헤드가 접근 가능해지므로 커넥터 및 캠 채널 섹션이 제거될 수 있다.

일 구현에서, 캠 채널(604)은 포워드 및 백 스트로크로 작동하는 선형 액추에이터에 부착된다. 적합한 선형 액추에이터는 버지니아 주 레드포드에 있는 Thomson, Inc.에서 제공하는 T13-B4010MS053-62 액추에이터일 수 있다; 그러나, 본 명세서에 기술된 왕복 캠 기구는 다양한 다른 액추에이터로 작동될 수 있다. 선형 액추에이터는 온보딩 단부가 아닌 재배 라인(202)의 오프로딩 단부에서 캠 채널(604)에 부착될 수 있다. 이러한 구성에서, 캠 채널(604)은 버클링(buckling) 위험을 감소시키는 (캠 채널(604)를 당기는) 액추에이터의 포워드 스트로크 동안 타워(50)에 의해 하중시 장력을 받고 있다. 도 7a는 본 발명의 일 구현에 따른 왕복 캠 기구의 작동을 도시한다. 단계 A에서, 선형 액추에이터는 풀 백 스트로크를 마쳤다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 캠(602)이 재배 타워(50)의 고리(52) 위에 래치될 수 있다. 도 7a의 단계 B는 포워드 스트로크의 단부에 캠 채널(604) 및 캠(602)의 위치를 도시한다. 포워드 스트로크 동안, 캠(602)은 대응하는 재배 타워(50)와 맞물리고 도시된 바와 같이 재배 라인(202)을 따라 전방 방향으로 타워를 이동시킨다. 도 7a의 단계 C는 새로운 재배 타워(50)(Tower 0)가 재배 라인(202)에 삽입될 수 있는 방법 및 마지막 타워(Tower 9)가 제거될 수 있는 방법을 예시한다. 단계 D는 단계 A와 동일한 방식으로 백 스트로크 동안 캠(602)이 재배 타워(50) 위로 래치하는 방법을 예시한다. 이 왕복 캠 기구의 기본 원리는 액추에이터의 비교적 짧은 스트로크로부터의 왕복 운동이 타워(50)를 재배 라인(20)의 전체 길이를 따라 일 방향으로 운반한다는 것이다. 보다 구체적으로, 포워드 스트로크에서, 재배 라인(202)상의 모든 재배 타워(50)가 한 위치 앞으로 푸시된다. 백 스트로크에서, 캠(602)은 한 위치 뒤의 인접한 타워로 래치된다; 재배 타워는 같은 위치에 남아 있다. 도시된 바와 같이, 재배 라인(202)이 가득차면, 새로운 재배 타워가 적재될 수 있고 선형 액추에이터의 각 포워드 스트로크 후에 마지막 타워가 하적될 수 있다. 일부 구현에서, 고리(52)의 상단부(캠이 푸시되는 부분)는 재배 타워(50)의 폭보다 약간 더 좁다. 결과적으로, 캠(602)은 재배 타워(50)가 서로 바로 인접해 이격될 때 고리(52)와 여전히 맞물릴 수 있다. 도 7a는 교시용으로 9 개의 재배 타워를 도시한다. 재배 라인(202)은 재배 라인(202) 상에 (400-450과 같이) 훨씬 더 많은 수의 타워(50)를 허용하도록 상당히 길게(예를 들어, 40 미터) 구성될 수 있다. 다른 구현도 가능한다. 예를 들어, 최소 타워 간격은 재배 타워(50)의 좌우 거리의 2 배와 같거나 약간 더 크게 설정되어 하나 이상의 재배 타워(50)가 각각의 사이클에서 재배 라인(202)에 적재될 수 있게 할 수 있다.

또한, 도 7a에 도시된 바와 같이, 캠 채널(604)을 따른 캠(602)의 간격은 재배 라인(202)을 따른 1 차원 식물 인덱싱에 영향을 미치도록 배열될 수 있다. 즉, 왕복 캠 기구의 캠(602)은 재배 라인(202)을 따라 이동할 때 타워(50) 사이의 간격이 증가하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 캠(602) 사이의 간격은 재배 라인의 시작 부분의 최소 간격에서 재배 라인(202)의 끝 부분의 최대 간격으로 점차 증가할 수 있다. 이는 식물들이 자라 광 차단이 증가됨에 따라 간격을 제공해, 가변 간격 또는 인덱싱을 통해, 재배 챔버(20) 및 조명과 같은 관련 구성요소의 효율적인 사용을 늘리는 게 식물들을 멀리 이격시키게 하는데 유용할 수 있다. 일 구현에서, 선형 액추에이터의 포워드 및 백 스트로크 거리는 최대 타워 간격과 동일하다(또는 약간 더 크다). 선형 액추에이터의 백 스트로크 동안, 재배 라인(202)의 시작 부분에 있는 캠(602)은 재배 타워(50)를 래치하고 오버슈트할 수 있다. 포워드 스트로크에서, 이러한 캠(602)은 타워와 결합하기 전에 각각의 거리를 이동할 수 있는 반면, 재배 라인(202)을 따라 더 위치된 캠은 타워와 결합하기 전에 더 짧은 거리를 이동하거나 실질적으로 즉시 결합할 수 있다. 이러한 배열에서, 최대 타워 간격은 최소 타워 간격보다 2 배 더 클 수 없다; 그렇지 않으면, 캠(602)이 2 개 이상의 재배 타워(50) 위로 래치해 맞물릴 수 있다. 더 큰 최대 타워 간격이 요구된다면, 도 7b에 도시된 바와 같이 확장 조인트가 사용될 수 있다. 확장 조인트는 캠 채널(604)의 선단부가 캠 채널(604)의 후단부 전으로 이동하기 시작하도록 하여, 긴 스트로크를 달성하도록 한다. 특히, 도 7b에 도시된 바와 같이, 확장 조인트(710)가 캠 채널(604)의 섹션(604a 및 604b)에 부착될 수 있다. 초기 위치(702)에서, 확장 조인트(710)는 접혀진다. 포워드 스트로크(704)의 시작에서, (액추에이터가 캠 채널(604)을 당길 때) 캠 채널(604)의 선단부(604a)가 전진하는 반면, 후단부(604b)는 정지 상태를 유지한다. 볼트가 확장 조인트(710)에서 펼친 위치(706)로 바닥을 드러내면, 캠 채널(604)의 후단부(604)도 앞으로 이동하기 시작한다. 백 스트로크(708)에서, 확장 조인트(710)는 초기 위치로 접힌다.

수직 재배 타워(50)를 이동시키기 위한 다른 구현이 사용될 수 있다. 예를 들어, 리드 스크류 장치가 사용될 수 있다. 이러한 구현에서, 리드 스크류의 스레드가 재배 라인(202) 상에 배치된 고리(52)와 맞물리고 샤프트가 회전함에 따라 재배 타워(50)를 이동시킨다. 스레드의 피치는 1차원 식물 인덱싱을 달성하도록 가변될 수 있다. 다른 구현으로, 벨트 컨베이어는 재배 라인(202)을 따라 재배 타워(50)를 이동시키기는데 이용될 수 있는 벨트를 따라 패들을 포함한다. 이러한 구현에서, 일련의 벨트 컨베이어가 재배 라인(202)을 따라 배열되고, 각각의 벨트 컨베이어는 패들을 따라 상이한 간격 거리를 포함해 1 차원 식물 인덱싱을 달성한다. 또 다른 구현에서, 재배 라인(202)을 따라 재배 타워(50)를 이동시키기 위해 무동력 컨베이어가 사용될 수 있다. 더욱이, 다양한 도면에 도시된 재배 라인(202)이 지면에 수평이지만, 재배 라인(202)은 타워 이동 방향에 대해 하방 또는 상방으로 약간의 각도로 기울어질 수 있다. 또한, 상술한 재배 라인(202)이 재배 타워를 한 방향으로 운반하도록 작동하는 동안, 재배 라인(202)이 다수의 섹션을 포함하도록 구성될 수 있으며, 여기서 각 섹션은 상이한 방향으로 배향된다. 예를 들어, 두 섹션은 서로 수직일 수 있다. 다른 구현에서, 2 개의 섹션은 서로 평행하게 진행될 수 있지만 반대 방향으로 이동될 수 있다.

관개 및 수성 영양소 공급

도 8은 수직 타워 운반 시스템(200)을 통해 병진이동할 때 재배 타워(50)에 배치된 작물에 수성 영양액을 공급하기 위해 재배 라인(202)에 관개 라인(802)이 부착될 수 있는 방법을 예시한다. 일 구현에서, 관개 라인(802)은 각 이동 사이클과 함께 재배 라인(202)을 따라 전진함에 따라 타워(50)의 예상 위치에 배치된 이격된 홀들을 갖는 가압 라인이다. 예를 들어, 관개 라인(802)은 1.5 인치의 내경을 갖는 PVC 파이프와 0.125 인치의 직경을 갖는 홀일 수 있다. 관개 라인(802)은 재배 라인(202)의 전체 길이에 걸쳐 약 40 미터 길이일 수 있다. 전체 라인에 걸쳐 적절한 압력을 보장하기 위해, 관개 라인(802)은 각각 매니 폴드에 연결된 짧은 섹션으로 분할되어 압력 강하가 감소된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 깔때기 구조(902)는 관개 라인(802)으로부터 수성 영양액을 집수하고 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이 수성 영양액을 재배 타워(50)의 공동(54a, 54b)으로 분배한다. 도 9 및 도 11a는 깔때기 구조(902)가 고리(52)에 통합될 수 있음을 도시한다. 예를 들어, 깔때기 구조(902)는 컬렉터(910), 제 1 및 제 2 통로(912) 및 제 1 및 제 2 슬롯(920)을 포함할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 고리의 그루브-결합 부재(58)가 전체 고리 구조의 중심라인에 배치될 수 있다. 깔때기 구조(902)는 컬렉터(910)의 반대편 및 중심라인의 대향 측면에서 하향으로 뻗어 있는 플랜지 섹션(906)을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 통로의 출구는 도시된 바와 같이 플랜지 섹션(906)의 대향 측면에 실질적으로 인접하여 배향된다. 플랜지 섹션(906)은 재배 타워(50)의 중앙벽(56)에 기재되어 고리(52)를 중심에 두고 상기 고리(52)를 재배 타워(50)에 부착하거나 그렇지 않으면 달라붙게 할 추가 사이트를 제공한다. 즉, 고리(52)가 재배 타워(50)의 상단에 삽입될 때, 중앙벽(56)이 플랜지 섹션(906) 사이에 배치된다. 도시된 구현에서, 컬렉터(910)는 고리(52)의 메인 바디(53)로부터 측방향으로 뻗어 있다.

도 11b에 도시된 바와 같이, 깔때기 구조(902)는 영양액을 집수하고 통로(912)를 통해 타워의 내부 공동(54a 및 54b)에 유체를 고르게 분배하는 컬렉터(910)를 포함한다. 통로(912)는 중앙벽(56) 근처에 그리고 플러그 홀더(158)의 단부 위의 심어진 작물의 뿌리가 예상되는 각각의 공동(54a, 54b)의 중앙 후방에 수성 영양 용액을 분배하도록 구성된다. 도 11c에 도시된 바와 같이, 일 구현으로, 깔때기 구조(902)는 양쪽 통로(912)로 영양액의 균일한 분포를 촉진하는 슬롯(920)을 포함한다. 영양액이 통로(912)에 도달하려면, 슬롯(920) 중 하나를 통해 흘러야 한다. 각 슬롯(920)은 슬롯 개구의 폭이 컬렉터(910)의 실질적으로 평평한 바닥면(922)으로부터 뻗어 있음에 따라 증가하는 V형 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 각 슬롯(920)은 바닥면(922)에서 1mm의 폭을 가질 수 있다. 슬롯(920)의 높이는 25mm의 높이에 걸쳐 5mm로 증가할 수 있다. 슬롯(920)의 구성은 관개 라인(802)에 의해 충분한 유속으로 공급된 영양액이 특정 통로(912)로 직접 흐르는 것과는 반대로 컬렉터(910)에 축적되도록 하고, 양쪽 통로(912)로 영양액의 균일한 분배를 촉진하기 위해 슬롯(920)을 통해 흐르게 한다.

작동시, 관개 라인(802)은 물을 재배 타워(50)의 각각의 공동(54a, 54b)에 균일하게 분배하는 깔때기 구조(902)에 수성 영양액을 제공한다. 깔때기 구조(902)로부터 공급된 수성 영양액은 흘러 내리듯이 각각의 플러그 용기(plug container)(158)에 포함된 작물을 관개한다. 일 구현에서, 각각의 재배 라인(202) 아래에 배치된 홈통은 재활용을 위해 재배 타워(50)로부터 남은 물을 집수한다.

다른 구현도 가능하다. 예를 들어, 깔때기 구조는 재배 타워(50)의 상응하는 공동(54a, 54b)에 수성 영양액을 분배하기 위해 별도로 작동하는 2 개의 분리된 컬렉터로 구성될 수 있다. 이러한 구성에서, 관개 공급 라인은 각 컬렉터에 대해 하나의 홀로 구성될 수 있다. 일부 구현에서, 타워는 하나의 공동만을 포함할 수 있고 타워의 단일면(101)에만 플러그 용기(plug container)를 포함할 수 있다. 이러한 구성은 여전히 수성 영양액을 타워 공동의 원하는 부분으로 보내는 깔때기 구조의 사용을 요구하나, 별도의 컬렉터 또는 고른 분배를 용이하게하는 다른 구조물의 필요성을 없앤다.

자동화된 픽업 및 하역 스테이션(laydown station)

위에서 논의된 바와 같이, 중앙 처리 시스템(30)의 스테이션은 수평 방향으로 재배 타워(50)에서 작동하는 반면, 수직 타워 운반 시스템(200)은 재배 환경(20)에서 재배 타워를 수직 방향으로 이송한다. 하나의 구현에서, 자동화된 픽업 스테이션(43) 및 관련 제어 논리(control logic)은 적재 위치에서 수평 재배 타워를 탈착 가능하게 파지하고(releasably grasp), 타워를 수직 방향으로 회전시키며, 상기 타워를 재배 환경(20)의 선택된 재배 라인(202)에 삽입하기 위해 이송 스테이션에 부착하도록 작동할 수 있다. 재배 환경(20)의 타단에서, 자동화된 하역 스테이션(laydown station)(41) 및 관련 제어 논리(control logic)은 버퍼 위치로부터 수직으로 배향된 재배 타워(50)를 탈착 가능하게 파지하여(releasably grasp) 이동시키고, 재배 타워(50)를 수평 방향으로 회전시키고 중앙 처리 시스템(30)의 하나 이상의 스테이션에 의한 처리를 위해 이송 시스템에 배치한다. 예를 들어, 자동화된 하역 스테이션(laydown station)(41)은 수확기 스테이션(32)에 적재하기 위해 운반 시스템에 재배 타워(50)를 배치할 수 있다. 자동화된 하역 스테이션(laydown station)(41) 및 픽업 스테이션(43)은 각각 FANUC 로봇과 같은 6 자유도(6 축) 로봇암을 포함할 수 있다. 스테이션(41 및 43)은 또한 대향 단부에서 재배 타워(50)를 탈착 가능하게 파지하기(releasably grasp) 위한 엔드 이펙터를 포함할 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 구현에 따른 자동화된 하역 스테이션(laydown station)(41)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 자동화된 하역 스테이션(laydown station)(41)은 로봇(1402) 및 엔드 이펙터(1450)를 포함한다. 무동력 컨베이어일 수 있는 하적물 이송 운반장치(45)가 재배 환경(20)으로부터 재배 타워(50)를 전달한다. 일 구현에서, 하적물 이송 운반장치(45)의 버퍼 트랙이 재배 환경(20)에서 수직 슬롯(1408)을 통해 연장되어, 상기 운반장치(45)가 재배 환경(20) 외부의 운송물(1202)에 부착된 재배 타워(50)를 픽업 위치(pick location)(1404)쪽으로 운반할 수 있게 한다. 하적물 이송 운반장치(45)는 제어된 스톱 블레이드를 사용하여 픽업 위치(pick location)(1404)에서 운송물(1202)를 정지시킨다. 하적물 이송 운반장치(45)는 스톱 블레이드와 롤백 방지 장치 사이에서 운송물(1202)를 바운딩하는 롤백 방지 장치를 포함할 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 리시버(1204)는 하적물 이송 운반장치(45)에서보다 근접한 버퍼링 및/또는 재배 타워(50)의 적재 또는 하적을 위한 정확한 방향을 용이하게 하기 위해 운송물(1202)에 부착시 재배 타워(50)의 회전을 허용하는 회전 장치(1210)에 부착될 수 있다. 일부 구현에서, 하역(laydown) 위치 및 픽업 위치(pick location)(1404)에 대해, 재배 타워(50)는 고리(52)가 회전된 운송물 리시버(1204) 상에서/떨어져 타워를 용이하게 이송하기 위해 자동화된 하역 및 픽업 스테이션(41, 43)으로부터 멀리 향하도록 배향될 수 있다. 고리(52)는 운송물(1202)의 리시버(1204)의 그루브에 안착될 수 있다. 리시버(1204)는 또한 재배 타워(50)가 이송 운반과 관련된 가속 또는 감속 동안 미끄러지는 것을 방지하기 위해 재배 타워(50)의 일측에 폐쇄되는 래치(1206)를 가질 수 있다.

도 16은 대향 단부에서 재배 타워(50)를 탈착 가능하게 파지하기(releasably grasp) 위한 공압 파지 방안을 제공하는 본 발명의 일 구현에 따른 엔드 이펙터(1450)를 도시한다. 엔드 이펙터(1450)는 빔(beam)(1602) 및 로봇암(1402)과 같은 로봇에 부착하기 위한 장착 플레이트(1610)를 포함할 수 있다. 상부 그리퍼(gripper; 집게) 어셈블리(1604) 및 하부 그리퍼(gripper; 집게) 어셈블리(1606)가 빔(beam)(1602)의 대향 단부에 부착될 수 있다. 엔드 이펙터(1450)는 또한 수평 방향으로 유지될 때 재배 타워(50)를 지지하기 위한 지지암(1608)을 포함한다. 예를 들어, 빔(beam)(1602)의 중앙 섹션으로부터 뻗어 있는 지지암(1608)이 타워 편향을 완화시킨다. 지지암(1608)은 그리퍼 어셈블리(1604, 1606) 중 어느 하나로부터 약 1.6 미터 이내로 이격될 수 있고, 타워면으로부터 공칭 30mm 오프셋되어 지지암(1608)이 타워를 퍼지하기 전에 30mm의 타워 편향을 허용할 수 있다.

도 17a 및 17b에 도시된 바와 같이, 하부 그리퍼 어셈블리(1606)는 빔(beam)(1602)의 단부로부터 수직으로 뻗어 있고 각각 암(1708a 및 1708b)을 정의하는 절결부(1704)를 갖는 플레이트(1702)를 포함할 수 있다. SMC Pneumatics에서 MGPM40-40Z라는 명칭으로 판매되는 가이드식 공압 실린더와 같은 공압 실린더 장치(1706)가 플레이트(1702)의 암(1708a)에 부착된다. 암(1708b)은 그리퍼 어셈블리(1606)에 재배 타워(50)를 위치 및/또는 미끄러짐을 방지하기 위해 내부에 파지될 때 재배 타워(50)의 그루브(58b)와 맞물리는 돌출부(1712)를 포함할 수 있다. 도시된 구현에서, 그리퍼 어셈블리(1606)는 랍스터 집게처럼 작동한다. 즉, 그리퍼(공압 실린더 장치(1706))의 일측이 움직이는 반면, 다른 측(암(1708b))은 정적으로 유지된다. 그리퍼 어셈블리(1606)의 정적인 측면에서, 공압 실린더 장치(1706)는 재배 타워(50)를 암(1708)으로 구동시키고, 돌출부(1712)와 함께 타워(50)를 등록한다. 재배 타워(50)와 암(1708b)과 공압 실린더 장치(1706) 사이의 마찰이 자동화된 하역 또는 픽업 스테이션(41, 43)의 작동 동안 타워를 적소에 유지한다. 재배 타워(50)를 파지하기 위해, 공압 실린더 장치(1706)가 연장될 수 있다. 이러한 구현에서, 공압 실린더 장치(1706)는 재배 타워(50)를 포함하는 이송 작업 동안 해제 위치로 후퇴된다. 일 구현에서, 공압 실린더 장치(1706)의 솔레노이드가 확장 또는 후퇴 여부에 관계없이 공압이 손실 되어도 밸브가 잠긴다는 점에 중앙 폐쇄된다. 그러한 구현에서, 공압 손실은 공압 실린더 장치(1706)가 전개되는 동안 재배 타워(50)가 엔드 이펙터(1450)에서 떨어지지 않게 할 것이다.

일 구현에서, 상부 그리퍼 어셈블리(1604)는 동일한 구성 요소를 포함하고 전술한 동일한 방식으로 작동하기 때문에, 본질적으로 하부 그리퍼 어셈블리(1606)의 미러 이미지이다. 일 구현에서, 캐치 플레이트(1718)는 하부 그리퍼 어셈블리(1606)에만 부착될 수 있다. 캐치 플레이트(1718)는 그리퍼 어셈블리가 고장나거나 재배 타워(50)가 미끄러지는 경우에 안전 장치(safety catch)로서 작용할 수 있다. 다른 구현도 가능한다. 예를 들어, 그리퍼 어셈블리는 재배 타워(50)를 파지하도록 작동될 때 각 그리퍼의 양 대향암이 움직이는 평행 그리퍼 어셈블리일 수 있다.

로봇(1402)은 베이스, 상기 베이스에 부착된 하부 암, 상기 하부 암에 부착된 상부 암, 및 상기 상부 암의 단부와 엔드 이펙터 사이에 배치된 손목 관절 장치를 포함하는 6 축 로봇암일 수 있다. 예를 들어, 로봇(1402)은 1) 베이스를 중심으로 회전하고; 2) 하부 암을 회전시켜 앞뒤로 뻗으며; 3) 하부 암에 대해 상부 암을 상하로 회전하며; 4) 상부 암과 부착된 손목 관절 장치를 원운동으로 회전시키고; 5) 상부 암의 단부에 부착된 손목 관절 장치를 위아래로 기울이며; 및/또는 6) 손목 관절 장치를 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전시킬 수 있다. 그러나, 엔드 이펙터(1450)(및/또는 운반장치 등과 같은 기타 요소)에 대한 변경으로 이동 축이 더 적은 로봇의 사용뿐만 아니라 다양한 유형의 로봇 및 장치가 허용될 수 있다. 도 18에 도시된 바와 같이, 로봇(1402)은 바닥에 장착되고 받침대에 설치될 수 있다. 로봇(1402)에 대한 입력은 전력, 제어 시스템에 대한 데이터 연결, 및 공압 실린더 장치(1706)를 가압 공기 공급 장치에 연결하는 에어 라인을 포함할 수 있다. 공압 실린더 장치(1706)에서, 센서는 실린더가 개방 상태 또는 폐쇄 상태에 있을 때를 감지하는 데 사용될 수 있다. 제어 시스템은 재배 환경(20)으로부터 중앙 처리 시스템(20)으로의 재배 타워(50)의 운반을 달성하게 로봇(1402)의 동작을 제어하기 위해 하나 이상의 프로그램 또는 서브 루틴을 실행할 수 있다.

하적물 이송 운반장치(45)에서 재배 타워(50)가 가속/감속할 때, 재배 타워(50)가 약간 흔들릴 수 있다. 도 18 및 19는 자동화된 하역 스테이션(laydown station)(41)의 하역 작업 동안 가능한 흔들림을 멈추고 재배 타워(50)를 정확하게 위치시키기 위한 타워 구속 장치(1902)를 도시한다. 도시된 구현에서, 상기 장치(1902)는 유도 공압 실린더(1904) 및 타워(50)를 가이드하는 가이드 플레이트(1906) 및 재배 타워(50)를 하부 그리퍼 어셈블리(1606)에 더 잘 등록하기 위해 약간의 경사를 유지하며 재배 타워(50)의 바닥을 잡는 브래킷 암(1908)을 포함하는 브래킷 어셈블리를 포함하는 바닥 장착형 유닛이다. 제어 시스템은 재배 타워(50)의 바닥과 맞물리도록 장치(1902)의 작동을 제어하여 이로써 그리퍼 어셈블리(1606)를 위해 적소에 고정할 수 있다.

하역 작업의 최종 상태는 가능한 한 중앙에 수확기 인피드 컨베이어(1420)의 돌출부(2004) 상에 놓이는 재배 타워(50)를 갖는 것이다. 일 구현에서, 재배 타워(50)는 고리(52)가 수확기 스테이션(32)을 향하도록 배향되고, 힌지 측벽을 갖는 구현에서는, 힌지 측이 아래로 향한다. 다음은 본 발명의 하나의 가능한 구현에 따라, 로봇(1402)용 컨트롤러가 하역 동작 동안 실행할 수 있는 결정 단계를 요약한 것이다.

하역(laydown) 절차 설명

로봇 컨트롤러의 메인 프로그램은 다음과 같이 작동할 수 있다:

· 중앙 처리 시스템(30)과 관련된 제어 시스템은 로봇 컨트롤러의 메인 프로그램을 활성화할 수 있다.

· 메인 프로그램 내에서, 로봇 컨트롤러는 로봇(1402)이 홈 위치에 있는지 확인할 수 있다.

· 로봇(1402)이 홈 위치에 없으면, 홈 프로그램으로 들어가 홈 위치로 이동한다.

· 메인 프로그램은 리셋 I/O 프로그램을 호출하여 로봇(1402)의 모든 I/O 파라미터를 기본값으로 리셋한다.

· 다음으로, 메인 프로그램은 중앙 처리 컨트롤러와 핸드셰이크 프로그램을 실행하여 재배 타워(50)가 픽업 위치(1404)에 있고 픽업 준비가 되었는지 확인한다.

· 메인 프로그램은 진입 구역 프로그램을 실행하여 이송 운반 구역에 들어 가려고 하는 것을 나타낼 수 있다.

· 메인 프로그램은 재배 타워(50)를 파지하고 운송물(1202)에서 들어 올리기 위해 픽 타워 프로그램을 실행할 수 있다.

· 그런 다음, 메인 프로그램은 출구 구역 프로그램을 호출하여 이송 운반 구역을 떠났음을 나타낼 수 있다.

· 다음으로, 메인 프로그램은 중앙 처리 컨트롤러와 핸드셰이크 프로그램을 실행하여 수확기 인피드 컨베이어(1420)가 비워졌고 재배 타워(50)를 수용할 수 있는 위치에 있는지 확인한다.

· 그런 다음, 메인 프로그램은 영역 진입 프로그램을 실행하여 수확기 인피드 컨베이어 영역에 진입하려고 하는 것을 나타낼 수 있다.

· 메인 프로그램은 플레이스 타워 프로그램을 실행하여 픽된 타워를 인피드 컨베이어(1420)로 이동 및 배치한다.

· 그런 다음, 메인 프로그램은 출구 구역 프로그램을 호출하여 수확기 인피드 컨베이어 구역을 떠났다고 나타낸다.

· 그 후, 홈 프로그램은 로봇(1402)을 홈 위치로 복귀시키기 위해 실행될 수 있다.

· 마지막으로, 메인 프로그램은 중앙 처리 컨트롤러와 핸드셰이크 프로그램을 실행하여 로봇(1402)이 홈 위치로 복귀했고 다음 재배 타워(50)를 선택할 준비가되었음을 나타낼 수 있다.

픽 타워 프로그램은 다음과 같이 작동할 수 있다:

· 로봇(1402)은 그리퍼(1604, 1606)가 개방 위치에 있는지 확인한다. 그리퍼가 개방되어 있지 않으면, 로봇(1402)이 경보를 울린다.

· 로봇(1402)은 곧장 앞으로 이동하기 시작할 수 있으며, 이는 엔드 이펙터(1450)를 타워면으로 밀어 넣어 재배 타워가 그리퍼(1604, 1606)의 후면 벽에 완전히 안착되도록 한다.

· 로봇(1402)은 그 다음 측면으로 이동하여 강체 핑거(1712)를 타워 벽에 대해 밀어 그루브(58b)와 맞물릴 수 있다.

· 로봇(1402)은 그리퍼(1604, 1606)를 닫기 위해 로봇 출력을 활성화할 수 있다.

· 로봇(1402)은 그리퍼(1604, 1606)가 닫혔다는 것을 센서가 나타낼 때까지 대기할 수 있다. 로봇(1402)이 너무 오래 대기하면, 로봇(1402)은 알람을 발생시킬 수 있다.

· 일단 파지가 확인되면, 로봇(1402)은 수직으로 이동하여 리시버(1204)로부터 재배 타워(50)를 들어 올릴 수 있다.

· 다음으로, 로봇(1402)은 픽업 위치(pick location)(1404)로부터 뒤로 당겨질 수 있다.

플레이스 타워 프로그램은 다음과 같이 작동할 수 있다:

· 로봇(1402)은 동작 동안 재배 타워(50)를 적절하게 정렬하기 위해 중간 지점으로 작용하는 2 개의 웨이 포인트를 통해 이동할 수 있다.

· 로봇(1402)은 계속해서 수확기 인피드 컨베이어(1450)의 중심 바로 위에 엔드 이펙터(1450)와 타워(50)를 배치하여, 타워가 (예를 들어, 강체 핑거 상에 힌지 다운, 수확기 스테이션(32)을 향한 고리(52)로) 올바른 방향에 있도록 한다.

· 일단 컨베이어 위치가 확인되면, 로봇(1402)은 그리퍼(1604, 1606)를 개방하기 위해 출력을 활성화하여 재배 타워(50)가 강체 핑거(1712)와 지지암(1608)에 놓이도록 할 수 있다.

· 로봇(1402)은 센서가 그리퍼(1604, 1606)가 개방되었음을 나타낼 때까지 대기할 수 있다. 로봇(1402)이 너무 오래 대기하면, 로봇(1402)은 알람을 발생시킬 수 있다.

· 그리퍼(1604, 1606)가 해제된 후, 로봇(1402)은 수직으로 하방 이동할 수 있다. 내려가는 도중에, 수확기 인피드 컨베이어(1420)의 돌출부(2004)가 재배 타워(50)의 무게를 지탱하고, 강체 핑거(1712)와 엔드 이펙터(1450)의 지지암(1608)이 결국 재배 타워 아래에서 접촉하지 않게 된다.

· 마지막으로, 로봇(1402)은 수확기 인피드 컨베이어(1420)로부터 멀리 떨어진 로봇(1402)쪽으로 엔드 이펙터(1450)를 당기고, 재배 타워(50) 아래로부터 엔드 이펙터(1450)의 강체 핑거(1712)를 슬리이드시킬 수 있다.

도 15a 및 15b는 본 발명의 일 구현에 따른 자동화된 픽업 스테이션(43)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 자동화된 픽업 스테이션(43)은 로봇(1502) 및 픽업 컨베이어(1504)를 포함한다. 자동화된 하역 스테이션(laydown station)(41)과 마찬가지로, 로봇(1502)은 재배 타워(50)를 탈착 가능하게 파지하기(releasably grasp) 위한 엔드 이펙터(1550)를 포함한다. 일 구현에서, 엔드 이펙터(1550)는 자동화된 하역 스테이션(laydown station)(41)의 로봇(1402)에 부착된 엔드 이펙터(1450)와 실질적으로 동일하다. 일 구현에서, 엔드 이펙터(1550)는 지지암(1608)을 생략할 수 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 엔드 이펙터(1550)를 사용하는 로봇(1502)은 픽업 컨베이어(1504)에 놓인 재배 타워(50)를 파지하고 재배 타어(50)를 수직 방향으로 회전시켜 재배 타워(50)를 적재물 이송 운반장치(47)의 운송물(1202)에 부착한다. 위에서 논의된 바와 같이, 무동력 컨베이어일 수 있는 적재물 이송 운반장치(47)는 재배 타워(50)를 재배 환경(20)으로 전달한다. 일 구현에서, 적재물 이송 운반장치(47)의 버퍼 트랙 섹션(1522)은 재배 환경(20에서 수직 슬롯을 통해 뻗어 있어, 운반장치(47)가 운송물(1202)에 부착된 재배 타워(50)를 정지 위치(1520)로부터 재배 환경(20)으로 운반하게 다. 적재물 이송 운반장치(47)는 제어된 스톱 블레이드를 사용하여 정지 위치(1520)에 운송물(1202)를 정지시킬 수 있다. 적재물 이송 운반장치(47)는 롤백 방지 장치를 포함하여, 스톱 블레이드와 롤백 방지 장치 사이에서 운송물(1202)를 바운딩시킨다.

다음은 본 발명의 하나의 가능한 구현에 따라, 로봇(1502)에 대한 컨트롤러가 픽업 동작 동안 실행할 수 있는 결정 단계를 요약한 것이다.

픽업 절차 설명

로봇 컨트롤러에 대한 메인 프로그램은 로봇(1502)에 대해 다음과 같이 작동할 수 있다.

· 중앙 처리 컨트롤러가 메인 프로그램을 활성화할 수 있다.

· 메인 프로그램 내에서, 로봇(1502) 컨트롤러는 로봇(1502)이 홈 위치에 있는지 확인한다.

· 로봇(1502)이 홈 위치에 없으면, 로봇(1502)은 홈 프로그램으로 들어가 로봇(1502)의 홈 위치로 이동한다.

· 메인 프로그램은 리셋 IO 프로그램을 호출하여 로봇(1502)의 I/O 값을 기본값으로 리셋할 수 있다.

· 다음으로, 메인 프로그램은 중앙 처리 컨트롤러와 핸드셰이크 프로그램을 실행하여 어느 스테이션(픽업 컨베이어(1504) 또는 이식기 이송 컨베이어(2111))이 픽업 준비가 된 재배 타워(50)를 가지고 있는지를 나타내는 결정 코드를 요청할 수 있다.

· 메인 프로그램은 진입 구역 프로그램을 실행하여 위의 결정 코드를 기반으로 픽업 위치에 진입할 예정임을 나타낼 수 있다.

· 그런 다음, 메인 프로그램은 픽 타워 프로그램을 실행하여 타워를 파지하고 위의 결정 코드에 따라 지정된 컨베이어에서 타워를 들어 올릴 수 있다.

· 메인 프로그램은 출구 구역 프로그램을 호출하여 위의 결정 코드를 기반으로 픽업 위치를 떠났음을 나타낼 수 있다.

· 다음으로, 메인 프로그램은 중앙 처리 컨트롤러와 함께 핸드셰이크 프로그램을 실행하여 적재물 이송 운반장치(47)가 운송물(1202)를 적소에 갖고 있고 재배 타워(50)를 수용할 준비가 되었는지 여부를 확인할 수 있다.

· 그런 다음 메인 프로그램은 영역 진입 프로그램을 실행하여 이송 반송 영역에 진입하려고한다는 것을 계산할 수 있다.

· 메인 프로그램은 플레이스 타워 프로그램을 실행하여 픽된 재배 타워를 운송물(1202)의 리시버(1204)로 이동 및 배치할 수 있다.

· 그런 다음 메인 프로그램은 출구 구역 프로그램을 호출하여 이송 운반 구역을 떠났음을 나타낼 수 있다.

· 로봇(1502)은 로봇(1502)를 홈 위치로 복귀시키리기 위해 고투홈 프로그램을 실행한다.

· 마지막으로, 메인 프로그램은 중앙 처리 컨트롤러와 핸드셰이크 프로그램을 실행하여 로봇(1502)이 홈 위치로 돌 왔고 다음 재배 타워(50)를 픽업할 준비가되었음을 나타낼 수 있다.

픽 타워 프로그램은 다음과 같이 작동할 수 있다:

· 로봇(1502)은 그리퍼가 개방 위치에 있는지 확인할 수 있다. 개방되지 않으면, 로봇(1502)은 경보를 울린다.

· 결정 위치가 이식기 이송 컨베이어(2111)로 확인되면, 로봇(1502)은 수직으로 이동하여 이식기 이송 컨베이어(2111) 상의 재배 타워(50)와 정렬될 것이다.

· 그 후 로봇(1502)은 재배 타워(50)가 그리퍼의 후면 벽에 완전히 안착되도록 엔드 이펙터(1550)를 타워면으로 밀어내기 위해 앞으로 이동하기 시작할 수 있다.

· 로봇(1502)은 위쪽으로 이동하여 재배 타워(50)를 들어올려 그리퍼의 강체 손가락에 타워를 놓는다.

· 로봇(1502)은 그리퍼를 닫기 위해 로봇(1502) 출력을 활성화할 수 있다.

· 로봇(1502)은 그리퍼가 닫혔다는 센서가 표시될 때까지 대기할 수 있다. 로봇(1502)이 너무 오래 대기하면, 로봇(1502)는 알람을 울린다.

· 파지가 확인되면, 로봇(1502)이 수직으로 이동하고 픽업 컨베이어(1504) 또는 이식기 이송 컨베이어(2111)에서 뒤로 당겨진다.

플레이스 타워 프로그램은 다음과 같이 작동할 수 있다:

· 로봇(1502)은 이동 동안 재배 타워(50)를 적절하게 정렬하기 위해 중간 지점으로 작용하는 2 개의 웨이 포인트를 통해 이동할 수 있다.

· 로봇(1502)은 계속해서 엔드 이펙터(1550) 및 타워(50)를 운송물(1202)의 리시버(1204)와 일렬로 위치시킨다.

· 로봇(1502)은 리시버(1204)의 채널 위에 타워 고리(52)를 위치시킬 지점(1520)으로 전진할 수 있다.

· 로봇(1502)은 아래로 이동하여 타워 고리(52)가 리시버(1204)의 채널보다 약간 위에(예를 들어, 10mm 이내에) 위치하도록 할 수 있다.

· 로봇(1502)은 타워(50)의 고리(52)가 리시버(1204)의 채널로 떨어지도록 그리퍼를 개방하게 출력을 활성화할 수 있다.

· 로봇(1502)은 그리퍼가 열렸다는 것을 센서가 표시될 때까지 대기할 수 있다. 로봇(1502)가 너무 오래 대기하면, 로봇(1502)는 알람을 울린다.

· 그리퍼가 풀리면, 로봇(1502)은 타워에서 멀어지는 방향으로 곧장 이동할 수 있다.

중앙 처리 시스템

전술한 바와 같이, 중앙 처리 시스템(30)은 수확기 스테이션(32), 세정 스테이션(34) 및 이식기 스테이션(36)을 포함할 수 있다. 중앙 처리 시스템(30)은 또한 주어진 스테이션을 오가며 타워를 이송하기 위한 하나 이상의 컨베이어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 중앙 처리 시스템(30)은 수확기 아웃피드 컨베이어(2102), 워셔 인피드 컨베이어(2104), 워셔 아웃피드 컨베이어(2106), 이식기 인피드 컨베이어(2108) 및 이식기 아웃피드 컨베이어(2110)를 포함할 수 있다. 이러한 컨베이어는 재배 타워(50)를 수평 방향으로 놓인 재배 타워를 운반하도록 구성된 벨트 또는 롤러 컨베이어일 수 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 중앙 처리 시스템(30)은 또한 재배 타워(50)를 식별하기 위한 하나 이상의 센서 및 다양한 스테이션 및 컨베이어의 작동을 조정하고 제어하기 위한 하나 이상의 컨트롤러를 포함할 수 있다.

도 21a는 중앙 처리 시스템(30)을 위한 예시적인 처리 경로를 도시한다. 위에서 논의된 바와 같이, 로봇 피킹 스테이션(41)은 성숙한 작물이 있는 재배 타워(50)를 수확기 인피드 컨베이어(1420)로 내릴 수 있으며, 상기 컨베이어는 재배 타워(50)를 수확기 스테이션으로 운반한다. 도 20은 본 발명의 일 구현에 따른 수확기 인피드 컨베이어(1420)를 도시한다. 수확기 인피드 컨베이어(1420)는 벨트(2002)로부터 외측으로 뻗어 있는 돌출부(2004)를 포함하는 벨트(2002)를 갖는 벨트 컨베이어일 수 있다. 돌출부(2004)는 벨트(2002)와 재배 타워(50)로부터 뻗어 있는 작물 사이에 갭을 제공하여 작물에 대한 손상을 방지하거나 감소시키게 돕는다. 일 구현에서, 돌출부(2004)의 크기는 재배 타워(50)의 길이에서 주기적으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 돌출부(2004a)는 재배 타워(50)의 단부와 맞물리도록 구성될 수 있다; 상부 돌출부(2004d)는 재배 타워(50)의 반대쪽 단부와 맞물릴 수 있다; 중간 돌출부(2004b, c)는 돌출부(2004b, c)의 길이가 더 낮은 측면에서 재배 타워(50)와 접촉해 타워가 임계량 너머로 편향될 때 재배 타워와 맞물리게 위치될 수 있다. 도 20에 도시된 바와 같이, 벨트(2002)의 길이는 벨트(2002)의 각각의 전체 이동 사이클에 대해 재배 타워(50)에 대한 2 개의 이동 사이클을 제공하도록 구성될 수 있다. 그러나, 다른 구현에서, 모든 돌출부(2004)는 길이가 균일하다.

도 21a에 도시된 바와 같이, 수확기 아웃피드 컨베이어(2102)는 수확기 스테이션(32)으로부터 처리되는 재배 타워(50)를 운반한다. 도시된 구현에서, 중앙 처리 시스템(30)은 "컷-어게인(cut-again)" 및 " 파이널 컷(final cut)"의 두 가지 유형의 재배 타워를 처리하도록 구성된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "컷-어게인" 타워는 수확기 스테이션(32)에 의해 처리되고(즉, 작물은 재배 타워(50)에서 자라는 식물로부터 수확되었지만, 식물(들)의 뿌리 구조가 제자리에 남아 있고) 작물이 다시 자라도록 재배 환경에 다시 삽입되어야 하는 재배 타워(50)를 말한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "파이널 컷" 타워는 작물이 수확되고 재배 타워(50)에서 뿌리 구조 및 재배 배지가 제거되고 다시 식재되는 재배 타워(50)를 말한다. 컷-어게인 및 파이널-컷 재배 타워(50)는 중앙 처리 시스템(30)을 통해 상이한 처리 경로를 취할 수 있다. 재배 타워(50)의 라우팅을 용이하게 하기 위해, 중앙 처리 시스템(30)은 재배 타워(50)를 추적하기 위해 다양한 위치에 센서(예를 들어, RFID, 바코드 또는 적외선)를 포함한다. 중앙 처리 시스템(30)의 컨트롤러에 의해 구현되는 제어 논리(control logic)은 주어진 재배 타워(50)가 컷-어게인 또는 파이널-컷 재배 타워인지를 추적하고 그에 따라 다양한 컨베이어로 하여금 그러한 재배 타워를 보내게 한다. 예를 들어, 센서는 픽업 위치(pick location)(1404) 및/또는 수확기 인피드 컨베이어(1420)뿐만 아니라 기타 위치에 위치할 수 있다. 본 명세서에 설명된 다양한 컨베이어는 중앙 처리 시스템(30)의 상이한 처리 경로를 따라 식별된 재배 타워(50)를 보내도록 제어될 수 있다. 도 21a에 도시된 바와 같이, 컷-어게인 컨베이어(2112)는 컷-어게인 재배 타워(50)를 재배 환경(20)에 삽입하기 위해 자동화된 픽업 스테이션(43)의 작업 엔벨로프를 향해 운반한다. 컷-어게인 컨베이어(2112)는 하나의 축적 컨베이어 또는 일련의 컨베이어들로 구성될 수 있다. 컷-어게인 컨베이어(2112)는 재배 타워(50)를 픽업 컨베이어(1504)로 운반할 수 있다. 일 구현에서, 픽업 컨베이어(1504)는 재배 타워(50) 아래에 도달하는 자동화된 픽업 스테이션(43)의 엔드 이펙터(1450)를 수용하도록 구성된다. 엔드 이펙터(1450)를 수용하는 방법은 재배 타워(50)보다 짧은 컨베이어 섹션을 사용하거나 도 22에 표시된 대로 양단이 각진 컨베이어를 사용하는 것 중 어느 하나를 포함한다.

한편, 파이널-컷 재배 타워(50)는 재배 환경(20)에 다시 들어가기 전에 수확기 스테이션(32), 세정 스테이션(34) 및 이식기(36)를 통과한다. 도 21a를 참조하면, 수확된 재배 타워(50)는 수확기 아웃피드 컨베이어로부터 워셔 이송 컨베이어(2103)로 이송될 수 있다. 워셔 이송 컨베이어(2102)는 재배 타워를 워셔 인피드 컨베이어(2103)로 이동시킨다. 상기 워셔 인피드 컨베이어는 재배 타워(50)를 세정 스테이션(34)으로 공급한다. 일 구현에서, 공압 슬라이드는 수확기 아웃피드 컨베이어(2102)로부터 워셔 이송 컨베이어(2103)로 재배 타워(50)를 밀 수 있다. 워셔 이송 컨베이어(2103)는 토우(tow)를 워셔 인피드 컨베이어(2104)로 이송하는 3 스트랜드 컨베이어일 수 있다. 추가 푸셔 실린더가 재배 타워(50)를 워셔 이송 컨베이어(2103)에서 워셔 인피드 컨베이어(2104)로 밀어낼 수 있다. 재배 타워(50)는 워셔 아웃피드 컨베이어(2106) 상의 세정 스테이션(34)을 빠져 나가고, 푸시 메커니즘을 통해, 이식기 인피드 컨베이어(2108)로 이송된다. 세척된 재배 타워(50)은 그 후 이식기 스테이션(36)에서 처리되며, 상기 이식기 스테이션은 재배 타워의 재배지(53)에 묘목을 삽입한다. 이식기 아웃피드 컨베이어(2110)는 재배 타워(50)를 최종 이송 컨베이어(2111)로 이송하고, 상기 최종 이송 컨에이어는 재배 타워(50)를 자동화된 픽업 스테이션(43)의 작업 엔벨로프로 운반한다.

도 23a에 도시된 구현에서, 수확기 스테이션(34)은 작물 수확기 장치(2302) 및 빈 컨베이어(bin conveyor)(2304)를 포함한다. 수확기 장치(2302)는 커터 및 피드 어셈블리와 같은 다양한 구성 요소가 장착되는 강체 프레임을 포함할 수 있다. 일 구현에서, 수확기 장치(2302)는 재배 타워(50)와 맞물려 장치를 통해 재배 타워를 공급하는 자체 공급 장치를 포함한다. 일 구현에서, 수확기 장치(2302)는 재배 지(53)를 포함하지 않는 면에서 재배 타워와 맞물리고, 수확 블레이드 또는 다른 액추에이터에 대해 재배 타워 및 재배지(53)를 정확하게 위치시키기 위해 그루브(58a, 58b)로 등록하는 메커니즘을 사용할 수 있다. 일 구현에서, 수확기 장치(2302)는 재배 타워(50)의 제 1 면(101) 근처에 배향된 제 1 회전 블레이드 세트 및 재배 타워(50)의 대향면(101) 상의 제 2 회전 블레이드 세트를 포함한다. 재배 타워(50)가 수확기 장치(2302)를 통해 공급되면, 재배지(53)로부터 뻗어 나온 작물이 절단되거나 그렇지 않으면 제거되며, 수확기 장치(2302) 아래에 배치된 용기로 떨어진다. 수확기 장치(2302)는 수확 과정을 용이하게 하기 위해 재배 타워(50)의 전면 판(101)으로부터 떨어진 재배지(53)에서 작물을 그룹화하기 위해 물리적 또는 공기 그루퍼(air grouper)와 같은 그룹화 장치를 포함할 수 있다. 빈 컨베이어(2304)는 비어 있는 빈을 수확기 스테이션(34)으로 운반하고 채워진 용기를 수확기 스테이션(32)으로부터 운반하는 u-자형 컨베이어일 수 있다. 일 구현에서, 빈은 단일 재배 타워(50)로부터 수확된 작물의 적어도 하나의 적재물을 운반하도록 크기가 조정될 수 있다. 이러한 구현에서, 수확되는 각 재배 타워에 대해 새로운 빈이 적소에 이동된다. 일 구현에서, 재배 타워(50)가 다 익은 식물로 가득 찬 수확기 장치(2302)에 들어가서 다음 처리 스테이션으로 보내질 나머지 줄기와 토양 플러그를 남겨두고 수확기 장치(2302)를 떠난다.

도 23b는 예시적인 수확기 장치(2302)의 평면도이다. 로터리 구동 시스템(2308)으로부터 뻗어 있는 원형 블레이드(2306)가 재배 타워(50)의 대향면(101a)에 있는 식물을 수확한다. 일 구현에서, 로터리 구동 시스템(2308)은 선형 구동 시스템(2310)에 장착되어 원형 블레이드(2306)를 재배 타워(50)의 대향면(101a)에 더 가깝게 그리고 더 멀리 이동시켜 상이한 유형의 식물에 대한 절단 높이를 최적화한다. 일 구현에서, 각각의 로터리 구동 시스템(2308)은 재배 타워(50)의 재배지의 중심축에서 교차하는 상부 원형 블레이드 및 하부 원형 블레이드(및 관련된 모터)를 갖는다. 수확기 장치(2302)는 또한 정렬 트랙(2320)을 포함할 수 있고, 상기 트랙은 장치를 통해 공급될 때 재배 타워(50)의 그루브(58)와 맞물리는 롤러 세트를 포함한다. 수확기 장치(2302)는 또한 일정한 속도로 장치를 통해 재배 타워를 공급하는 타워 구동 시스템을 포함할 수 있다. 일 구현에서, 타워 구동 시스템은 수확기 장치(2302)의 대향 단부에 위치한 2 개의 구동 휠 및 모터 어셈블리를 포함한다. 각각의 구동 휠 및 모터 어셈블리는 바닥에 마찰 구동 롤러를 포함하고 상단에 공압 작동식 정렬 휠을 포함할 수 있다. 도 23c에 예시된 바와 같이, 수확기 장치(2302)는 또한 블레이드(2306)에 의해 절단되어 떨어진 수확 작물을 수집하고 장치(2302) 아래에 위치한 빈으로 가이드하는 수집 슈트(2330)를 포함할 수 있다.

세정 스테이션(34)은 재배 타워(50)로부터 (뿌리 및 기부 또는 줄기 구조와 같은) 작물 잔해를 청소하기 위해 다양한 장치를 사용할 수 있다. 재배 타워(50)를 청소하기 위해, 세정 스테이션(34)은 가압수 시스템, 가압공기 시스템, (예를 들어, 스크러버, 스크럽 휠, 스크레이퍼 등과 같은) 기계적 수단 또는 전술한 시스템의 조합을 사용할 수 있다. (위에서 논의된 것과 같은) 힌지식 재배 타워를 사용하는 구현에서, 세정 스테이션(34)은 하나 이상의 청소 작업 전에 재배 타워(50)의 전면(101)을 개방하는 스테이션 및 하나 이상의 청소 작업 후에 재배 타워의 전면(101)을 닫는 제 2 스테이션을 포함하여 복수의 스테이션을 포함할 수 있다. 사실상 본 명세서에 참조로 포함된 2019년 4월 5일자로 출원된 미국 특허출원 제16/376,878호는 세척 또는 기타 작업용 힌지식 재배 타워를 열기 위한 서브스테이션을 개시한다. 사실상 본 명세서에 참조로 포함된 2019년 4월 29일자로 출원된 미국 특허출원 제16/397,142호는 이식 또는 기타 작업용 힌지식 재배 타워를 닫기 위한 서브스테이션을 개시한다. 사실상 본 명세서에 참조로 포함된 2019년 5월 8일자로 출원된 미국 특허출원 제16/406,536호는 재배 타워(50) 청소용 스테이을 개시한다.

일 구현에서, 이식기 스테이션(36)은 재배 타워(50)의 재배지(53)에 묘목을 끼워넣기 위한 자동화된 메커니즘을 포함한다. 일 구현에서, 이식기 스테이션(36)은 재배지(53)로 이식될 묘목을 포함하는 플러그 트레이를 수용한다. 일 구현에서, 이식기 스테이션(36)은 로봇암 및 플러그 트레이로부터 루트-바운드 플러그를 파지하고 재배 타워(53)의 재배지(53)에 삽입하는 하나 이상의 그리퍼 또는 피킹 헤드를 포함하는 엔드 이펙터를 포함한다. 재배지(53)가 재배 타워의 단일면을 따라 뻗어 있는 구현의 경우, 재배 타워는 단일면이 위쪽을 향하도록 배향될 수 있다. 재배지(53)가 재배 타워(50)의 대향면을 따라 뻗어 있는 구현의 경우, 재배 타워(50)는 재배지를 갖는 대향면이 측면을 향하도록 배향될 수 있다. 도 24a 및 24b는 예시적인 이식기 스테이션을 도시한다. 이식기 스테이션(36)은 로봇암(2410)의 작업 엔벨로프에 플러그 트레이(2432)를 위치시키는 플러그 트레이 컨베이어(2430)를 포함할 수 있다. 이식기 스테이션(36)은 또한 이식을 위해 재배 타워(50)를 적소에 적재하는 공급 장치를 포함할 수 있다. 이식기 스테이션(36)은 하나 이상의 로봇암(2410)(예를 들어, 6 축 로봇암)을 포함할 수 있으며, 각각은 플러그 트레이에서 루트-바운드 플러그를 파지하고 상기 루트-바운드 플러그를 재배 타워의 재배지(53)에 끼워넣도록 구성된 엔드 이펙터(2402)를 갖고 있다. 도 24a는 베이스(2404) 및 상기 베이스(2404)로부터 뻗어 있는 다수의 픽킹 헤드(2406)를 포함하는 예시적인 엔드 이펙터(2402)를 도시한다. 픽킹 헤드(2406)는 각각 제 1 위치에서 제 2 위치로 피봇 가능하다. 제 1 위치(도 24a의 상단 예시)에서, 픽킹 헤드(2406)는 베이스에 대해 수직으로 뻗어 있다. 도 24a에 도시된 제 2 위치에서, 각각의 피킹 헤드(2406)는 베이스(2404)에 대해 45도 각도로 뻗어 있다. 45도 각도는 위에서 논의된 바와 같이 45도 각도로 뻗어 있는 재배 타워의 플러그 용기(plug container)(158)에 플러그를 끼워넣는 데 유용할 수 있다. 공압 시스템은 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 피킹 헤드의 선회를 제어할 수 있다. 작동 중에, 픽킹 헤드(2406)는 플러그 트레이로부터 루트-바운드 플러그를 픽업할 때 제 1 위치에 있을 수 있고, 플러그 용기(plug container)(158)에 플러그를 삽입하기 전에 제 2 위치로 이동될 수 있다. 이러한 삽입 동작에서, 로봇암(2410)은 플러그 용기(plug container)(158)의 방향과 평행한 운동 방향으로 삽입하도록 프로그래밍될 수 있다. 도 24a에 예시된 엔드 이펙터를 사용하여, 다수의 플러그 용기(plug container)(158)가 일회의 동작으로 채워질 수 있다. 또한, 로봇암(2410)은 재배 타워(50)의 한쪽 또는 양쪽에 있는 다른 영역에서 동일한 작업을 수행하도록 구성될 수 있다. 도 24b가 도시한 바와 같이, 일 구현에서, 각각 엔드 이펙터(2402)를 갖는 여러 로봇 어셈블리가 사용되어 처리 시간을 단축한다. 모든 재배지(53)가 채워진 후, 재배 타워(50)는 본 명세서에 설명된 바와 같이 궁극적으로 자동화된 픽업 스테이션(43)으로 운반된다.

도 21b 및 21c는 중앙 처리 시스템(30)에 대한 대안적인 구성을 도시한다. 중앙 처리 시스템(30)은 상기 중앙 처리 시스템(30)들 간에 처리 속도의 차를 수용 및/또는 다른 목표나 효율성을 달성하기 위해 하나 이상의 수평 타워 완충기(horizontal tower buffer; 수평 타워 버퍼)(2150, 2152)를 추가로 포함할 수 있다. 도시된 구현에서, 중앙 처리 시스템(30)은 수확 스테이션(32)과 세정 스테이션(34) 사이에 배치된 제 1 수평 타워 완충기(2150), 및 세정 스테이션(34)과 이식기 스테이션(36) 사이에 배치된 제 2 수평 타워 완충기(2152)를 포함할 수 있다.

중앙 처리 시스템(30)의 스테이션은 어떤 형태의 수용을 필요로 할 수 있는 상이한 처리 속도를 가질 수 있다. 예를 들어, 수확기 스테이션(32)이 분당 X개 타워의 재배 타워 처리 스루풋을 갖는다고 가정하면, (각 재배 타워(50)에 대해 수행할 더 많은 작업들을 갖는) 세정 스테이션(34)은 X/2의 스루풋 속도를 가질 수 있다. 수평 타워 완충기(2150)는 세정 스테이션(34)의 사이클 시간으로부터 수확기 스테이션(32)의 사이클 시간을 조작적으로 분리한다. 즉, 수평 타워 완충기(2150)는 세정 스테이션(34)의 인피드로부터 수확기 스테이션(32)의 아웃피드를 분리하여, 수확기 스테이션(32)이 처리된 재배 타워(50)를 배출할 수 있는 개방 위치를 보장하고 세정 스테이션(34)이 처리하게 재배 타워(50)의 존재를 보장하는 기능을 한다. 마찬가지로, 수평 타워 완충기(2152)는 이식기의 인피드 스테이션(36)으로부터 세정 스테이션(34)의 아웃피드를 분리하여, (예를 들어) 이식기 스테이션(36)이 재배 타워(50)을 점진적으로 처리하고 세정 스테이션(34)이 이식기 스테이션(36)의 처리 상태를 고려하지 않고도 재배 타워(50)를 처리할 수 있게 하는 기능을 한다.

중앙 처리 시스템(30)에서 수평 타워 완충기(2150 및/또는 2152)를 사용하면 (각각 자체 처리 시간을 갖는) 각 개별 스테이션이 전체 시간 범위 내에서 목표 수의 타워 처리를 완료하기 위해 필요에 따라 재배 타워(50)에 대한 작업을 시작할 수 있다. 예를 들어, 처리 시프트가 8 시간이면, (가장 느린 스테이션인 경우) 이식기 스테이션(36)이 시프트중인 다른 장치보다 먼저 작동을 시작할 수 있으며, 목표 수의 타워를 처리 세션의 전체 시간 범위 내에서 처리하기 위해 필요에 따라 다른 스테이션들이 시작된다. 또한, 타워 완충기는 특정 장치 또는 스테이션이 다른 스테이션에 대해 마스킹되는 계획 및 계획되지 않은 다운타임 이벤트(예를 들어, 유지 보수, 청소, 스테이션 고장 등)의 영향을 고려한다.

도 21d는 예시적인 수평 타워 완충기(2150)를 도시한다. 일 구현에서, 수평 타워 완충기(2150)는 인피드 컨베이어(2178), 푸셔 장치(2178), 버퍼 공간(2174) 및 아웃피드 컨베이어(2174)를 포함한다. 인피드 컨베이어(2172) 및 아웃피드 컨베이어(2176)는 그 위에 수평으로 놓인 재배 타워(50)를 운반하도록 구성된 벨트 또는 롤러 컨베이어일 수 있다. 인피드 컨베이어(2172)는 이전 스테이션, 이 예에서는 수확기 스테이션(32)의 아웃피드 컨베이어(2180)와 실질적으로 정렬되도록 위치된다. 아웃피드 컨베이어(2176)는 다음 스테이션, 이 예에서는 이식기 스테이션(36)의 인피드 컨베이어(2182)와 실질적으로 정렬되도록 위치된다.

일 구현에서, 제어 시스템은 인피드 컨베이어(2172)가 재배 타워(50)를 버퍼 공간(2174)에 인접한 위치로 적재하게 한다. 푸셔 장치(2178)는 재배 타워(50)를 인피드 컨베이어(2172)로부터 버퍼 공간(2174)으로 밀어 낸다. 일 구현에서, 버퍼 공간(2174)은 재배 타워(50)를 포함하기 위해 대향하는 측면 에지에서 가이드 레일(2175)을 갖는 평평한 표면일 수 있다. 다른 구현에서, 버퍼 공간(2174)은 인피드 컨베이어(2172)로부터 아웃피드 컨베이어로 재배 타워(50)의 운반을 용이하게 하는 수동 또는 능동 장치를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 버퍼 공간(2174)은 마찰이 적은 테이블 또는 다른 표면을 가로 질러 쌓인 재배 타워 어레이를 밀거나 당기는 액추에이터를 포함할 수 있다. 또한, 버퍼 공간(2174)은 개별 재배 타워(50)를 격리하기 위해 클리트(cleats)가 있는 컨베이어를 포함할 수 있다. 다른 구현에서, 버퍼 공간(2174)은 하드 스톱(hard stop)에 대해 재배 타워(50)를 축적하는 클리트가 없는 컨베이어를 포함할 수 있다. 다른 구현에서, 버퍼 공간(2174)은 타워 위치를 이산(離散)시키기 위한 물리적 특징을 갖는 테이블과 재배 타워를 파지해 이동시키기 위한 그리퍼 및 오버 헤드 갠트리 어셈블리를 포함할 수 있다.

일 구현에서, 버퍼 공간(2174)은 미리 결정된 수의 재배 타워(예를 들어, 5-10 개 이상의 재배 타워)를 위한 충분한 공간을 포함한다. 작동 중에, 푸셔 장치(2178)가 인피드 컨베이어(2172)로부터 버퍼 공간(2174)상의 제 1 위치로 경로를 따라 주어진 거리만큼 재배 타워(50)를 밀도록 작동할 수 있다. 푸셔 장치(2178)가 후속하는 제 2 재배 타워(50)에서 작동하면, 이전 재배 타워가 제 2 재배 타워(50)와 접촉하고 버퍼 공간에서 제 2 위치로 밀린다. 마찬가지로, 마지막 위치에 있는 재배 타워(50)는 이후 아웃피드 컨베이어(2176)로 밀릴 수 있다. 대안으로, 수평 타워 완충기(2150)는 재배 타워를 버퍼 공간(2174)의 마지막 위치에서 아웃피드 컨베이어(2176)로 이송하기 위한 풀러 또는 다른 메커니즘을 선택적으로 포함할 수 있다.

타워 완충기(2152)의 구성은 타워 완충기(2150)와 실질적으로 동일하다. 도시된 구현에서, 타워 완충기(2152)의 인피드 컨베이어가 세정 스테이션(34)의 아웃피드 컨베이어와 정렬되도록 위치된다. 타워 완충기의 아웃피드 컨베이어(2152)가 이식기 스테이션(36)의 인피드 이송과의 정렬되도록 위치된다. 다른 구현도 가능하다. 예를 들어, 버퍼 공간(2174)은 인피드 컨베이어(2172)와 아웃피드 컨베이어(2176) 사이의 동일한 거리에 대해 더 많은 재배 타워 위치를 제공하기 위해 증가될 수 있다. 예를 들어, 버퍼 공간(2174)은 각 주기마다 하나씩 인덱싱하는 복수의 재배 타워 위치(예를 들어, 40 개 위치)를 포함하는 캐러셀을 포함할 수 있다. 일 구현에서, 캐러셀의 위치(1)는 인피드 위치에 대응하는 한편, 위치(40)(또는 다른 마지막 위치)는 아웃피드 위치에 대응한다. 작동시, 캐러셀은 버퍼 공간(2174)을 빠져 나가기 전에 모든 위치에 걸쳐 회전 가능하게 인덱싱할 수 있다. 다른 구현에서, 버퍼 공간(2174)은 랙 위치 안팎으로 타워를 이동시키는 1 축 또는 2 축 갠트리 상에 재배 타워(50) 및 액추에이터(또는 로봇) 어레이용 스토리지를 제공하는 랙을 포함할 수 있다. 또한, 버퍼는 "선입선출" 버퍼 또는 "선입후출" 버퍼일 수 있다. 예를 들어, 버퍼 공간(2174)은 재배 타워(50)의 수직 스택 및 후입선출 버퍼링 동작을 수행하는 액추에이터를 포함할 수 있다.

또한, 도 21e 및 21f는 타워를 재배 환경(20) 안팎으로 이송하는 대안적인 수직 타워 운반 시스템(46)을 도시한다. 도시된 구현에서, 수직 타워 운반 시스템(46)은 시스템(10)을 따라 운송물(1202)를 다양한 목적지로 보내는 트랙 시스템을 포함한다. 도 21f에 도시된 바와 같이, 트랙 시스템은 제 1 사전수확(컷-어게인) 수직 완충기(buffer; 버퍼)(2190) 및 제 2 사전수확(파이널-컷) 수직 완충기(2192)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 중앙 처리 시스템(30)은 소위 컷-어게인 처리를 위해 특정 재배 타워(50)를 선택적으로 처리하도록 구성될 수 있다. 도 21e는 시스템(10)이 또한 제 2 자동화된 픽업 스테이션(42)을 포함할 수 있음을 도시한다. 특히, 수확기 스테이션(32)에 의한 처리 후, 자동화된 픽업 스테이션(42)은 수확기 스테이션(32)의 아웃피드 컨베이어(32)로부터 재배 타워(50)를 픽업할 수 있으며 재배 타워를 수직으로 회전시켜 재배 라인(202)에 재삽입하기 위해 타워 운반장치(46)의 운송물(1202)에 놓을 수 있다."파이널-컷" 공정을 거친 재배 타워(50)는 본 명세서에 설명된 바와 같이 세정 스테이션(34) 및 이식기 스테이션(36)으로 보내진다.

컷-어게인으로 지정된 타워는 파이널-컷으로 지정된 타워(50)보다 처리하는 데 시간이 덜 걸리는 데, 컷-어게인 타워는 세정 스테이션(34) 및 이식기 스테이션(36)을 통과할 필요가 없기 때문이다. 사전수확 완충기(2190, 2192)는 효율적인 처리를 위한 재배 타워(50)의 적절한 공급을 보장하기 위해 수확기 스테이션(32)을 개시하기 전에 완충 재배 타워(50)를 완충하기 위한 공간을 제공한다. 컨트롤러는 적절하게 재배 타워(50)를 컷-어게인 버퍼(2190) 또는 파이널-컷 버퍼(2192)로 선택적으로 보낸다. 자동화된 하역 스테이션(laydown station)(41)은 필요에 따라 제어 시스템의 제어 하에 버퍼(2190 또는 2192)로부터 재배 타워(50)에 선택적으로 접근할 수 있다. 별도의 수직 타워 완충기를 사용하면 농장 시스템(10)이 컷-어게인 타워와 파이널-컷 타워 사이를 번갈아 가며, 이러한 유형의 재배 타워가 재배 환경으로부터 배치에 도착했음에도 불구하고 가공을 위해 파이널-컷 및 컷-어게인 재배 타워(50)의 일관된 혼합을 유지할 수 있다. 별도의 버퍼를 사용하면 또한 시스템(10)이 컷-어게인 및 파이널-컷 타워의 다른 사이클 시간을 수용할 수 있게 하여 주어진 시간 범위 내에서 처리될 수 있는 타워 수보다 총 타워의 수를 증가시키고 전체의 평균 사이클 시간을 개선한다. 일 구현에서, 자동화된 하역 스테이션(laydown station)(41)은 두 타워 유형이 모두 이용 가능하다면 파이널-컷 및 컷-어게인 사전수확 버퍼(2190, 2192) 사이에서 1 : 1 교번할 수 있다. 그러나, 다른 구현에서, 이러한 타워 유형 간의 사이클 시간의 차이는 1 개의 파이널-컷 타워마다 2 개의 컷-어게인 타워의 비(比)를 제시할 수 있다. 다른 구현도 가능하다. 예를 들어, 시스템(10)은 또한 품질 검사에 실패한 재배 타워를 일시적으로 보관할 공간을 제공하기 위해 수직 거부 버퍼(미도시)를 포함할 수 있다. 거부 버퍼는 거부된 타워를 단순히 처리 경로 밖으로 보내어 추후 처리를 위해 보관될 수 있다.

중앙 처리 시스템(30)용의 하나 이상의 컨트롤러와 같은, 위에서 논의된 하나 이상의 컨트롤러는 다음과 같이 구현될 수 있다. 도 25는 본 개시의 실시예들에 따라 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(예를 들어, 메모리)에 저장된 프로그램 코드를 실행하기 위해 사용될 수 있는 컴퓨터 시스템(800)의 예를 예시한다. 컴퓨터 시스템은 애플리케이션에 따라 인간 사용자 또는 다른 컴퓨터 시스템과 인터페이스하는 데 사용될 수 있는 입력/출력 서브 시스템(802)을 포함한다. I/O 서브 시스템(802)은 예를 들어 키보드, 마우스, 그래픽 사용자 인터페이스, 터치 스크린 또는 입력을 위한 다른 인터페이스를 포함할 수 있으며, 예를 들어 LED 또는 기타 평면 스크린 디스플레이, 또는 응용 프로그램 인터페이스(APIs)를 포함하는 출력용 기타 인터페이스를 포함할 수 있다. 컨트롤러와 같은 본 개시의 실시예들의 다른 요소들은 컴퓨터 시스템(800)과 같은 컴퓨터 시스템으로 구현될 수 있다.

프로그램 코드는 보조 메모리(810) 또는 주 메모리(808) 또는 둘 모두의 영구 저장장치와 같은 비일시적 매체에 저장될 수 있다. 메인 메모리(808)는 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 같은 휘발성 메모리 또는 읽기 전용 메모리(ROM)와 같은 비휘발성 메모리뿐만 아니라 명령어 및 데이터에 대한 더 빠른 액세스를 위한 상이한 레벨의 캐시 메모리를 포함할 수 있다. 보조 메모리에는 솔리드 스테이트 드라이브, 하드 디스크 드라이브 또는 광학 디스크와 같은 영구 저장장치가 포함될 수 있다. 하나 이상의 프로세서(804)는 하나 이상의 비일시적 매체로부터 프로그램 코드를 읽고 상기 코드를 실행하여 컴퓨터 시스템이 본 명세서의 실시예에 의해 수행되는 방법을 수행할 수 있도록 한다. 당업자는 프로세서(들)가 소스 코드를 수집하고, 상기 소스 코드를 프로세서(들)(804)의 하드웨어 게이트 레벨에서 이해할 수 있는 기계 코드로 해석하거나 컴파일할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 프로세서(들)(804)는 계산 집약적인 작업을 처리하기 위한 그래픽 처리 장치(GPU)를 포함할 수 있다.

프로세서(들)(804)는 네트워크 인터페이스 카드, WiFi 트랜시버 등과 같은 하나 이상의 통신 인터페이스(807)를 통해 외부 네트워크와 통신할 수 있다. 버스(805)는 I/O 서브 시스템(802), 프로세서(들)(804), 주변 장치(806), 통신 인터페이스(807), 메모리(808) 및 영구 저장장치(810)를 통신적으로 결합한다. 본 개시의 실시예는 이러한 대표적인 아키텍처에 국한되지 않는다. 대안적인 실시예는 예를 들어 입출력 구성 요소 및 메모리 서브 시스템을 위한 별도의 버스와 같은 구성 요소의 상이한 배열 및 유형을 사용할 수 있다.

당업자는 본 발명의 실시예의 일부 또는 모든 요소 및 그에 수반되는 동작이 하나 이상의 프로세서 및 하나 이상의 메모리를 포함하는 하나 이상의 컴퓨터 시스템에 의해 전체적으로 또는 부분적으로 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 특히, 본 명세서에 설명된 자동화 시스템 또는 장치의 요소는 컴퓨터로 구현될 수 있다. 일부 요소 및 기능은 로컬로 구현될 수 있고 다른 요소는 다른 서버를 통해 네트워크를 통해 분산된 방식으로, 예를 들어 클라이언트-서버 방식으로 구현될 수 있다.

본 개시가 본 명세서에 기술된 일부 실시예 또는 특징이 본 명세서에 기술된 다른 실시예 또는 특징과 결합될 수 있음을 명시적으로 개시하지 않을 수 있지만,본 개시는 당업자에 의해 실시될 수 있는 임의의 그러한 조합을 설명하기 위해 판독되어야 한다. 본원에서 달리 표시되지 않는 한, "포함한다"라는 용어는 "제한없이 포함한다"는 것을 의미하고 "또는"이라는 용어는 "및/또는" 방식으로 비배타적 인 "또는"을 의미한다.

당업자는 일부 실시예에서 본 명세서에 기술된 동작 중 일부가 인간 구현에 의해 또는 자동화 및 수동 수단의 조합을 통해 수행될 수 있음을 인식할 것이다. 작업이 완전히 자동화되지 않은 경우, 본 개시 내용의 실시예의 적절한 구성요소는 예를 들어 자신의 작업 능력을 통해 결과를 생성하기보다는 작업의 인간 수행 결과를 수용할 수 있다.

본원에 인용된 모든 참고 문헌, 기사, 간행물, 특허, 특허 간행물 및 특허 출원은 본원에 명시적으로 기술된 개시 내용의 실시 태양과 모순되지 않는 범위까지 사실상 전체적으로 참조로 포함된다. 그러나, 본 명세에 인용된 참고 문헌, 기사, 간행물, 특허, 특허 간행물 및 특허 출원에 대한 언급은 유효한 선행 기술을 구성하거나 세계 어느 나라의 통상적인 일반적 지식의 일부를 구성하거나 이들이 주용 문제를 개시하고 있다는 인정이나 임의의 제안 형태로 간주되어서는 안된다.

본 발명의 여러 특징 및 태양을 제한이 아닌 예로서 특정 실시예를 참조하여 상세하게 예시하고 설명하였다. 당업자는 개시된 실시예에 대한 대안적인 구현 및 다양한 수정이 본 개시의 범위 및 고려 내에 있음을 인식할 것이다. 따라서, 본 발명은 청구범위에 의해서만 제한되는 것으로 간주되도록 의도된다.

Claims (29)

1. 통제된 환경 농업을 위한 작물 생산 시스템으로서,
   하나 이상의 재배 라인(202); 각각이 상기 하나 이상의 재배 라인들 중 각각의 하나에 수직으로 부착되고 이를 따라 이동할 수 있으며, 각각이 적어도 일면을 따라 뻗어 있는 복수의 재배지(53)를 포함하는 복수의 재배 타워(50); 상기 하나 이상의 재배 타워를 각각의 재배 라인을 따라 제 1 단부에서 제 2 단부로 이동시키도록 작동하는 재배 타워 운반장치; 및 상기 재배 타워를 하나 이상의 처리 스테이션으로 이송하는 수평 컨베이어(1420)를 포함하는 수직 재배 타워 운반 시스템(200); 및
   재배 타워를 탈착 가능하게 파지하도록(releasably grasp) 구성된 엔드 이펙터(1450)를 포함하는 제 1 로봇(1402)과 상기 제 1 로봇이 픽업 위치(pick location)(1404)에서 재배 타워를 수직 방향으로 픽하고, 상기 재배 타워를 수평 방향으로 회전시키며, 상기 타워를 수평 컨베이어에 올려 놓도록 작동하는 제어 논리(control logic)을 포함하는 자동화된 하역 스테이션(laydown station)(41)을 포함하고,
   상기 엔드 이펙터는 빔(beam)(1602), 상기 빔(beam)의 제 1 단부에 부착된 제 1 그리퍼(1604), 및 상기 빔(beam)의 제 2 단부에 부착된 제 2 그리퍼(1606)를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 그리퍼는 재배 타워를 탈착 가능하게 파지하도록(releasably grasp) 구성된 작물 생산 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   작물 수확 장치를 포함하는 수확기 스테이션(32), 및 수평 컨베이어로부터 수평 방향으로 재배 타워를 수용하고 작물 수확 장치를 통해 재배 타워를 수평 방향으로 공급하는 공급 장치를 더 포함하는 작물 생산 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   제 1 로봇은 6 개의 축으로 이동 가능한 로봇암을 포함하는 작물 생산 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   수직 재배 타워 운반 시스템은 통제된 재배 환경(20)에서 캡슐화되는 작물 생산 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   트랙 상에 배치된 복수의 운송물(1202)를 포함하는 하적물 이송 컨베이어(45)를 더 포함하고; 상기 하적물 이송 컨베이어는 통제된 재배 환경의 하나 이상의 재배 라인으로부터 자동화된 하역 스테이션(laydown station)의 제 1 로봇이 도달할 수 있는 픽업 위치(pick location)(1404)로 탈착 가능하게 부착된(releasably attached) 재배 타워를 운반하는 운송물를 이송하도록 구성된 작물 생산 시스템.
6. 제 2 항에 있어서,
   재배 타워를 수평 방향으로 수용하고 세정 스테이션을 통해 재배 타워를 수평 방향으로 공급하기 위한 제 2 공급 장치를 포함하는 세정 스테이션(34);
   재배 타워를 수평 방향으로 수용하고 이식기 스테이션을 통해 재배 타워를 수평 방향으로 공급하기 위한 제 3 공급 장치를 포함하는 이식기 스테이션(36); 및
   재배 타워를 수확기 스테이션, 세정 스테이션 및 이식기 스테이션 중 각각의 하나를 오가며 운반하도록 배열된 복수의 컨베이어를 더 포함하고,
   상기 복수의 컨베이어는 재배 타워를 수확기 스테이션으로 공급하도록 배열된 제 1 컨베이어, 재배 타워를 세정 스테이션에 공급하도록 배열된 제 2 컨베이어, 재배 타워를 이식기 스테이션에 공급하도록 배열된 제 3 컨베이어, 및 재배 타워를 이식기 스테이션으로부터 픽업 위치로 공급하도록 배열된 제 4 컨베이어를 포함하는 작물 생산 시스템.
7. 제 6 항에 있어서,
   트랙 상에 배치된 복수의 운송물를 포함하고, 정지 위치로부터 하나 이상의 재배 라인으로 탈착 가능하게 부착된(releasably attached) 재배 타워를 운반하는 운송물를 이송하도록 구성된 적재물 이송 컨베이어(47); 및
   재배 타워를 탈착 가능하게 파지하도록(releasably grasp) 구성된 엔드 이펙터(1550)를 포함하는 제 2 로봇(1502) 및 상기 제 2 로봇이 픽업 위치에서 재배 타워를 수평 방향으로 파지하고, 재배 타워를 수직 방향으로 회전시키며, 정지 위치에서 적재물 이송 컨베이어의 운송물에 재배 타워를 부착시키도록 작동하는 제어 논리(control logic)을 포함하는 자동화된 픽업 스테이션(43)을 더 포함하는 작물 생산 시스템.
8. 제 6 항에 있어서,
   수확기 스테이션과 세정 스테이션 사이에 배치된 수평 타워 완충기(2150)를 더 포함하고, 상기 수평 타워 완충기는 수확기 스테이션에 의해 처리된 복수의 재배 타워를 완충시키고 완충된 재배 타워를 세정 스테이션으로 제공하여 이로써 수확기 스테이션을 세정 스테이션에서 작동적으로 분리시키도록 구성되는 작물 생산 시스템.
9. 제 6 항에 있어서,
   세정 스테이션과 이식기 스테이션 사이에 배치된 수평 타워 완충기(2152)를 더 포함하고, 상기 수평 타워 완충기는 세정 스테이션에 의해 처리된 복수의 재배 타워를 완충시키고 완충된 재배 타워를 이식기 스테이션에 제공하여 이로써 세정 스테이션을 이식기 스테이션에서 작동적으로 분리시키도록 구성되는 작물 생산 시스템.
10. 제 1 항에 있어서,
    복수의 재배 타워 각각은 재배 타워의 상부에 부착된 고리(52)를 포함하고, 상기 고리는 재배 라인과 맞물리도록 구성되는 작물 생산 시스템.
11. 제 1 항에 있어서,
    복수의 재배 타워 각각은 재배 타워의 제 1 면을 따라 배열된 제 1 복수의 플러그 용기(plug container)(158)를 포함하는 작물 생산 시스템.
12. 제 11 항에 있어서,
    복수의 재배 타워 각각은 재배 타워의 제 2 면을 따라 배열된 제 2 복수의 플러그 용기(plug container)를 포함하고, 제 2 면은 제 1 면에 대향하는 작물 생산 시스템.
13. 제 5 항에 있어서,
    하적물 이송 컨베이어는 재배 타워를 자동화된 하역 스테이션(laydown station)에 의해 픽업하기 위한 복수의 사전 수확 버퍼(2190, 2192) 중 선택된 하나에 선택적으로 보내도록 작동하는 작물 생산 시스템.
14. 통제된 환경 농업을 위한 작물 생산 시스템으로서,
    하나 이상의 재배 라인(202); 각각이 상기 하나 이상의 재배 라인들 중 각각의 하나에 수직으로 부착되고 이를 따라 이동할 수 있으며, 각각이 적어도 일면을 따라 뻗어 있는 복수의 재배지(53)를 포함하는 복수의 재배 타워(50); 상기 하나 이상의 재배 타워를 각각의 재배 라인을 따라 제 1 단부에서 제 2 단부로 이동시키도록 작동하는 재배 타워 운반장치; 및 재배 타워를 하나 이상의 재배 라인들 중 선택 재배 라인의 제 1 단부에 부착하도록 형성된 이송 장치를 포함하는 수직 재배 타워 운반 시스템(200);
    트랙 상에 배치된 복수의 운송물를 포함하고, 정지 위치로부터 하나 이상의 재배 라인으로 탈착 가능하게 부착된(releasably attached) 재배 타워를 운반하는 운송물를 이송하도록 구성된 적재물 이송 컨베이어(47); 및
    재배 타워를 탈착 가능하게 파지하도록(releasably grasp) 구성된 엔드 이펙터를 포함하는 제 1 로봇과 상기 제 1 로봇이 픽업 위치에서 재배 타워를 수평 방향으로 파지하고, 상기 재배 타워를 수직 방향으로 회전시키며, 상기 타워를 적재물 이송 컨베이어의 운송물(1202)로 이송하도록 작동하는 제어 논리(control logic)을 포함하는 자동화된 픽업 스테이션(43)을 포함하고,
    상기 엔드 이펙터(1550)는 빔(beam)(1602), 상기 빔(beam)의 제 1 단부에 부착된 제 1 그리퍼(1604), 및 상기 빔(beam)의 제 2 단부에 부착된 제 2 그리퍼(1606)를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 그리퍼는 재배 타워를 탈착 가능하게 파지하도록(releasably grasp) 구성된 작물 생산 시스템.
15. 제 14 항에 있어서,
    이식 장치를 포함하는 이식기 스테이션(36), 재배 타워를 수평 방향으로 수용하고 이식 장치를 통해 재배 타워를 수평 방향으로 공급하기 위한 공급 장치 및 이식기 스테이션에서 픽업 위치로 재배 타워를 운반하기 위한 컨베이어를 더 포함하는 작물 생산 시스템.
16. 제 14 항에 있어서,
    제 1 로봇은 6 개의 축으로 이동 가능한 로봇암을 포함하는 작물 생산 시스템.
17. 제 14 항에 있어서,
    수직 재배 타워 운반 시스템은 통제된 재배 환경(20)에서 캡슐화되는 작물 생산 시스템.
18. 제 17 항에 있어서,
    적재물 이송 컨베이어는 통제된 재배 환경 외부의 정지 위치로부터 하나 이상의 재배 라인 중 한 선택된 재배 라인으로 탈착 가능하게 부착되는(releasably attached) 재배 타워를 운반하는 운송물를 이송하도록 구성되는 작물 생산 시스템.
19. 통제된 환경 농업을 위한 작물 생산 시스템으로서,
    하나 이상의 재배 라인(202); 각각이 상기 하나 이상의 재배 라인들 중 각각의 하나에 수직으로 부착되고 이를 따라 이동할 수 있으며, 각각이 적어도 일면을 따라 뻗어 있는 복수의 재배지(53)를 포함하는 복수의 재배 타워(50); 상기 하나 이상의 재배 타워를 각각의 재배 라인을 따라 제 1 단부에서 제 2 단부로 이동시키도록 작동하는 재배 타워 운반장치를 포함하는 수직 재배 타워 운반 시스템(200);
    작물 수확 장치 및 재배 타워를 수평 방향으로 수용하고 상기 작물 수확 장치를 통해 재배 타워를 수평 방향으로 공급하는 제 1 공급 장치를 포함하는 수확기 스테이션(32); 재배 타워를 수평 방향으로 수용하고 세정 스테이션을 통해 재배 타워를 수평 방향으로 공급하기 위한 제 2 공급 장치를 포함하는 세정 스테이션(34); 재배 타워를 수평 방향으로 수용하고 이식기 스테이션을 통해 재배 타워를 수평 방향으로 공급하기 위한 제 3 공급 장치를 포함하는 이식기 스테이션(36); 수확기 스테이션, 세정 스테이션 및 이식기 스테이션의 각각의 스테이션을 오가며 재배 타워를 운반하도록 배열되고, 재배 타워를 수확기 스테이션에 공급하도록 배열된 제 1 컨베이어와 이식기 스테이션에서 픽업 위치로 재배 타워를 공급하도록 배열된 제 2 컨베이어를 포함하는 복수의 컨베이어; 및 수확기 스테이션, 세정 스테이션 및 이식기 스테이션 중에 재배 타워를 이송하기 위해 상기 복수의 컨베이어의 작동을 제어하도록 구성된 컨트롤러를 포함하는 재배 타워 처리 시스템;
    재배 타워를 탈착 가능하게 파지하도록(releasably grasp) 구성된 그리퍼를 포함하는 제 1 로봇과 상기 제 1 로봇이 재배 스테이션으로부터 재배 타워를 수직 방향으로 픽하고, 상기 재배 타워를 수평 방향으로 회전시키며, 상기 타워를 제 1 컨베이어에 배치하도록 작동하는 제어 논리(control logic)을 포함하는 자동화 하역 스테이션(laydown station)(41);
    재배 타워를 탈착 가능하게 파지하도록(releasably grasp) 구성된 그리퍼를 포함하는 제 2 로봇과, 상기 제 2 로봇이 픽업 위치에서 재배 타워를 수평 방향으로 파지하고, 상기 재배 타워를 수직 방향으로 회전시며, 상기 재배 타워를 수직 재배 타워 운반 시스템으로 이송하도록 작동하는 제어 논리(control logic)을 포함하는 자동화된 픽업 스테이션(43); 및
    복수의 재배 타워로부터 한 재배 타워를 식별하도록 구성된 하나 이상의 센서를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 선택 식별된 재배 타워에 대해 작동하여 타워 처리 시스템이 세정 스테이션과 이식기 스테이션을 우회하도록 하며,
    상기 복수의 컨베이어는 수확기 스테이션으로부터 자동화된 픽업 스테이션에 근접한 제 2 픽업 위치로 재배 타워를 운반하도록 배열된 제 3 컨베이어를 포함하고, 상기 자동화된 픽업 스테이션의 제어 논리(control logic)은 제 2 로봇이 픽업 위치 또는 제 2 픽업 위치에 배치된 재배 타워와 선택적으로 맞물리도록 작동하는 작물 생산 시스템.
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