KR20220062545A - 자동화된 제어 환경 농업을 위한 생산 시설 레이아웃 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제어된 환경 농업을 위한 자동화된 작물 생산 시스템을 위한 시설 레이아웃 및 구성에 관한 것이다. 특정 구현으로, 시설의 핵심은 제어된 재배 환경과 중앙 처리 시스템을 포함한다. 제어된 재배 환경에는 재배 타워와 같은 모듈에 수용된 작물을 제어된 환경 조건에 노출시키는 시스템이 포함된다. 중앙 처리 시스템은 제어된 재배 환경에 삽입될 작물-베어링 모듈을 준비하고, 제어된 재배 환경에서 추출된 후 작물-베어링 모듈로부터 작물을 수확하며, 재사용을 위해 작물-베어링 모듈을 청소 또는 세척하는 다양한 스테이션 및 기능을 포함할 수 있다. 제어된 재배 환경은 수직 재배 타워를 갖는 수직 농업 구조물 및 하나 이상의 재배 라인을 따라 수직 재배 타워를 이동시키기 위한 관련 이송 장치를 포함할 수 있다. 이송 장치는 각각의 재배 라인에 대해 리턴 또는 U자형 경로를 생성하는 리턴 운송 장치를 포함할 수 있다.

Description

자동화된 제어 환경 농업을 위한 생산 시설 레이아웃

본 출원은 2019년 9월 20일에 출원된 미국 가출원 제62/903,573호 및 2020년 3월 9일에 출원된 제62/987,149호에 대한 우선권을 주장하며, 둘 다 모든 목적을 위해 참조로 본 명세서에 포함된다.

본 개시는 일반적으로 제어 환경 농업에 관한 것으로, 보다 구체적으로 자동화된 제어 환경 작물 생산 시스템용 생산 시설 레이아웃 및 구성에 관한 것이다.

배경기술에서 논의된 주제는 배경기술에서 언급된 결과로서 단순히 선행 기술로 간주되어서는 안 된다. 마찬가지로, 배경기술에서 언급되거나 배경기술의 주제와 관련된 문제는 선행 기술에서 이전에 인식된 것으로 가정되어서도 안 된다. 배경기술의 주제는 단지 그 자체로 청구된 기술의 구현에 해당할 수 있는 다른 접근 방식을 나타낸다.

20세기 동안, 농업은 보수적인 산업에서 빠르게 움직이는 첨단 산업으로 서서히 진화하기 시작했다. 세계 식량 부족, 기후 변화 및 사회 변화로 인해 수동으로 구현되는 농업 기술에서 컴퓨터 구현 기술로 이동하게 되었다. 과거에 그리고 많은 경우 아직 현재에도, 농부들은 한 해 동안의 수입과 식량 생산을 결정짓는 작물을 생산하는 한 번의 성장 시즌만 갖는다. 그러나, 이것이 변화하고 있다. 실내 재배가 옵션으로 제공되고 데이터 처리 기술에 대한 접근성이 향상되면서, 농업 과학이 더욱 민첩해졌다. 새로운 데이터가 수집되고 통찰력이 생성됨에 따라 적응하고 학습하고 있다.

기술의 발전은 "제어된 환경 농업"의 도래와 함께 자연의 영향을 통제하는 것을 가능하게 만들고 있다. 공간 활용의 개선된 효율성, 조명 및 수경법, 분무수경법 및 작물 주기에 대한 더 나은 이해, 및 환경 제어 시스템의 발전으로 인해 인간은 평방 피트당 더 많은 산출, 더 나은 영양과 저렴한 비용을 목표로 농업 작물 성장에 도움이 되는 환경을 더 잘 재현할 수 있었다.

둘 다 본 개시내용의 양수인에게 양도되고 그 전체가 본원에 참조로 포함된, 미국 특허 공보 제2018/0014485호 및 제2018/0014486호는 환경적으로 제어되는 수직 농업 시스템을 설명한다. 수직 농업 구조(예를 들어, 수직 컬럼)는 이상적인 영양 지원과 함께 정밀하게 제어되는 조명, 기류 및 습도에 노출되는 개방 또는 폐쇄 루프 방식으로 자동화된 이송 시스템 주위로 이동할 수 있다.

미국 특허 공개 공보 US 제2017/0055460호("Brusatore")는 식물의 연속적인 자동 성장을 위한 시스템을 기술한다. 식물 지지 암의 수직 어레이는 중심 축에서 반경방향으로 확장된다. 각 암에는 식물 묘목과 액체 영양 및 물을 수용하는 화분 용기가 있다. 화분 암은 재배 램프와 수분 암 아래에서 회전된다.

코넬(Cornell)의 미국 특허 제2,244,677호는 온실 구조 내에서 수직 박스형 프레임을 운반하는 식물 생산 시스템을 기술한다. 체인 구동 메커니즘은 제어된 환경 조건에 노출되는 트랙에서 수직 박스형 프레임을 운송한다. 그러나, Cornell은 박스형 프레임에서 자란 작물의 자동화된 처리 또는 수확을 고려하지 않는다.

본 발명의 내용에 포함됨.

본 개시는 제어된 환경 농업을 위한 자동화된 작물 생산 시스템을 위한 시설 레이아웃 및 구성에 관한 것이다. 일부 구현에서, 시설 레이아웃은 다양한 운영 및 비용 효율성을 달성하는 통합 유틸리티 및 플랜트 생산 구역을 확립한다. 특정 구현에서, 시설의 핵심은 제어된 재배 환경과 중앙 처리 시스템을 포함한다. 제어된 재배 환경에는 재배 타워와 같은 모듈에 수용된 작물을 제어된 환경 조건에 노출시키는 시스템이 포함된다. 중앙 처리 시스템은 제어된 재배 환경에 삽입될 작물-베어링 모듈을 준비하고, 제어된 재배 환경에서 추출된 후 작물-베어링 모듈로부터 작물을 수확하며, 재사용을 위해 작물 베어링 모듈을 청소 또는 세척하기 위한 다양한 스테이션 및 기능을 포함할 수 있다. 종자 스테이션, 번식 시설, 포장 스테이션 및 저장 시설과 같은 작물 생산 시설의 나머지 측면은 자동화된 작물 생산 시설과 관련된 자본 지출 또는 운영 비용과 관련하여 하나 이상의 원하는 효율성을 달성하도록 배열된다.

본 발명은 또한 조명, 기류, 습도 및 영양물 공급과 같은 제어된 조건에 노출되는 동안 제어된 환경을 통해 하나 이상의 재배 라인을 따라 수직 재배 타워를 이동시키기 위한 수직 재배 타워 및 관련 이송 장치를 갖는 수직 농업 구조에 관한 것이다. 본 발명은 각각의 재배 라인에 대해 리턴 또는 U자형 경로를 생성하는 리턴 이송 장치를 기술한다. 본 발명은 또한 자동화된 작물 생산 시스템의 다양한 처리 단계를 통해 재배 타워를 선택적으로 보내는 제어된 환경 농업을 위한 자동화된 작물 생산 시스템을 기술한다.

본 발명의 내용에 포함됨.

도 la은 제어된 환경 농업 시스템의 예를 나타내는 기능 블록도이다. 도 lb는 제어된 환경 농업 시스템의 제2 예를 나타내는 기능 블록도이다.
도 2는 예시적인 제어된 환경 농업 시스템의 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 예시적인 재배 타워의 사시도이다.
도 4a는 예시적인 재배 타워의 평면도이다; 도 4b는 예시적인 재배 타워의 사시 평면도이다; 도 4c는 예시적인 재배 타워의 단면의 입면도이다; 도 4d는 식물을 지지하기 위한 용기를 갖는 예시적인 재배 타워의 일부의 단면 입면도이다.
도 5a는 예시적인 재배 라인의 일부의 사시도이다.
도 5b는 예시적인 타워 후크의 사시도이다.
도 6은 예시적인 재배 라인 및 왕복 캠 기구의 일부의 분해 사시도이다.
도 7a는 예시적인 왕복 캠 기구의 작동을 도시하는 시퀀스 다이어그램이다.
도 7b는 확장 조인트를 포함하는 대안적인 캠 채널을 도시한다.
도 8은 예시적인 재배 라인 및 관개 공급 라인의 프로파일도이다.
도 9는 예시적인 타워 후크 및 통합 깔때기 구조의 측면도이다.
도 10은 예시적인 재배 라인의 프로파일도이다.
도 11a는 예시적인 타워 후크 및 통합 깔때기 구조의 사시도이다.
도 11b는 예시적인 타워 후크 및 통합 깔때기 구조의 단면도이다; 도 11c는 예시적인 타워 후크 및 통합 깔때기 구조의 평면도이다.
도 12는 예시적인 캐리지 어셈블리의 입면도이다.
도 13a는 도 12에 대한 대안적인 각도에서 예시적인 캐리지 어셈블리의 입면도이다; 도 13b는 예시적인 캐리지 어셈블리의 사시도이다.
도 14는 예시적인 자동화 레이다운 스테이션의 부분 사시도이다.
도 15a는 예시적인 자동 픽업 스테이션의 부분 사시도이다; 도 15b는 예시적인 자동 픽업 스테이션의 대안적인 부분 사시도이다.
도 16은 자동화된 픽업 또는 레이다운 스테이션에서 사용하기 위한 예시적인 엔드 이펙터의 사시도이다.
도 17a 및 도 17b는 재배 타워를 탈착가능하게 파지하기 위해 엔드 이펙터에 장착된 예시적인 그리퍼 어셈블리의 부분 사시도이다.
도 18은 예시적인 자동 픽업 스테이션의 부분 사시도이다.
도 19는 재배 타워의 위치를 용이하게 하는 예시적인 구속 장치를 예시하는 예시적인 자동 픽업 스테이션의 부분 사시도이다.
도 20은 예시적인 인바운드 수확기 컨베이어의 측면도이다.
도 21은 예시적인 중앙 처리 시스템의 스테이션 및 이송 장치의 기능 블록도이다.
도 22는 예시적인 픽업 컨베이어의 부분 사시도이다.
도 23a는 예시적인 수확기 스테이션의 사시도이다; 도 23b는 예시적인 수확기 장치의 측면도이다; 도 23c는 예시적인 수확기 장치의 사시도이다.
도 24a는 이식기 스테이션에서 사용하기 위한 예시적인 엔드 이펙터의 입면도이다. 도 24b는 이식기 스테이션의 사시도이다.
도 25는 본 개시내용의 실시예에 따른 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(예를 들어, 메모리)에 저장된 명령을 실행하는 데 사용될 수 있는 컴퓨터 시스템의 예를 예시한다.
도 26a는 예시적인 리턴 이송 장치의 입면도이다; 도 26b는 리턴 이송 장치의 예시적인 캐리지의 확대도이다.
도 27a는 여러 재배 환경을 포함한 예시적인 제어된 환경 농업을 나타내는 개략도이다.
도 28은 예시적인 작물 생산 시설 레이아웃을 나타내는 기능 블록도이다.
도 29는 도 28의 생산 시설 레이아웃의 대안적인 도면을 예시하는 개략도이다.
도 30은 도 28 및 29에 도시된 생산 시설의 수확 전 공간 내에 포함된 수확 전 버퍼의 확대도이다.

본 발명은 다양한 예시적인 실시예가 도시된 첨부된 도면을 참조하여 이루어진다. 그러나, 다양한 실시예가 사용될 수 있으며, 따라서 본 명세서에서 설명하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 이러한 예시적인 실시예는 본 개시가 철저하고 완전할 수 있도록 제공된다. 예시적인 실시예에 대한 다양한 수정은 당업자에게 용이하게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리는 본 개시의 기술사상 및 범위를 벗어나지 않고 다른 실시예 및 애플리케이션에 적용될 수 있다. 따라서, 본 개시는 도시된 실시예에 제한되도록 의도되지 않고, 여기에 개시된 원리 및 특징과 일치하는 가장 넓은 범위가 부여되어야 한다.

운영 비용 및 자본 지출 문제는 대규모 제어된 환경 농업의 상업적 구현에 대한 핵심 동인이다. 상업적 규모의 실내 작물 생산 시설에는 다양한 가공 스테이션과 장비가 포함된다. 예를 들어, 실내 작물 생산 시설에는: 플러그 트레이에 흙을 채우고 씨를 뿌리며; 종자에서 이식 준비 단계까지 작물을 재배하고; 묘목을 작물 보유 모듈에 이식하며; 작물 보유 모듈을 재배 환경으로 이송하고; 작물 보유 모듈에서 작물을 수확하며; 수확한 작물을 청소하고 포장하고; 수확한 작물을 저장하는 스테이션 및 관련 장비가 포함될 수 있다. 상업적 규모의 시설에는 시설 운영에 사용되는 인바운드 공급을 받고 결과 작물을 출하하기 위한 적재 구역 및 재고 처리 메커니즘이 포함될 수도 있다. 이러한 스테이션과 장비를 효율적인 방식으로 배치하는 것은 복잡한 작업이 될 수 있으며 상업용 규모 시설의 성공에 매우 중요하다. 본 개시가 비용 효율성을 높이기 위해 고려하는 요소에는 종자 단계에서 수확 및 포장까지의 제품의 공간 활용 및 총 흐름 거리가 포함된다. 고려되는 기타 요소에는 시설을 건설하는 데 필요한 자재의 총 길이(예를 들어, 벽, HVAC 덕트 등의 총 길이) 및 시설 작업자가 표준 처리 작업 중에 이동해야 하는 거리가 포함된다. 이러한 요인과 장비 레이아웃 간격, 지역 화재 및 건물 규정이 결합되어 작물 생산 시설 배치가 산출될 수 있다.

도 28과 29는 다양한 운영 및 비용 효율성을 달성하는 생산 시설 레이아웃의 예를 보여준다. 교시를 위해, 다음은 본 명세서에 기술된 생산 시설 레이아웃에 포함될 수 있는 고밀도 재배 및 작물 수확량을 위해 구성된 수직 농장 생산 시스템을 설명한다. 도 1a 및 도 2는 본 발명의 하나의 가능한 실시예에 따른 제어된 환경 농업 시스템(10)을 도시한다. 높은 수준에서, 시스템(10)은 환경적으로 제어되는 재배 챔버(20) 및 중앙 처리 시설(30)을 포함할 수 있다. 중앙 처리 시설(30)은 허용 가능한 한계 내에서 오염 물질 및 오물을 보유하기 위한 청정실 환경일 수 있다. 요구되는 식품 안전 표준을 충족하도록 청정실 환경을 달성하기 위해 공기 여과, 이송 및 기타 시스템을 사용할 수 있다.

재배 챔버(20)는 상기 재배 챔버(20) 내에서 재배 라인(202)을 따라 재배 타워(50)를 병진이동시키는 이송 시스템을 포함하는 하나 내지 복수의 수직 재배 라인(202)을 포함할 수 있다. 재배될 수 있는 작물 또는 식물 품종은 굴중성/굴지성 및/또는 굴광성, 또는 이들의 일부 조합일 수 있다. 작물 또는 식물 품종은 상당히 다양할 수 있으며 다양한 잎 채소, 과일 채소, 개화 작물, 과일 등을 포함한다. 제어된 환경 농업 시스템(10)은 한 번에 단일 작물 유형을 재배하거나 여러 작물 유형을 동시에 재배하도록 구성될 수 있다.

시스템(10)은 또한 작물의 성장 및 처리 주기 전체에 걸쳐 서킷에서 재배 타워(50)를 이동시키기 위한 이송 시스템을 포함할 수 있으며, 서킷은 재배 라인(202) 안팎으로 재배 타워(50)를 적재하도록 구성된 스테이징 영역을 포함한다. 중앙 처리 시스템(30)은 재배 타워(50)를 중앙 처리 시스템(30)의 스테이션, 가령, 재배 타워에 식물을 적재하고 그로부터 작물을 수확하기 위한 스테이션으로 보내기 위한 하나 이상의 이송 장치를 포함할 수 있다.

각각의 재배 타워(50)는 그 안에서 자라는 적어도 하나의 작물의 뿌리 구조를 지지하는 식물 재배 배지를 포함하도록 구성된다. 각각의 재배 타워(50)는 또한 수직 방향으로 재배 라인(202)에 탈착가능하게 부착되고 성장 단계 동안 재배 환경(20) 내에서 재배 라인(202)을 따라 이동하도록 구성된다. 또한, 재배 환경(20) 내에 포함된 재배 라인(202) 및 (관련 이송 장치 포함한) 중앙 처리 시스템(30)의 스테인션들이 하나 이상의 컴퓨팅 시스템의 제어 하에 생산 서킷에 배열될 수 있다.

재배 환경(20)은 수직 타워 이송 시스템(200)의 재배 라인(202)을 따라 그리고 그 사이의 다양한 위치에 위치된 발광 소스를 포함할 수 있다. 발광 소스는 재배 라인(202)에서 재배 타워(50)에 대해 측방향으로 위치될 수 있고 작물이 자라는 개구부를 포함하는 재배 타워(50)의 측면을 향해 빛을 방출하도로 구성된다. 발광 소스는 미국 공개공보 제2017/0146226A1호에 기술되어 있으며, 그 개시 내용은 본 명세서에 참조로 포함된다. 이러한 실시예에서, LED 조명은 바형(bar-like) 구조로 배열될 수 있다. 바형 구조는 인접한 재배 타워(50)의 실질적으로 전체 길이에 측방향으로 광을 방출하도록 수직 방향으로 배치될 수 있다. 다중 라이트 바 구조는 재배 라인(202)을 따라 그리고 재배 라인(202) 사이에서 재배 환경(20)에 배열될 수 있다. 다른 조명 시스템 및 구성이 사용될 수 있다. 예를 들어, 라이트 바는 재배 라인(202) 사이에 수평으로 배열될 수 있다.

재배 환경(20)은 또한 작물이 재배 챔버(20)를 통해 병진이동할 때 작물에 수성 영양 용액을 공급하도록 구성된 영양 공급 시스템을 포함할 수 있다. 하기에 더 상세히 언급된 바와 같이, 영양 공급 시스템은 재배 타워(50)의 상단에 수성 작물 영양액을 뿌릴 수 있다. 중력은 용액이 수직으로 배향된 재배 타워(50) 아래로 이동하고 그 길이를 통해 재배 타워(50)의 길이를 따라 배치된 작물에 용액을 공급하게 할 수 있다. 재배 환경(20)은 또한 타워가 재배 라인(202)에 장착될 때 성장하는 식물의 언더 캐노피를 통해 성장의 측면 성장 방향으로 기류를 유도하여 성장하는 식물의 언더 캐노피의 경계층을 방해하도록 구성된 기류 소스를 포함할 수 있다. 다른 구현에서, 기류는 캐노피의 상단에서 올 수 있거나 식물 성장 방향에 직각일 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 관련 센서를 포함할 수 있다. 제어 시스템은 예를 들어 HVAC 장치, 냉각기, 팬 및 관련 덕트 및 공기 처리 장비와 같은 서브시스템을 포함할 수 있다. 재배 타워(50)는 식별 속성(예를 들어, 바코드 또는 RFID 태그)을 가질 수 있다. 제어된 환경 농업 시스템(10)은 농장 생산 주기의 다양한 단계 동안 재배 타워(50)를 추적 및/또는 재배 환경의 하나 이상의 조건을 제어하기 위한 대응하는 센서 및 프로그래밍 로직을 포함할 수 있다. 제어 시스템의 작동 및 재배 환경에서 타워가 남아있는 시간의 길이는 작물 유형 및 기타 요인과 같은 다양한 요인에 따라 크게 달라질 수 있다.

상술한 바와 같이, 새로 이식된 작물 또는 묘목이 있는 재배 타워(50)는 중앙 처리 시스템(30)으로부터 수직 타워 이송 시스템(200)으로 이송된다. 이송 장치는 아래에 더 상세히 언급된 바와 같이 제어된 방식으로 재배 환경(20)에서 각각의 재배 라인(202)을 따라 재배 타워(50)를 이동시킨다. 재배 타워(50)에 배치된 작물은 재배 환경의 제어된 조건(예를 들어, 빛, 온도, 습도, 기류, 수성 영양 공급 등)에 노출된다. 제어 시스템은 작물 수확량, 시각적 매력 및 영양 함량과 같은 다양한 속성을 지속적으로 개선하기 위해 재배 챔버(20) 내의 재배 조건을 최적화하기 위해 자동 조정이 가능할 수 있다. 또한, 미국 특허 공개 공보 제2018/0014485호 및 제2018/0014486호는 수직 농업 시스템에서 재배 조건을 최적화하기 위한 기계 학습 및 기타 작업의 애플리케이션을 기술한다. 일부 구현에서, 환경 조건 센서는 재배 타워(50) 상에 또는 재배 환경(20)의 다양한 위치에 배치될 수 있다. 작물이 수확할 준비가 되면, 수확될 작물이 있는 재배 타워(50)는 재배 환경(20)에서 수확 및 기타 처리 작업을 위한 중앙 처리 시스템(30)으로 이송된다.

아래에서 더 자세히 논의되는 바와 같이, 중앙 처리 시스템(30)은 묘목을 타워(50)에 위치된 재배 부지에 주입하고, 타워(50)로부터 작물을 수확하며, 수확된 타워(50)를 청소하는 처리 스테이션을 포함할 수 있다. 중앙 처리 시스템(30)은 또한 이러한 처리 스테이션 사이에서 타워(50)를 이동시키는 이송 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1a에 도시된 바와 같이, 중앙 처리 시스템(30)은 수확기 스테이션(32), 세척 스테이션(34), 및 이식기 스테이션(36)을 포함할 수 있다. 수확기 스테이션(32)은 수확된 작물을 식품 안전 용기에 보관할 수 있고 상기 용기를 본 개시의 범위를 벗어난 수확 후 시설(예를 들어, 준비, 세척, 포장 및 보관)로 이송하는 이송 장치를 포함할 수 있다.

제어된 환경 농업 시스템(10)은 또한 재배 환경(20)과 중앙 처리 시스템(30) 사이에서 재배 타워(50)를 이동시키기 위한 하나 이상의 이송 장치를 포함할 수 있다. 도시된 구현에서, 중앙 처리 시스템(30)의 스테이션은 재배 타워(50)에 수평 방향으로 작동한다. 일 구현에서, 자동 픽업 스테이션(43) 및 관련 제어 로직은 적재 위치에서 수평 방향으로 타워를 탈착가능하게 파지하고, 타워를 수직 방향으로 회전시키고, 재배 환경(20)의 선택된 재배 라인(202) 내로의 삽입하기 위해 이송 스테이션에 타워를 부착하도록 작동할 수 있다. 재배 환경(20)의 다른 쪽 끝에서, 자동 레이다운 스테이션(41) 및 관련 제어 로직은 버퍼 위치로부터 수직으로 지향된 재배 타워(50)를 탈착식으로 파지해 이동시키고, 재배 타워(50)를 수평 방향으로 회전시켜 수확기 스테이션(32)에 적재하기 위해 운반 시스템에 놓도록 작동할 수 있다. 일부 구현에서, 재배 타워(50)가 품질 관리 문제로 인해 거부되는 경우, 운반 시스템은 수확기 스테이션(32)을 우회하여 재배 타워를 세척 스테이션(34)(또는 일부 다른 스테이션)으로 운반할 수 있다. 자동 레이다운 및 픽업 스테이션(41, 43)은 각각 FANUC 로봇과 같은 자유도 6의 로봇암을 포함할 수 있다. 스테이션(41, 43)은 또한 대향 단부에서 재배 타워(50)를 탈착식으로 파지하기 위한 엔드 이펙터를 포함할 수 있다.

일 구현으로, 이송 컨베이언스 장치(47)는 복수의 캐리지를 포함하는 무동력 컨베이어 시스템(powered and free conveyor system), 트랙 시스템 및 자동 픽업 스테이션(43)에서 선택된 재배 라인(202)으로 재배 타워(50)가 각각 적재된 캐리지를 이송하는 구동 시스템을 포함할 수 있다. 일 구현으로, 재배 환경(20)은 이송 컨베이언스 장치(47)의 캐리지(1202)가 재배 환경(20)의 물리적 장벽을 통과하도록 허용하는 타워 주입 인터페이스(38)를 포함한다. 일 구현으로, 타워 주입 인터페이스(38)는 (재배 타워(50)를 수용할 수 있는 충분한 길이의) 수직 슬롯 및 재배 타워(50)가 수직 슬롯을 통과할 수 있도록 개방되는 슬라이딩 도어를 포함한다. 시스템(10)은 주어진 재배 타워(50)를 식별하고, 제어 로직 하에서, 재배 타워(50)에 대한 재배 라인(202)을 선택하기 위한 (RFID 또는 바코드 센서와 같은) 센서를 포함할 수 있다. 이송 컨베이언스 장치(47)는 또한 재배 타워(50)를 재배 라인(202)에서 자동화된 레이다운 스테이션(41)으로 운반할 수 있다. 타워 추출 인터페이스(39)는 재배 환경의 수직 슬롯 및 이송 컨베이언스 장치(47)가 재배 환경으로부터 타워(50)를 운반할 수 있도록 하는 슬라이딩 도어를 포함한다. 재배 라인 선택을 위한 특정 알고리즘은 다수의 요인에 따라 상당히 달라질 수 있으며 본 개시의 범위를 벗어난다.

재배 환경(20)은 또한 재배 타워(50)를 선택된 재배 라인(202)에 삽입하고 재배 라인(202)으로부터 재배 타워(50)를 하적하기 위한 자동화된 적재 및 하적 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이송 컨베이언스 장치(47)가 재배 타워(50)를 선택된 재배 라인(20)으로 운반한 후, 하나 이상의 선형 액추에이터가 재배 라인(202) 위로 재배 타워(50)를 밀수 있다(또는 그렇지 않으면 운반할 수 있다). 마찬가지로, 재배 라인(202)에서 캐리지(1202)를 재배 라인(202)에서 자동화된 레이다운 스테이션(41)으로 이송하는 이송 컨베이언스 장치(47)의 캐리지로 재배 타워를 밀거나 당길 수 있다(또는 그렇지 않으면 운반할 수 있다).

도 12는 무동력 컨베이어 장치에서 사용될 수 있는 캐리지(1202)를 도시한다. 도시된 구현에서, 캐리지(1202)는 재배 타워(50)에 부착된 후크(52)와 맞물리는 후크(1204)를 포함한다. 래치 어셈블리(1206)는 재배 타워(50)가 시스템의 다양한 위치를 오가며 이송되는 동안 재배 타워(50)를 고정할 수 있다. 일 구현으로, 이송 컨베이언스 장치(47)는 재배 타워(50)가 버퍼링될 수 있는 구역을 설정하기에 충분한 트랙 거리로 구성될 수 있다. 예를 들어, 이송 컨베이언스 장치(47)는 트랙의 버퍼 영역으로 이동되는 캐리지(1202) 상에 수확될 타워(50) 세트를 하적하도록 제어될 수 있다. 다른 쪽 끝에서, 자동 픽업 스테이션(43)은 재배 환경(20)에 삽입될 타워 세트를 트랙의 다른 버퍼 영역에 배치된 캐리지(1202)에 적재할 수 있다.

재배 타워

재배 타워(50)는 시스템에서 개별 작물이 성장할 장소를 제공한다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 후크(52)가 재배 타워(50)의 상부에 부착된다. 후크(52)는 재배 타워(50)가 수직 타워 이송 시스템(200) 내로 삽입될 때 재배 라인(202)에 의해 지지되는 것을 허용한다. 공개에 따르면, 재배 타워(50)는 길이가 5.172미터이고 상기 타워의 압출 길이는 5.0미터이며 후크 길이는 0.172미터이다. 일 구현으로, 재배 타워(50)의 압출된 직사각형 프로파일은 57mm × 93mm(2.25" × 3.67")이다. 후크(52)는 그 외부 전체 치수가 재배 타워(50)의 압출 프로파일보다 크지 않도록 설계될 수 있다. 위의 치수는 교시를 위한 것이다. 재배 타워(50)의 치수는 원하는 스루풋, 시스템의 전체 크기 등과 같은 다수의 요인에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 재배 타워(50)는 길이가 8 내지 10미터 이상일 수 있다.

재배 타워(50)는 상기 재배 타워(50)의 적어도 한 면을 따라 배열된 재배 부지(53) 세트를 포함할 수 있다. 도 4a에 도시된 구현에서, 재배 타워(50)는 식물이 재배 타워(50)의 맞은편으로부터 돌출되도록 대향면 상에 재배 부지(53)를 포함한다. 이식기 스테이션(36)은 묘목을 재배 타워(50)의 빈 재배 부지(53)에 이식할 수 있으며, 묘목은 완전히 성숙하여 수확할 준비가 될 때까지 제자리에 남아 있다. 일 구현으로, 재배 부지(53)의 방향은 재배 라인(202)을 따른 재배 타워(50)의 이동 방향에 수직이다. 즉, 재배 타워(50)가 재배 라인(202) 내로 삽입될 때, 식물은 재배 타워(50)의 대향면으로부터 전개되고, 상기 대향면은 이동 방향에 평행하다. 양면 구성이 바람직하지만, 본 발명은 식물이 재배 타워(50)의 단일 면을 따라 자라는 단면 구성에서도 활용될 수 있다.

2018년 5월 1일자로 출원된 미국 특허 제15/968,425호(모든 목적을 위해 여기에 참조로 포함됨)는 본 발명의 다양한 실시예와 관련하여 사용될 수 있는 예시적인 타워 구조의 구성을 개시한다. 도시된 일 구현으로, 재배 타워(50)는 각각 하나의 구조를 형성하기 위해 함께 스냅되는 3개의 돌출부로 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 재배 타워(50)는 양면 수경 재배 타워일 수 있으며, 타워 바디(103)는 제1 타워 공동(54a) 및 제2 타워 공동(54b)을 정의하는 중앙 벽(56)을 포함한다. 도 4b는 각각의 전면 플레이트(101)가 타워 바디(103)에 힌지식으로 결합된 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 1.5인치 × 1.5인치 내지 3인치 × 3인치의 범위에 있을 수 있으며, 여기서 "타워 공동"이라는 용어는 타워 바디 내 및 타워 전면 플레이트 뒤의 영역을 나타낸다. 재배 타워(50)의 벽 두께는 0.065 내지 0.075인치 범위 내일 수 있다. 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같은 양면 수경재배 타워는 2개의 연속적인 공동(54a 및 54b)을 가지며, 각각은 바람직하게는 언급된 크기 범위 내에 있다. 도시된 구성에서, 재배 타워(50)는 (i) 타워 바디(103)의 제1 측면의 길이를 따라 이어지는 제1 V형 그루브(58a); 및 (ii) 타워 바디(103)의 제2 측면의 길이를 따라 뻗어 있는 제2 V형 그루브(58b)를 포함할 수 있고, 상기 제1 V형 그루브는 제1 타워 공동과 제2 타워 공동 사이 중심에 위치하며, 상기 제2 V형 그루브는 제1 타워 공동와 제2 타워 공동 사이의 중심에 위치한다. V형 그루브(58a, 58b)는 중앙 처리 시스템(30)의 스테이션 중 하나 이상에 의한 타워(50)의 맞춤, 정렬 및/또는 공급을 용이하게 할 수 있다. 미국 특허 출원 제15/968,425호는 본 발명의 실시예에서 사용될 수 있는 타워의 구성 및 사용에 관한 추가 세부사항을 개시한다. V형 그루브(58a, 58b)의 또 다른 속성은 중앙벽(56)을 효과적으로 좁혀 식물의 뿌리가 위치한 중앙으로 수성 영양액의 흐름을 촉진한다는 것이다. 다른 구현도 가능하다. 예를 들어, 재배 타워(50)는 일체형 단일 돌출부로서 형성될 수 있으며, 측벽의 재료는 힌지를 제공하고 그 공동이 세척을 위해 개방되도록 하기 위해 구부러진다. 모든 목적을 위해 본 명세서에 참조로 포함된 2019년 9월 20일에 출원된 미국 특허 출원 제16/577,322호는 단일 압출에 의해 형성된 예시적인 재배 타워(50)를 개시한다.

도 4c 및 도 4d에 도시된 바와 같이, 재배 타워(50)는 각각 각각 2018년 3월 2일에 출원된 공동 양도 및 공동 계류 중인 미국 특허 출원 번호 15/910,308, 15/910,445 및 15/910,796 중 어느 하나에 개시된 플러그 홀더와 같은 호환 가능한 플러그 모듈(158)과 함께 사용하기 위한 복수의 컷아웃(105)을 포함할 수 있고, 상기 참조문헌의 개시 내용은 모든 목적을 위해 본 명세서에 통합된다. 도시된 바와 같이, 플러그 홀더(158)는 전면 플레이트(101)와 재배 타워(50)의 수직 축에 대해 45도 각도로 배향될 수 있다. 그러나, 본 출원에 개시된 타워 설계가 이 특정 플러그 홀더 또는 방향과 함께 사용하는 것으로 국한되는 게 아니라, 오히려 본 명세서에 개시된 타워는 임의의 적절한 크기 및/또는 방향의 플러그 홀더와 함께 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이와 같이, 절개부(105)는 본 발명의 타워 설계를 제한하는 것이 아니라 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명은 다른 절개 설계를 갖는 타워에도 동일하게 적용할 수 있음을 이해해야 한다. 플러그 홀더(158)는 초음파 용접, 접합 또는 타워 면(101)에 부착될 수 있다.

힌지식 전면 플레이트의 사용은 재배 타워의 제조뿐만 아니라 일반적으로 타워 유지보수 및 특히 타워 청소를 단순화한다. 예를 들어, 재배 타워(50)를 청소하기 위해, 전면 플레이트(101)는 바디(103)에서 개방되어 바디 공동(54a 또는 54b)에 쉽게 접근할 수 있다. 청소 후, 전면 플레이트(101)는 폐쇄된다. 전면 플레이트는 청소 과정 전반에 걸쳐 타워 바디(103)에 부착된 상태로 유지되기 때문에, 부품 정렬을 유지하고 각 전면 플레이트가 적절한 타워 바디와 적절하게 연결되었음을 보증하고, 양면 타워 바디를 가정할 때, 각각의 전면 플레이트(101)가 특정 타워 바디(103)의 적절한 면과 적절하게 연결되도록 하는 것이 더 쉽다. 또한, 플랜팅 및/또는 수확 작업이 전면 플레이트(101)가 개방 위치에서 수행되는 경우, 양면 구성의 경우, 두 전면 플레이트가 모두 개방되고 동시에 플랜팅 및/또는 수확될 수 있어, 한 면을 플랜팅 및/또는 수확한 다음 타워를 회전시켜 다른 면을 플랜팅 및/또는 수확하는 단계를 없앤다. 다른 실시예에서, 플랜팅 및/또는 수확 작업은 폐쇄 위치에 있는 전면 플레이트(101)로 수행된다.

다른 구현이 가능하다. 예를 들어, 재배 타워(50)는 타워의 면(타워의 일부 또는 개별 부분 또는 타워 길이의 전체)으로부터 타워 내부로 연장되는 소정 부피의 배지 또는 위킹 배지를 포함하는 임의의 타워 바디를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 참조로 포함된 미국 특허 번호 제8,327,582호에는 튜브의 한 면에서 연장된 슬롯과 상기 튜브에 포함된 재배 배지를 갖는 재배 튜브가 개시되어 있다. 상기 참조문헌에 예시된 튜브는 그 상단에 후크(52)를 포함하고 반대쪽 면에 슬롯이 있거나 단일 면에 하나의 슬롯이 있게 변경될 수 있다.

수직 타워 이송 시스템 및 리턴 경로 재배 라인

도 5a는 재배 환경(20) 내에 배치된 재배 라인(202)의 일부를 도시한다. 일 구현에서, 재배 환경(20)은 병렬 구성으로 배열된 복수의 재배 라인(202)을 포함할 수 있다. 도 1a가 예시하는 바와 같이, 각각의 재배 라인(202)은 제1 경로 섹션(202a) 및 제2 리턴 경로 섹션(202b)을 포함하는 실질적으로 u-형상의 이동 경로를 가질 수 있다. 아래에서 논의되는 바와 같이, 리턴 이송 장치(220)는 제1 경로 섹션(202a)의 단부로부터 제2 리턴 경로 섹션(202b)으로 재배 타워(50)를 이송한다. 위에서 논의된 바와 같이, 이송 컨베이언스 장치(47)는 선택된 재배 라인(202)의 제1 경로 섹션(202a) 상에 재배 타워를 선택적으로 적재할 수 있고, 자동화 제어 시스템 하에서 재배 라인(202)의 리턴 경로 섹션(202b)의 단부로부터 재배 타워(50)를 하적할 수 있다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 재배 라인(202)의 각 경로 섹션(202a, 202b)은 복수의 재배 타워(50)를 지지한다. 일 구현에서, 재배 라인(202)은 지지를 목적으로 브래킷에 의해 재배 구조물의 천장(또는 다른 지지대)에 장착될 수 있다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 후크(52)는 재배 타워(50)를 재배 라인(202)에 후크 및 부착함으로써 재배 환경(20)을 통해 병진 이동될 때 타워(50)를 수직 배향으로 지지한다.

도 10은 본 발명의 한 가지 가능한 구현에 따른 재배 라인(202)의 단면 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 후크(52)는 도 5a 및 도 8에 도시된 바와 같이 그루브(1002)와 맞물리는 메인 바디(53) 및 대응하는 부재(58)를 포함한다. 이러한 후크는 재배 타워(50)가 그루브(1002)에 걸리게 하고 아래에서 논의되는 바와 같이 재배 라인(202)을 따라 활주하도록 한다. 반대로, 재배 타워(50)는 재배 라인(202)으로부터 수동으로 후크 해제되고 생산으로부터 제거될 수 있다. 이 능력은 재배 타워(50)의 작물이 다른 타워를 감염시키지 않도록 병에 걸린 경우 필요할 수 있다. 한가지 가능한 구현으로, 그루브(1002)의 폭(예를 들어, 13mm)은 2개의 상이한 요인들 사이의 최적화이다. 첫째, 그루브가 좁을수록 결속 속도가 더 유리하고 타워 후크(52)가 결속될 가능성이 낮아진다. 반대로, 그루브가 넓을수록 더 큰 접촉 패치가 있기 때문에 재배 타워 후크가 더 느리게 마모된다. 마찬가지로, 그루브의 깊이(예를 들어, 10mm)는 공간 절약과 타워 후크의 우발적인 낙하 간의 최적화일 수 있다.

후크(52)는 사출 성형된 플라스틱 부품일 수 있다. 일 구현으로, 플라스틱은 폴리비닐 클로라이드(PVC), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 또는 아세틸 호모폴리머(예를 들어, DuPont Company에서 판매되는 Delrin®)일 수 있다. 후크(52)는 재배 타워(50)의 상부에 용매 결합되고/되거나 리벳 또는 다른 기계적 패스너를 사용하여 부착될 수 있다. 재배 라인(202)의 직사각형 그루브(1002)에 있는 그루브 결합 부재(58)는 별도의 부품이거나 후크(52)와 일체로 형성될 수 있다. 초고분자량 폴리에틸렌 또는 아세탈과 같은 나머지 고리보다 마찰이 더 적고 마모 특성이 더 나은 상이한 재료들로 제조될 수 있다. 조립 비용을 낮게 유지하기 위해, 이 별도의 부품은 후크(52)의 바디에 스냅될 수 있다. 대안으로, 별도의 부품은 또한 후크(52)의 바디에 오버몰딩된다.

도 6 및 도 10에 도시된 바와 같이, 재배 라인(202)의 압출 프로파일의 상부 섹션은 하향 t-슬롯(1004)을 포함한다. 선형 가이드 캐리지(610)(후술됨)는 t-슬롯(1004) 내에 탑재된다. t-슬롯(1004)의 중심부는 캐리지(610)로부터 돌출할 수 있는 오버몰딩된 인서트 또는 나사로부터 틈을 제공하기 위해 리세스될 수 있다. 각각의 재배 라인(202)은 다수의 개별적으로 제조된 섹션으로부터 조립될 수 있다. 일 구현으로, 재배 라인(202)의 섹션은 현재 6미터 길이로 모델링된다. 더 긴 섹션은 접합 수를 줄이지만 열 팽창 문제에 더 민감하고 운송 비용을 크게 증가시킬 수 있다. 도면에 나타내지 않은 추가 특징은 재배 라인(202)을 천장 구조에 부착하고 관개 라인을 부착하기 위한 간헐적 장착 구멍을 포함한다. 컨베이어 바디에 t-슬롯(1004)에 대한 차단이 또한 기계가공될 수 있다. 이러한 차단은 선형 가이드 캐리지(610)가 재배 라인(202)의 끝을 쭉 밀어내지 않고도 제거될 수 있도록 한다.

재배 라인(202)의 두 섹션 사이의 접합부에서, 블록(612)은 양 컨베이어 바디의 t-슬롯(1004)에 위치될 수 있다. 이 블록은 재배 타워(50)가 그들 사이에서 부드럽게 미끄러질 수 있도록 2개의 재배 라인 섹션을 정렬하는 역할을 한다. 재배 라인(202)의 섹션을 정렬하기 위한 대안적인 방법은 섹션의 압출 프로파일에 있는 도웰 구멍(dowel holes)에 끼워지는 도웰 핀(dowel pins)의 사용을 포함한다. 블록(612)은 세트 나사를 통해 재배 라인 섹션 중 하나에 클램핑될 수 있어, 재배 라인 섹션이 열 팽창의 결과로서 여전히 함께 모여서 떨어져 이동할 수 있다. 상대적으로 엄격한 공차와 필요한 소량의 재료를 기반으로, 이러한 블록을 가공할 수 있다. 청동이 강도, 내식성 및 내마모성으로 인해 이러한 블록의 재료로 사용될 수 있다.

일 구현으로, 수직 타워 이송 시스템(200)은 재배 라인(202)의 경로 섹션(202a, 202b)을 따라 재배 타워(50)를 이동시키기 위해 왕복 선형 래칫 및 폴 구조(이하 "왕복 캠 구조 또는 장치"이라 함)를 이용한다. 일 구현으로, 각 경로 섹션(202a, 202b)은 별개의 왕복 캠 구조물 및 관련된 액츄에이터를 포함한다. 도 5a, 6 및 7은 재배 라인(202)을 가로질러 재배 타워(50)를 이동시키기 위해 사용될 수 있는 한가지 가능한 왕복 캠 장치를 예시한다. 폴 또는 "캠"(602)이 재배 라인(202)을 따라 재배 타워(50)를 물리적으로 밀어낸다. 캠(602)이 캠 채널(604)에 부착되고(아래 참조) 한 축을 중심으로 회전한다. 포워드 스트로크에서, 회전은 캠 채널(604)의 상단에 의해 제한되어 캠(602)이 재배 타워(50)를 앞으로 밀어낸다. 유보 또는 백 스트로크에서, 회전은 제한되지 않으므로 캠이 재배 타워(50)의 상단 위로 래칫(ratchet)할 수 있다. 이러한 방식으로, 캠 장치는 상대적으로 짧은 거리를 앞뒤로 스트로크할 수 있지만, 재배 타워(50)는 항상 재배 라인(202)의 전체 길이를 따라 앞으로 진행된다. 일 구현으로, 제어 시스템은 각 재배 라인(202)의 왕복 캠 장치의 작동을 제어하여 프로그램된 재배 순서에 따라 재배 타워(50)를 이동시킨다. 이동 주기 사이에, 액추에이터와 왕복 캠 장치는 유휴 상태를 유지한다.

캠(602)의 피봇 지점과 캠 채널(604)에 대한 부착 수단은 바인딩 포스트(606)와 육각 헤드 볼트(608)로 구성된다; 대안으로, 멈춤쇠 클레비스 핀을 사용할 수 있다. 육각 헤드 볼트(608)는 축방향으로 도구 접근이 없는 캠 채널(604)의 내부 측에 위치된다. 육각 헤드이므로, 제거를 위해 렌치를 사용하여 반경방향으로 접근할 수 있다. 실제 크기의 농장에 필요한 매우 많은 수의 캠을 감안할 때, 사출 성형과 같은 대량 제조 공정이 적합하다. ABS는 강성과 상대적으로 저렴한 비용을 감안할 때 적합한 재료이다. 대응하는 재배 라인(202)에 대해 모든 캠(602)이 캠 채널(604)에 부착된다. 액추에이터에 연결될 때, 이 공통 빔 구조는 모든 캠(602)이 일제히 앞뒤로 스트로크할 수 있게 한다. 일 구현으로, 캠 채널(604)의 구조는 판금으로 구성된 하향 u-채널이다. 캠 채널(604)의 아래쪽을 향하는 벽에 있는 구멍은 바인딩 포스트(606)를 사용하여 캠(602)을 위한 장착 지점을 제공한다.

일 구현으로, 캠 채널(604)의 구멍은 12.7mm 간격으로 이격되어 있다. 따라서, 캠(602)은 12.7mm의 임의의 정수배로 서로에 대해 이격될 수 있으며, 단 하나의 캠 채널로 재배 타워 간격을 가변할 수 있다. 캠 채널(604)의 베이스는 포워드 스트로크 동안 캠의 회전을 제한한다. 축방향으로의 병진이동을 제외한 캠 채널(604)의 모든 자유도는 캠 채널(604)의 베이스에 장착되고 재배 라인(202)의 t-슬롯(1004)에 탑재된 (아래에 설명된) 선형 가이드 캐리지(610)에 의해 구속된다. 캠 채널(604)은 6미터 길이의 섹션과 같이 별도로 형성된 섹션으로부터 조립될 수 있다. 더 긴 섹션은 접합 수를 줄이지만 운송 비용을 크게 증가시킬 수 있다. 열팽창은 일반적으로 캠 채널이 액추에이터에 연결된 끝 부분에만 고정되어 있기 때문에 문제가 되지 않는다. 단순한 프로파일, 얇은 벽 두께 및 긴 길이가 필요하다는 점을 감안하면, 판금 압연이 캠 채널에 적합한 제조 공정이다. 아연 도금 강판이 이 용도에 적합한 재료이다.

선형 가이드 캐리지(610)는 캠 채널(604)의 베이스에 볼트로 고정되고 재배 라인(202)의 t-슬롯(1004) 내에 탑재된다. 일부 구현에서, 캠 채널의 6미터 섹션당 하나의 캐리지(610)가 사용된다. 캐리지(610)는 낮은 마찰 및 내마모성을 위해 사출 성형된 플라스틱일 수 있다. 볼트는 오버몰딩된 스레딩 인서트에 스레딩함으로써 캐리지(610)를 캠 채널(604)에 부착한다. 선택한 캠(602)이 제거되면, 이 볼트에 접근할 수 있으므로 캠 채널(604)의 섹션이 캐리지에서 분리되어 제거될 수 있다.

캠 채널(604)의 섹션은 각 조인트에서 커넥터(616) 쌍과 함께 결합된다; 대안으로, 멈춤쇠 클레비스 핀을 사용할 수 있다. 커넥터(616)는 20mm 간격(캠 채널(604)과 동일한 구멍 간격)으로 기계 가공된 구멍이 있는 아연 도금된 강철 막대일 수 있다. 숄더 볼트(618)가 캠 채널(604)을 통해 외부 커넥터의 구멍을 통과하고 내부 커넥터의 구멍에 스레딩된다. 숄더 볼트가 캠(602)과 같은 위치에 있는 경우, 바인딩 포스트 대신 사용할 수 있다. 숄더 볼트(618)의 헤드는 접근 가능하므로 캠 채널의 커넥터 및 섹션이 제거될 수 있다.

일 구현으로, 캠 채널(604)은 포워드 및 백 스트로크로 작동하는 선형 액추에이터에 부착된다. 적절한 선형 액추에이터는 버지니아주 레드포드의 Thomson, Inc.에 의해 제공되는 T13-B4010MS053-62 액추에이터일 수 있다; 그러나, 본 명세서에 설명된 왕복 캠 장치는 다양한 다른 액추에이터와 함께 작동될 수 있다. 선형 액추에이터는 온보딩 단부보다는 재배 라인(202)의 경로 섹션(202a, 202b)의 오프로딩 단부에서 캠 채널(604)에 부착될 수 있다. 그러한 구성에서, 캠 채널(604)은 좌굴의 위험을 감소시키는 (캠 채널(604)을 당기는) 액추에이터의 포워드 스트로크 동안 타워(50)에 의해 로드될 때 장력을 받는다. 도 7a는 일 구현에 따른 왕복 캠 기구의 작동을 예시한다. 단계 A에서, 선형 액추에이터는 완전한 백 스트로크를 완료했다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 캠(602)은 재배 타워(50)의 후크(52) 위로 래칫(ratchet)될 수 있다. 도 7a의 단계 B는 포워드 스트로크의 끝에서 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 전방으로 이동시킨다. 도 7a의 단계 C는 어떻게 새로운 재배 타워(50)(타워 0)가 재배 라인(202)에 삽입될 수 있고 마지막 타워(타워 9)가 제거될 수 있는지를 예시한다. 단계 D는 단계 A와 동일한 방식으로 백 스트로크 동안 캠(602)이 재배 타워(50) 위로 래칫하는 방식을 보여준다. 이 왕복 캠 장치의 기본 원리는 액추에이터의 비교적 짧은 스트로크로부터의 왕복 운동이 타워(50)를 재배 라인(202)의 전체 길이를 따라 한 방향으로 운송한다는 것이다. 보다 구체적으로, 포워드 스트로크에서, 재배 라인(202) 상의 모든 재배 타워(50)는 한 위치 앞으로 밀린다. 백 스트로크에서, 캠(602)은 인접한 타워 위로 한 위치 뒤로 래칫한다; 재배 타워는 동일한 위치에 유지된다. 도시된 바와 같이, 재배 라인(202)이 가득 차면, 새로운 재배 타워(50)가 로딩될 수 있고 선형 액추에이터의 각각의 포워드 스트로크 후에 마지막 타워가 언로딩될 수 있다. 일부 구현에서, 후크(52)의 상단 부분(캠이 누르는 부분)은 재배 타워(50)의 폭보다 약간 좁다. 결과적으로, 캠(602)은 재배 타워(50)가 서로 바로 인접하여 이격될 때 여전히 후크(52)와 맞물릴 수 있다. 도 7a는 교시 목적을 위한 9개의 재배 타워를 보여준다. 재배 라인(202)은 재배 라인(202)(예를 들어, 400-450) 상에 훨씬 더 많은 수의 타워(50)를 허용하며 상당히 길게(예를 들어, 40미터) 구성될 수 있다. 다른 구현이 가능하다. 예를 들어, 최소 타워 간격은 하나 이상의 재배 타워(50)가 각 사이클에서 재배 라인(202)에 로딩될 수 있도록 재배 타워(50)의 좌우 거리의 2배와 같거나 약간 더 크게 설정될 수 있다.

또한, 도 7a에 도시된 바와 같이, 캠 채널(604)을 따른 캠(602)의 간격은 재배 라인(202)을 따라 1차원 식물 인덱싱을 수행하도록 배열될 수 있다. 다시 말해서, 왕복 캠 장치의 캠(602)은 타워(50)가 재배 라인(202)을 따라 이동함에 따라 타워(50) 사이의 간격이 증가하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 캠(602) 사이 간격은 재배 라인의 시작 부분의 최소 간격에서 재배 라인(202)의 끝 부분의 최대 간격으로 점진적으로 증가할 수 있다. 이는 식물이 성장함에 따라 빛 차단을 늘리고 간격을 제공하도록 식물을 이격시키고, 가변 간격 또는 인덱싱을 통해, 재배 챔버(20) 및 조명과 같은 관련 구성요소의 효율적인 사용을 증가시키는 데 유용할 수 있다. 일 구현으로, 선형 액추에이터의 포워드 및 백 스트로크 거리는 최대 타워 간격과 동일하다(또는 약간 더 크다). 선형 액추에이터의 후방 스트로크 동안, 재배 라인(202)의 시작 부분에 있는 캠(602)은 재배 타워(50)를 래칫하고 오버슈트할 수 있다. 포워드 스트로크에서, 이러한 캠(602)은 타워와 맞물리기 전에 각각의 거리를 이동할 수 있는 반면, 재배 라인(202)을 따라 더 위치된 캠은 타워와 맞물리기 전에 더 짧은 거리를 이동하거나 실질적으로 즉시 맞물릴 수 있다. 이러한 배치에서, 최대 타워 간격은 최소 타워 간격보다 2배 이상 클 수 없다; 그렇지 않으면, 캠(602)이 2개 이상의 재배 타워(50) 위로 래칫되어 맞물릴 수 있다. 더 큰 최대 타워 간격이 요구되는 경우, 도 7b에 예시된 바와 같이 확장 조인트가 사용될 수 있다. 확장 조인트를 사용하면 캠 채널(604)의 선단 섹션이 캠 채널(604)의 후단부보다 먼저 이동하기 시작하여 긴 스트로크를 달성할 수 있다. 특히, 도 7b에 도시된 바와 같이, 확장 조인트(710)는 캠 채널(604)의 섹션(604a 및 604b)에 부착될 수 있다. 초기 위치(702)에서, 확장 조인트(710)는 접혀 있다. 포워드 스트로크(704)의 시작시, 캠 채널(604)의 선단 섹션(604a)은 (액추에이터가 캠 채널(604)을 당길 때) 전방으로 이동하는 반면, 후단 섹션(604b)은 정지 상태를 유지한다. 볼트가 확장 조인트 710(706)에서 바닥에 닿으면, 캠 채널(604)의 트레일링 섹션(604)도 또한 앞으로 움직이기 시작한다. 백 스트로크(708)에서, 확장 조인트(710)는 초기 위치로 접혀 진다.

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 후크(52)와 맞물리고 샤프트가 회전함에 따라 재배 타워(50)를 이동시킨다. 스레드의 피치는 1차원 식물 인덱싱을 달성하기 위해 변경될 수 있다. 다른 구현에서, 벨트 컨베이어는 재배 라인(202)을 따라 재배 타워(50)를 이동시키기 위해 이용될 수 있는 벨트를 따라 패들을 포함할 수 있다. 이러한 구현에서, 재배 라인(202)을 따라 일련의 벨트 컨베이어는 배열되고, 각각의 벨트 컨베이어는 1차원 식물 인덱싱을 달성하기 위해 패들 사이의 상이한 간격 거리를 포함한다. 또 다른 구현에서, 재배 라인(202)을 따라 재배 타워(50)를 이동시키기 위해 무동력 컨베이어를 이용할 수 있다.

리턴 이송 장치(220)은 제1 경로 섹션(202a)에서 제2 리턴 경로 섹션(202b)으로 재배 타워(50)를 이송하여, 재배 타워(50)가 실질적으로 U자형 경로로 이동하게 한다. 도 1a에 도시된 구현에서, 각각의 재배 라인(202)은 별도의 리턴 이송 장치(220)를 포함한다. 다른 구현에서, 단일 리턴 이송 장치(220)가 다수의 재배 라인(202)에 걸쳐 있고 이를 제공하도록 구성될 수 있다. 도 26a가 예시하는 바와 같이, 일 구현에서, 리턴 이송 장치(220)는 서보 모터(2606)를 사용하여 트랙(2608)을 따라 캐리지(2604)를 구동하는 벨트 구동 액추에이터(2602)를 포함한다. 본 명세서에 개시된 다양한 구현에 사용하기에 적합한 벨트 구동 액추에이터의 예는 펜실베니아주 Croydon의 Macron Dynamics, Inc.에서 제공하는 MSA 시리즈 액추에이터이다. 캐리지(2604)는 재배 타워(50)에 부착된 후크(52)와 맞물리는 그루브(2618)를 포함하는 후크 리시버 섹션(2612)을 포함하는 하부 섹션(2610)을 포함한다. 후크 리시버 섹션(2612)은 또한 리턴 이송 컨베이언스와 관련된 가속 또는 감속 동안 재배 타워(50)가 미끄러지는 것을 방지하기 위해 재배 타워(50)의 외측에서 폐쇄되는 래치(2614)를 가질 수 있다. 일 구현에서, 컨트롤러는 리턴 이송 장치(220)을 제어해 그루브(2618)가 선택 재배 라인(202)의 제1 경로 섹션(202a)의 트랙과 정렬되도록 캐리지(2604)를 이동시키게 할 수 있다. 상기 제1 경로 섹션(202a)의 오프로드 단부 가까이 부착된 선형 액츄에이터는 재배 타워(50)를 리시버 섹션(2612) 상으로 밀 수 있다. 대안으로, 제1 경로 섹션(202a)과 관련된 왕복 캠 장치가 재배 타워(50)를 리시버 섹션(2612) 상으로 밀도록 구성될 수 있다. 재배 타워(50)의 후크(52)가 리시버 섹션(2612)에 결합될 때, 컨트롤러는 후크(52)가 트랙과 정렬되도록 서보 모터(2606)가 캐리지(2604)를 재배 라인(202)의 리턴 경로 섹션(202b)의 온로드 단부로 이동하게 할 수 있다. 리턴 경로 섹션(202b)의 온로드 단부 가까이에 부착된 제2 선형 액추에이터는 리시버 섹션(2612)으로부터 트랙 상으로 재배 타워(50)를 슬라이드시킬 수 있다. 대안으로, 리턴 경로 섹션(202b)과 연관된 왕복 캠 장치는 리시버 섹션(2612)으로부터 재배 타워(50)를 이송하도록 구성될 수 있다. 위에서 설명된 리턴 이송 장치과 연관된 이점은 후크(52)의 방향이 변경되지 않는다는 것이다. 이는 이송 컨베이언스 장치(47)의 캐리지(1202)가 캐리지(1202)의 리시버 섹션(1204)을 회전시킬 필요 없이 재배 타워(50)를 재배 라인(202) 상에 적재하고 캐리지(1202)의 리시버 섹션(1204)을 회전시키지 않고도 재배 라인으로부터 재배 타워(50)를 추출하는 것을 허용한다.

위에서 논의된 바와 같이, 트랙(2608)의 길이는 제1 경로 섹션(202a) 및 리턴 경로 섹션(202b)에 걸쳐 있거나, 단일 리턴 이송 장치(220)가 이들 재배 라인(202)과 관련하여 작동할 수 있도록 다중 재배 라인(202)에 걸쳐 확장되도록 구성된다(개략적으로, 이는 개별 요소(220)를 단일 연속 트랙을 갖는 리턴 이송 장치로 확장함으로써 구상될 수 있다). 다른 구현에서, 다른 유형의 리턴 이송 장치(220)가 각각의 재배 라인(202)에 대해 구성될 수 있다. 예를 들어, 공압 액추에이터는 본 명세서에 기술된 이송 작업을 수행하는 데 필요한 만큼 트랙을 따라 위의 캐리지(2604)와 유사한 캐리지를 앞뒤로 이동시키기 위해 사용될 수 있다. 다른 리턴 이송 장치도 사용할 수 있다. 예를 들어, 리턴 이송 장치는 제1 경로 섹션(202a)의 오프로드 단부에서 재배 타워(50)와 맞물리고 재배 타워(50)를 리턴 경로 섹션(202b)의 온로드 단부로 병진이동시키기 위해 180도 스윙하는 스윙 암을 포함할 수 있다. 다른 구현에서, 리턴 이송 장치(220)는 재배 라인(202)의 제1 및 제2 경로 섹션(202a, 202b)에 걸쳐 있는 반원 트랙 섹션을 포함할 수 있다. 이러한 구현에서, 패들을 포함하는 휠이 반원 트랙 주위에서 재배 타워를 밀 수 있다 그러나, 이들 2개의 전술한 구현은 후크(52)의 방향을 전환하여 캐리지(1202)가 회전 메커니즘을 포함하도록 요구한다.

도 1a 및 도 21은 어떻게 중앙 처리 시스템(30)이 리턴 경로 재배 라인(202)을 포함하는 시스템과 관련하여 작동하도록 구성될 수 있는지를 개략적으로 도시한다. 예를 들어, 자동 이송 스테이션(41)은 이송 장치(47)로부터 재배 타워(50)를 추출하고 재배 타워를 인피드 컨베이어(1420) 상에 수평으로 배치할 수 있다. 수확 스테이션(32)은 재배 타워(50)를 처리할 수 있다. 처리된 재배 타워(50)는 재배 환경(20) 또는 세척 스테이션(34)과 같은 중앙 처리 시스템의 다른 스테이션으로 다시 보내지거나 자동 이송 스테이션(42)으로 다시 보내질 수 있다. 어느 경우에나, 자동 픽업 스테이션(43)은 아래에서 논의되는 바와 같이 재배 타워(50)를 이송 컨베이언스 장치(47)의 캐리지(1202)에 위치시킬 수 있다. 위에서 논의된 구현에서, 재배 라인(202)에서 리턴 경로를 사용한다는 것은 재배 타워(50)가 재배 환경(20)의 동일한 면으로 주입되고 그로부터 추출될 수 있음을 의미한다. 이 구성은 특정 재배 라인(202)으로부터 재배 타워를 적재 및 하적하기 위한 별도의 이송 장치와 같은 특정 구성요소를 제거함으로써 시스템 비용을 줄이는 것을 가능하게 한다. 일부 구현에서, 경로 섹션(202a, 202b)은 실질적으로 수평이다. 다른 구현에서, 경로 섹션(202a, 202b) 중 하나 또는 둘 모두는 각각의 이동 방향으로 하향 경사질 수 있다.

도 1b는 농장 시스템 레이아웃의 또 다른 예를 도시한다. 도 1b에 도시된 시스템에서, 하나의 자동화된 픽업 및 레이다운 스테이션(42)이 별도의 스테이션(41, 43) 대신에 사용된다. 도 1a에 도시된 시스템과 마찬가지로, 이송 컨베이언스 장치(47)(47)가 재배 환경(20)과 스테이션(42) 사이에서 재배 타워(50)를 이송한다. 중앙 처리 시스템(30)의 다양한 구성요소의 방향은 또한 변경될 수 있다. 예를 들어, 컨베이어(102)는 수평으로 배향된 타워를 처리를 위해 수확기(32)로 이송할 수 있다. 이송 스테이션(105)과 연결된 컨베이어(104)는 처리된 재배 타워를 컨베이어(106)로 이송할 수 있다. 컨베이어(106)는 재배 타워(50)를 세척 스테이션(34)으로 공급하거나, 컷-어게이 워크플로우에서, 재배 타워(50)를 재배 환경에 삽입하기 위해 스테이션(42)으로 다시 이송할 수 있다. 이송 컨베이어(107)는 재배 타워(50)를 세척 스테이션(34)으로부터 이식기 스테이션(36)에 공급하는 컨베이어로 이송할 수 있다. 그렇지 않으면, 중앙 처리 시스템(30)은 도 1a와 관련하여 설명된 시스템과 실질적으로 유사한 방식으로 작동한다.

도 1a 및 도 1b는 시스템(10)의 모든 재배 라인(202)이 단일 재배 환경(20) 내에 포함되는 시스템을 도시한다. 도 27은 단일 중앙 처리 시스템(30)이 다중 재배 환경(20a-g)과 관련하여 어떻게 작동할 수 있는지를 도시한다. 각각의 재배 환경(20a-g)은 다양한 상이한 작물 유형에 대해 최적화된 성장을 지원하도록 개별적으로 제어될 수 있다. 도시된 구현에서, 이송 컨베이언스 장치(47)는 각각의 재배 환경(20a-20g)으로 루프하는 트랙 섹션을 포함하도록 구성될 수 있다. 제어 시스템을 통해 이송 컨베이언스 장치(47)는 캐리지(1202)를 보내어 선택 재배 환경 내에서 재배 라인(202)을 선택하게 할 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 각각의 재배 환경(20a-20g)은 타워 주입 인터페이스(38) 및 타워 추출 인터페이스(39)를 포함한다. 도 27에 도시된 바와 같이, 주입 및 추출 인터페이스(38 및 39)는 중앙 처리 시스템(30)을 바라보는 재배 환경(20a-g)의 측면에 구성된다. 이러한 구성은 중앙 처리 시스템(30) 및 재배 타워를 상기 시스템으로 오가며 운송하는 운반 시스템용의 재배 환경(20a-g) 외부에 필요한 클린룸 공간의 전체 크기가 줄어들게 한다.

도 27은 또한 시스템(10)이 제2 자동 픽업 스테이션(43b)을 포함할 수 있음을 예시한다. 아래에서 논의되는 바와 같이, 재배 타워(50)는 수확기 스테이션(32)에 의한 초기 처리 후에 소위 "컷-어게인(cut-agains)"으로서 선별된 재배 환경(20a-g)으로 다시 삽입될 수 있다. 재배 타워(50)는 자동 픽업 스테이션(43)으로 수평으로 이송될 수 있다. 그러나, 대안적인 실시예에서, 수확기 스테이션(32)에 더 근접하게 위치된 제2 자동 픽업 스테이션(43b)은 "컷-어게인" 재배 타워(50)를 픽업하여 이송 컨베이언스 장치(47)의 캐리지(1202)에 적재할 수 있다.

관개 및 수성 영양 공급

도 8은 수직 타워 이송 시스템(200)을 통해 이동함에 따라 재배 타워(50)에 배치된 작물에 수성 영양액을 공급하기 위해 관개 라인(802)이 재배 라인(202)에 부착될 수 있는 방법을 예시한다. 일 구현으로, 관개 라인(802)은 타워(50)가 각 이동 사이클과 함께 재배 라인(202)을 따라 전진할 때 타워(50)의 예상 위치에 배치된 이격된 구멍 또는 개구를 갖는 가압 라인이다. 예를 들어, 관개 라인(802)은 1.5인치의 내경을 갖는 PYC 파이프 및 0.125인치의 직경을 갖는 구멍일 수 있다. 관개 라인(802)은 길이가 대략 40미터일 수 있고 재배 라인(202)의 전체 길이에 걸쳐 있다. 전체 라인에 걸쳐 적절한 압력을 보장하기 위해, 관개 라인(802)은 더 짧은 섹션으로 분할될 수 있고, 각각은 매니폴드에 연결되어 압력 강하가 감소된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 깔때기 구조(902)는 관개 라인(802)으로부터 수성 영양액을 수집하고 하기에 더 상세히 논의되는 바와 같이 재배 타워(50)의 공동(들)(54a, 54b)에 수성 영양액을 분배한다. 도 9 및 11a는 깔때기 구조(902)가 후크(52)에 통합될 수 있음을 예시한다. 예를 들어, 깔때기 구조(902)는 컬렉터(910), 제1 및 제2 통로(912) 및 제1 및 제2 슬롯(920)을 포함할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 후크의 그루브-결합 부재(58)가 전체 후크 구조의 중심선에 배치될 수 있다. 깔때기 구조(902)는 컬렉터(910)에 대향하고 중심선의 대향 측면 상에서 아래로 뻗어 있는 플랜지 섹션(906)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 통로의 출구는 도시된 바와 같이 플랜지 섹션(906)의 대향 측면에 실질적으로 인접하여 배향된다. 플랜지 섹션(906)은 후크(52)의 중심을 맞추기 위해 재배 타워(50)의 중앙벽(56)과 맞추고 후크(52)를 재배 타워(50)에 부착하거나 배속하기 위한 추가 사이트를 제공한다. 다시 말해, 후크(52)가 재배 타워(50)의 상단에 삽입되면, 중앙벽(56)이 플랜지 섹션(906) 사이에 배치된다. 도시된 구현에서, 컬렉터(910)는 후크(52)의 본체(53)로부터 측방향으로 뻗어 있다.

도 11b에 도시된 바와 같이, 깔때기 구조(902)는 영양 유체를 수집하고 유체를 통로(912)를 통해 타워의 내부 공동(54a 및 54b)에 균일하게 분배하는 컬렉터(910)를 포함한다. 통로(912)는 중앙벽(56) 근처에 그리고 식재된 작물의 뿌리가 예상되는 플러그 홀더(158)의 단부 위의 각 공동(54a, 54b)의 뒤쪽 중앙에 수성 영양액을 분배하도록 구성된다. 도 11c가 예시하는 바와 같이, 일 구현으로, 깔때기 구조(902)는 양 통로(912)에 영양 유체의 균일한 분포를 촉진하는 슬롯(920)을 포함한다. 영양 유체가 통로(912)에 닿기 위해, 슬롯(920) 중 하나를 통해 흘러야 한다. 각 슬롯(920)은 컬렉터(910)의 실질적으로 평평한 바닥 표면(922)으로부터 연장됨에 따라 슬롯 개구의 폭이 증가하는 Y형 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 각각의 슬롯(920)은 바닥 표면(922)에서 1밀리미터의 폭을 가질 수 있다. 슬롯(920)의 폭은 25밀리미터의 높이에 걸쳐 5밀리미터로 증가할 수 있다. 슬롯(920)의 구성은 특정 통로(912)로 직접 흐르는 것과는 대조적으로 관개 라인(802)에 의해 충분한 유속으로 공급된 영양 유체가 컬렉터(910)에 축적되도록 하고, 슬롯(920)을 통해 유동하여 양 통로(912)에 영양 유체의 균일한 분배를 촉진한다.

작동 시, 관개 라인(802)은 물을 재배 타워(50)의 각각의 공동(54a, 54b)에 균일하게 분배하는 깔때기 구조(902)에 수용액을 제공한다. 깔때기 구조(902)로부터 공급된 수용액은 조금씩 흘러내림에 따라 각각의 플러그 컨테이너(158)에 포함된 작물에 관개한다. 일 구현으로, 각각의 재배 라인(202) 아래에 배치된 거터가 재활용을 위해 재배 타워(50)로부터 초과한 물을 수집한다.

다른 구현이 가능하다. 예를 들어, 깔때기 구조는 재배 타워(50)의 대응하는 공동(54a, 54b)에 수용액을 분배하기 위해 별도로 작동하는 2개의 개별 컬렉터로 구성될 수 있다. 이러한 구성에서, 관개 공급 라인은 각 컬렉터에 하나의 구멍으로 구성될 수 있다. 다른 구현에서, 타워는 단일 공동만을 포함할 수 있고 타워의 단일 면(101)에만 플러그 컨테이너를 포함할 수 있다. 이러한 구성은 수성 영양액을 타워 공동의 원하는 부분으로 보내지만 별도의 컬렉터 또는 균일한 분배를 용이하게 하는 기타 구조의 필요성을 없애는 깔때기 구조의 사용을 여전히 요구한다.

자동 픽업 및 레이다운 스테이션

위에서 논의된 바와 같이, 중앙 처리 시스템(30)의 스테이션은 수평 배향으로 재배 타워(50)에서 작동하는 반면, 수직 타워 이송 시스템(200)은 수직 방향으로 재배 환경(20)에서 재배 타워를 이송한다. 일 구현으로, 자동 픽업 스테이션(43) 및 관련 제어 로직은 적재 위치로부터 수평 재배 타워를 탈착식으로 파지하고, 상기 타워를 수직 방향으로 회전시켜, 재배 환경(20)의 선택된 재배 라인(202)에 삽입하기 위해 이송 컨베이언스 장치(47)의 캐리지에 상기 타워를 부착하도록 작동할 수 있다. 중앙 처리 시스템(30)의 타단에서, 자동 레이다운 스테이션(41) 및 관련 제어 로직은 버퍼 위치로부터 수직 방향의 재배 타워(50)를 탈착식으로 파지해 이동시키고, 재배 타워(50)를 수평 방향으로 회전시켜 중앙 처리 시스템(30)의 하나 이상의 스테이션에 의한 처리를 위해 이송 시스템에 배치한다. 예를 들어, 자동 레이다운 스테이션(41)은 수확기 스테이션(32)에 적재하기 위해 이송 시스템에 재배 타워(50)를 배치할 수 있다. 자동 레이다운 스테이션(41) 및 픽업 스테이션(43)은 각각 FANUC 로봇과 같은 6 자유도(6축)의 로봇암을 포함할 수 있다. 스테이션(41, 43)은 또한 하기에 더 상세히 기술된 바와 같이 대향 단부에서 재배 타워(50)를 탈착식으로 파지하기 위한 엔드 이펙터를 포함할 수 있다. 자동 픽업 및 레이다운 스테이션(42)은 스테이션(41 및 43)에 의해 구현된 두 기능을 모두 수행하도록 구성될 수 있다.

도 14는 본 개시의 구현에 따른 자동 레이다운 스테이션(41)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 자동 레이다운 스테이션(41)은 로봇(1402) 및 엔드 이펙터(1450)를 포함한다. 상술한 바와 같이, 무동력 컨베이어일 수 있는 하적 이송 컨베이언스 장치(47)가 재배 환경(20)으로부터 재배 타워(50)를 전달한다. 일 구현으로, 하적 이송 컨베이언스 장치(47)의 트랙 시스템(1406)은 재배 환경(20)에서 타워 추출 인터페이스(39)의 수직 슬롯(1408)을 통해 전개되어 상기 장치(47)가 재배 환경(20) 외부에서 픽 위치(1404)를 향해 캐리지(1202)에 부착된 재배 타워(50)를 이송할 수 있게 한다. 이송 컨베이언스 장치(47)는 제어된 스톱 블레이드를 이용해 픽 위치(1404)에 캐리지(1202)를 정지시킨다. 이송 컨베이언스 장치(47)는 스톱 블레이드와 안티롤백 장치 사이에서 캐리지(1202)를 경계짓는 안티롤 백 장치를 포함할 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 리시버(1204)는 하적 이송 컨베이언스 장치(45)에서 더 가까운 버퍼링을 위해 및/또는 재배 타워(50)를 적재 또는 하적하기 위한 정확한 방향을 용이하게 하기 위해 캐리지(1202)에 부착될 때 재배 타워(50)의 회전을 허용하는 스위블 장치(1210)에 부착될 수 있다. 일부 구현에서, 레이다운 위치 및 픽 위치(1404)에 대해, 재배 타워(50)는 후크(52)가 스위블 캐리지 리시버(1204)에 타워를 온/오프로 이송하는 것을 용이하게 하기 위해 자동화 레이다운 및 픽업 스테이션(41, 43)으로부터 멀어지는 방향을 향하도록 배향될 수 있다. 후크(52)는 캐리지(1202)의 리시버(1204)에 있는 그루브에 놓일 수 있다. 리시버(1204)는 또한 재배 타워(50)가 이송 컨베이언스와 관련된 가속 또는 감속 동안 미끄러지는 것을 방지하기 위해 재배 타워(50)의 양쪽에서 폐쇄되는 래치(1206)를 가질 수 있다. 그러나, 다른 구현에서, 리턴 이송 장치(220)는 캐리지(1202)를 오가며 재배 타워의 이송이 모든 작업에 대해 동일한 측면에서 발생할 수 있다는 점을 감안하면 회전 메커니즘(1210)의 필요성을 없애도록 구성될 수 있다.

도 16은 대향 단부에서 재배 타워(50)를 탈착식으로 파지하기 위한 공압 파지 방안을 제공하는, 일 구현에 따른 엔드 이펙터(1450)를 도시한다. 엔드 이펙터(1450)는 로봇암(1402)과 같은 로봇에 부착하기 위한 빔(1602) 및 마운트 플레이트(1610)를 포함할 수 있다. 상부 그리퍼 어셈블리(1604) 및 하부 그리퍼 어셈블리(1606)가 빔(1602)의 대향 단부에 부착된다. 엔드 이펙터(1450)는 또한 수평 방향으로 유지될 때 재배 타워(50)를 지지하기 위한 지지암(1608)을 포함한다. 예를 들어, 빔(1602)의 중앙 섹션에서 뻗어 있는 지지암(1608)은 타워 편향을 완화한다. 지지암(1608)은 어느 한 그리퍼 어셈블리(1604, 1606)로부터 1.6미터 이내로 이격될 수 있고, 한 타워 면으로부터 공칭적으로 30mm 오프셋될 수 있어, 지지암(1608)이 타워를 파지하기 전에 30mm의 타워 편향을 허용할 수 있다.

도 17a 및 17b에 도시된 바와 같이, 하부 그리퍼 어셈블리(1606)는 빔(1602)의 단부로부터 수직으로 연장되고 각각이 암(1708a 및 1708b)을 정의하는 컷아웃 섹션(1704)을 갖는 플레이트(1702)를 포함할 수 있다. SMC Pneumatics에 의해 MGPM40-40Z라는 명칭으로 판매되는 가이드 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 위치시키고/시키거나 미끄러짐을 방지하기 위해 파지시 재배 타워(50)의 그루브(58b)와 맞물리는 돌출부(1712)를 포함할 수 있다. 도시된 구현에서, 그리퍼 어셈블리(1606)는 랍스터 클로(lobster claw)처럼 작동한다. 즉, 그리퍼의 한 쪽(공압 실린더 장치(1706))은 움직이는 반면 반대쪽(암(1708b))은 정적 상태를 유지한다. 그리퍼 어셈블리(1606)의 정적 측면에서, 공압 실린더 장치(1706)는 재배 타워(50)를 암(1708b) 내로 구동하여 타워(50)를 돌출부(1712)와 맞춘다. 재배 타워(50)와 암(1708b) 및 공압 실린더 장치(1706) 사이의 마찰로 인해 자동 레이다운 또는 픽업 스테이션(41, 43)의 작동 동안 재배 타워(50)가 적소에 유지된다. 재배 타워(50)를 파지하기 위해, 액추에이터(1706)는 전개될 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 솔레노이드는 확장 또는 수축 여부에 관계없이 공기 압력이 손실되더라도 밸브가 잠기는 점에서 중앙 폐쇄될 수 있다. 그러한 구현에서, 공기압의 손실은 공압 실린더 장치(1706)가 전개되는 동안 재배 타워(50)가 엔드 이펙터(1450) 밖으로 떨어지는 것을 야기하지 않을 것이다.

일 구현에서, 상부 그리퍼 어셈블리(1604)는 동일한 구성요소를 포함하고 위에서 설명된 동일한 방식으로 작동하기 때문에 기본적으로 하부 그리퍼 어셈블리(1606)의 거울 이미지이다. 일 구현으로, 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 캐치로서 작용할 수 있다. 다른 구현이 가능하다. 예를 들어, 그리퍼 어셈블리는 재배 타워(50)를 파지하도록 작동될 때 각 그리퍼의 대향 암 모두가 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(1450) 사이에 배치된 손목 구조(wrist mechanism)를 포함하는 6축 로봇암일 수 있다. 예를 들어, 로봇(1402)은 1) 베이스를 중심으로 회전할 수 있고; 2) 하부 암을 회전시켜 앞뒤로 전개시키며; 3) 상부 암을 하부 암에 대해 위아래로 회전시키고; 4) 상부 암과 부착된 손목 구조를 원형 운동으로 회전시키며; 5) 상부 암 끝에 부착된 손목 구조를 위아래로 기울이고; 및/또는 6) 손목 구조를 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전시킨다. 그러나, 엔드 이펙터(1450)(및/또는 이송 장치 등과 같은 다른 요소)에 대한 변경 더 적은 이동축을 갖는 로봇의 사용뿐만 아니라 다른 유형의 로봇 및 장치를 허용할 수 있다. 도 18에 도시된 바와 같이, 로봇(1402)은 바닥에 장착되어 받침대에 설치될 수 있다. 로봇(1402)에 대한 입력은 전력, 제어 시스템에 대한 데이터 연결, 및 압축 공기 공급 장치에 공압 실린더 장치(1706)를 연결하는 공기 라인을 포함할 수 있다. 공압 실린더 장치(1706)에서, 센서는 상기 실린더가 개방 상태 또는 폐쇄 상태에 있을 때를 감지하는 데 사용될 수 있다. 제어 시스템은 재배 환경(20)에서 중앙 처리 시스템(30)으로 재배 타워(50)의 이송을 수행하기 위해 로봇(1402)의 작동을 제어하기 위해 하나 이상의 프로그램 또는 서브-루틴을 실행할 수 있다.

재배 타워(50)가 하적 이송 컨베이언스 장치(45)에 있어서 가감속할 때, 재배 타워(50)가 약간 요동하는 경우가 있다. 도 18 및 19는 자동 레이다운 스테이션(41)의 레이다운 작업 동안 재배 타워(50)를 가능하게는 스윙하는 것을 중지하고 정확하게 위치시키기 위한 타워 구속 장치(1902)를 예시한다. 도시된 구현에서, 장치(1902)는 가이드된 공압 실린더(1904)와 타워(50)를 가이드하는 가이드 플레이트(1906)를 포함하는 브래킷 어셈블리 및 재배 타워를 바닥 그리퍼 어셈블리(1606)에 더 잘 맞출 수 있게 하기 위해 약간의 각도로 유지하는 재배 타워(50)의 바닥을 파지하는 브래킷 암(1908)을 포함하는 바닥 장착 유닛이다. 제어 시스템은 재배 타워(50)의 바닥과 결합다도록 장치(1902)의 작동을 제어하여 이로써 그리퍼 어셈블리(1606)를 제자리에 고정할 수 있다.

레이다운 작업의 최종 상태는 가능한 한 중앙에 수확기 인피드 컨베이어(1420)의 돌출부들(2004) 위에 놓여 있는 재배 타워(50)를 갖는 것이다. 일 구현으로, 재배 타워(50)는 후크(52)가 수확기 스테이션(32)을 향하도록 그리고, 힌지 측벽을 갖는 구현에서, 힌지 측이 아래로 향하도록 배향된다. 다음은 본 발명의 가능한 구현에 따라, 로봇(1402)용 컨트롤러가 레이다운 동작 동안 실행할 수 있는 결정 단계를 요약한다.

레이다운 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 그루브 위치에 있는지 확인할 수 있다.

· 로봇(1402)이 그루브 위치에 있지 않으면, 홈 프로그램으로 들어가 홈 위치로 이동한다.

· 메인 프로그램은 로봇(1402)의 모든 I/O 파라미터를 기본값으로 리셋하기 위해 리셋 I/O 프로그램을 호출한다.

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

· 메인 프로그램은 이송 컨베이언스 구역에 진입하려는 것을 나타내기 위해 구역 진입 프로그램을 실행할 수 있다.

· 메인 프로그램은 픽 타워 프로그램을 실행하여 재배 타워(50)를 파지하고 캐리지(1202)에서 들어올릴 수 있다.

· 메인 프로그램은 이송 구역을 떠났다는 것을 나타내기 위해 구역 퇴거 프로그램을 호출할 수 있다.

· 다음으로 메인 프로그램은 수확기 인피드 컨베이어(1420)가 청소되고 재배 타워(50)를 받을 위치에 있는지 확인하기 위해 중앙 처리 컨트롤러와 핸드셰이크 프로그램을 실행한다.

· 메인 프로그램은 구역 진입 프로그램을 실행하여 수확기 인피드 컨베이어 영역에 진입하려고 함을 나타낼 수 있다.

· 메인 프로그램은 픽된 타워를 인피드 컨베이어(1420) 위로 이동 및 배치하는 타워 배치 프로그램을 실행한다.

· 메인 프로그램은 수확기 인피드 컨베이어 구역을 떠났다는 것을 나타내기 위해 구역 퇴거 프로그램을 호출한다.

· 홈 프로그램은 로봇(1402)을 그루브 위치로 되돌리기 위해 실행될 수 있다.

· 마지막으로, 메인 프로그램은 로봇(1402)이 홈 위치로 돌아왔고 다음 재배 타워(50)를 선택할 준비가 되었음을 나타내기 위해 중앙 처리 컨트롤러와 핸드셰이크 프로그램을 실행할 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 엔드 이펙터(1450)를 타워 면으로 밀어서 재배 타워가 그리퍼(1604, 1606)의 후면 벽에 완전히 안착되도록 앞으로 이동하기 시작할 수 있다.

· 로봇(1402)은 그루브(58b)와 맞물리기 위해 타워 벽에 대해 강성 핑거(1712)를 밀어내기 위해 옆으로 이동할 수 있다.

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

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

· 파지가 확인되면, 로봇(1402)은 수직으로 이동하여 리시버(1204)에서 재배 타워(50)를 들어올릴 수 있다.

· 다음으로, 로봇(1402)은 픽 위치(1404)에서 뒤로 당겨질 수 있다.

타워 배치 프로그램은 다음과 같이 작동할 수 있다:

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

· 로봇(1402)은 계속해서 수확기 인피드 컨베이어(1450)의 중심 바로 위에 엔드 이펙터(1450)와 재배 타워(50)를 위치시켜 타워가 올바른 방향(예를 들어, 강성 핑거에서 힌지 아래로, 수확기를 향한 후크(52))에 있도록 한다.

· 컨베이어 위치가 확인되면, 로봇(1402)은 그리퍼(1604, 1606)를 개방 위한 출력을 활성화하여 재배 타워(50)가 강성 핑거(1712) 및 지지 암(1608) 위에 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)이 알람을 울릴 수 있다.

· 그리퍼(1604, 1606)가 결합 해제된 후, 로봇(1402)은 수직으로 아래로 이동할 수 있다. 수확기 인피드 컨베이어(1420)의 돌출부(2004) 아래로 내려가는 도중에, 재배 타워(50)의 중량을 취하고 엔드 이펙터(1450)의 강성 핑거(1712) 및 지지 암(1608)은 결국 재배 타워 아래에 도달하고 접촉하지 않게 된다.

· 마지막으로, 로봇(1402)은 수확기 인피드 컨베이어(1420)로부터 멀리 로봇(1402)을 향해 엔드 이펙터(1450)를 당길 수 있고, 엔드 이펙터(1450)의 강성 핑거(1712)를 재배 타워(50) 아래로부터 밖으로 슬라이드시킨다.

도 15a 및 도 15b는 본 발명의 구현에 따른 자동 픽업 스테이션(43)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 자동 픽업 스테이션(43)은 로봇(1502) 및 픽업 컨베이어(1504)를 포함한다. 자동 레이다운 스테이션(41)과 마찬가지로, 로봇(1502)은 재배 타워(50)를 탈착가능하게 파지하기 위한 엔드 이펙터(1550)를 포함한다. 일 구현으로, 엔드 이펙터(1550)는 자동 레이다운 스테이션(41)의 로봇(1402)에 부착딘 엔드 이펙터(1450)와 실질적으로 동일하다. 일 구현으로, 엔드 이펙터(1550)는 지지 암(1608)을 생략할 수 있다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 로봇(1502)은 엔드 이펙터(1550)를 사용하여 픽업 컨베이어(1504) 위에 놓여 있는 재배 타워(50)를 파지하고, 재배 타워(50)를 수직 방향으로 회전시키며, 재배 타워(50)를 이송 컨베이언스 장치(47)의 캐리지(1202)에 부착할 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 무동력 컨베이어를 포함할 수 있는 적재 이송 컨베이언스 장치(47)는 재배 타워(50)를 재배 환경(20)으로 전달한다. 일 구현으로, 이송 컨베이언스 장치(47)의 트랙 시스템(1522)은 재배 환경(20)에 있는 수직 슬롯을 통해 연장되어 캐리지(1202)에 부착된 재배 타워(50)를 정지 위치(1520)로부터 재배 환경(20)으로 이송하게 한다. 이송 컨베이언스 장치(47)는 제어된 정지 블레이드를 사용하여 정지 위치(1520)에서 캐리지(1202)를 정지시킬 수 있다. 이송 컨베이언스 장치(47)는 정지 블레이드와 안티롤백 장치 사이에서 캐리지(1202)를 경계짓는 안티롤백 장치를 포함할 수 있다.

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

픽업 절차 설명

· 로봇 컨트롤러의 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 있지 않은 경우, 로봇(1502)은 홈 프로그램에 들어가 로봇(1502)의 홈 위치로 이동한다.

· 메인 프로그램은 로봇(1502)의 I/O 값을 디폴트 값으로 리셋하기 위해 리셋 IO 프로그램을 호출할 수 있다.

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

· 메인 프로그램은 위의 결정 코드를 기반으로 픽업 위치에 들어갈 예정임을 나타내기 위해 구역 진입 프로그램을 실행할 수 있다.

· 메인 프로그램은 픽 타워 프로그램을 실행하여 타워를 파지하고 위의 결정 코드에 따라 지정된 컨베이어에서 들어올릴 수 있다.

· 메인 프로그램은 위의 결정 코드를 기반으로 픽업 위치를 떠났다는 것을 나타내기 위해 구역 퇴거 프로그램을 호출할 수 있다.

· 다음으로, 메인 프로그램은 중앙 처리 컨트롤러와 함께 핸드셰이크 프로그램을 실행하여 적재 이송 컨베이언스 장치(47)에 캐리지(1202)가 있고 재배 타워(50)를 받을 준비가 되었는지 확인할 수 있다.

· 메인 프로그램은 구역 진입 프로그램을 실행하여 이송 운반 영역에 진입하려고 함을 나타낼 수 있다.

· 메인 프로그램은 타워 배치 프로그램을 실행하여 선택된 재배 타워를 캐리지(1202)의 리시버(1204)로 이동하고 배치할 수 있다.

· 메인 프로그램은 이송 운반 구역을 떠났다는 것을 나타내기 위해 구역 퇴거 프로그램을 호출할 수 있다.

· 로봇(1502)은 그런 후 홈 이동 프로그램을 실행하여 로봇(1502)을 홈 위치로 복귀시킨다.

· 마지막으로, 메인 프로그램은 중앙 처리 컨트롤러와 핸드셰이크 프로그램을 실행하여 로봇(1502)이 홈 위치로 돌아갔고 다음 재배 타워(50)를 픽업할 준비가 되었음을 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)이 경보를 울린다.

· 결정 위치가 이식기 이송 컨베이어(2111)로 결정되면, 로봇(1502)은 수직으로 이동하여 이식기 이송 컨베이어(2111)의 재배 타워(50)와 정렬한다.

· 로봇(1502)은 재배 타워(50)가 그리퍼의 후방 벽에 완전히 안착되도록 타워 면 내로 엔드 이펙터(1550)를 밀어내기 위해 직선으로 이동하기 시작할 수 있다.

· 로봇(1502)은 그리퍼의 단단한 핑거에 타워를 안착시키기 위해 재배 타워(50)를 들어올리기 위해 위쪽으로 이동한다.

· 로봇(1502)은 로봇(1502) 출력을 활성화하여 그리퍼를 닫을 수 있다.

· 로봇(1502)은 그리퍼가 닫혔다고 센서가 표시할 때까지 기다릴 수 있다. 로봇(1502)이 너무 오래 기다리면 로봇(1502)이 알람을 발생한다.

· 파지가이 확인되면, 로봇(1502)은 수직으로 이동하여 픽업 컨베이어(1504) 또는 이식기 이송 컨베이어(2111)에서 멀어진다.

타워 배치 프로그램은 다음과 같이 작동할 수 있다.

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

· 로봇(1502)은 계속해서 캐리지(1202)의 리시버(1204)와 일치하게 엔드 이펙터(1550)와 재배 타워(50)를 위치시킨다.

· 로봇(1502)은 리시버기(1204)의 채널 위에 타워 후크(52)를 위치시키는 지점(1520)으로 앞으로 이동할 수 있다.

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

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

· 로봇(1502)은 센서가 그리퍼가 열렸음을 나타낼 때까지 기다릴 수 있다. 로봇(1502)이 너무 오래 기다리면 로봇(1502)이 알람을 발생시킨다.

· 그리퍼가 해제되면, 로봇(1502)은 타워에서 곧바로 뒤로 이동할 수 있다.

중앙 처리 시스템

위에서 논의된 바와 같이, 중앙 처리 시스템(30)은 수확기 스테이션(32), 세척 스테이션(34) 및 이식기 스테이션(36)을 포함할 수 있다. 중앙 처리 시스템(30)은 또한 타워를 주어진 스테이션으로 또는 그로부터 전달하기 위한 하나 이상의 컨베이어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 중앙 처리 시스템(30)은 수확기 아웃피드 컨베이어(2102), 세척 인피드 컨베이어(2104), 와셔 아웃피드 컨베이어(2106), 이식기 인피드 컨베이어(2108), 및 이식기 아웃피드 컨베이어(2110)를 포함할 수 있다. 이러한 컨베이어는 수평으로 놓인 재배 타워(50)를 운송하도록 형성된 벨트 또는 롤러 컨베이어일 수 있다. 여기에 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 21은 중앙 처리 시스템(30)을 위한 예시적인 처리 경로를 도시한다. 위에서 논의된 바와 같이, 로봇 레이다운 스테이션(41)은 재배 타워(50)를 수확기 스테이션(32)으로 이송하는 수확기 인피드 컨베이어(1420) 상에 다 자란 작물이 있는 재배 타워(50)를 낮출 수 있다. 도 20은 본 발명의 구현에 따른 수확기 인피드 컨베이어(1420)를 예시한다. 수확기 인피드 컨베이어(1420)는 벨트(2002)로부터 바깥쪽으로 연장되는 돌출부(2004)를 포함하는 벨트(2002)를 갖는 벨트 컨베이어일 수 있다. 돌출부(2004)는 벨트(2002)와 재배 타워(50)로부터 펼쳐지는 작물 사이의 갭을 제공하여 작물에 대한 손상을 방지하거나 감소시키는 것을 돕는다. 일 구현으로, 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 접촉하고 타워가 임계량을 초과하여 편향될 때 재배 타워(50)와 맞물릴 수 있도록 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 2개의 이동 사이클을 제공하도록 구성될 수 있다. 그러나, 다른 구현에서, 모든 돌출부(2004)는 길이가 균일하다.

도 21에 도시된 바와 같이, 수확기 아웃피드 컨베이어(2102)는 수확기 스테이션(32)으로부터 처리되는 재배 타워(50)를 이송한다. 도시된 구현에서, 중앙 처리 시스템(30)은 "컷-어게인" 및 "파이널 컷"의 두 가지 유형의 재배 타워를 처리하도록 구성된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "컷-어게인" 타워는 수확기 스테이션(32)에 의해 처리된 재배 타워(50)를 지칭하고(즉, 작물은 재배 타워(50)에서 성장하는 식물로부터 수확되었지만, 식물(들)의 뿌리 구조는는 제자리에 남아 있고) 작물이 다시 자라도록 재배 환경(20)에 다시 삽입된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "파이널 컷" 타워는 작물이 수확되고 재배 타워(50)가 뿌리 구조 및 재배 배지를 제거하고 다시 심는 재배 타워(50)를 지칭한다. 컷-어게인 및 파이널 컷 재배 타워(50)는 중앙 처리 시스템(30)을 통해 다른 처리 경로를 취할 수 있다. 재배 타워(50)의 수송을 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 구현된 제어 로직은 주어진 재배 타워(50)가 컷-어게인 재배 타워인지 또는 파이널 컷 재배 타워인지를 추적하고 그에 따라 다양한 컨베이어가 그러한 재배 타워를 수송하게 한다. 예를 들어, 센서는 픽 위치(1404) 및/또는 수확기 인피드 컨베이어(1420) 뿐만 아니라 다른 위치에 위치할 수 있다. 본 명세서에 설명된 다양한 컨베이어는 중앙 처리 시스템(30)의 다른 처리 경로를 따라 식별된 재배 타워(50)를 수송하도록 제어될 수 있다. 도 21에 도시된 바와 같이, 컷-어게인 컨베이어(2112)는 재배 환경(20)에 삽입하기 위한 자동 픽업 스테이션(43)의 작업 작업 영역을 향해 컷-어게인 재배 타워(50)를 수송한다. 컷-어게인 컨베이어(2112)는 단일 축적 컨베이어 또는 일련의 컨베이어로 구성될 수 있다. 컷-어게인 컨베이어(2112)는 재배 타워(50)를 픽업 컨베이어(1504)로 이송할 수 있다. 일 구현으로, 픽업 컨베이어(1504)는 재배 타워(50) 아래에 도달하는 자동 픽업 스테이션(43)의 엔드 이펙터(1450)를 수용하도록 구성된다. 엔드 이펙터(1450)를 수용하는 방법에는 재배 타워(50)보다 짧은 컨베이어 섹션을 사용하거나 도 22에 도시된 바와 같이 양쪽 끝에서 각진 컨베이어를 사용하는 것이 포함된다.

다른 한편으로, 파이널 컷 재배 타워(50)는 재배 환경(20)에 재진입하기 전에 수확기 스테이션(32), 세척 스테이션(34) 및 이식기(36)를 통해 이동한다. 도 21을 참조하면, 수확된 재배 타워(50)는 수확기 아웃피드 컨베이어(2102)로부터 세척 이송 컨베이어(2102)로 이송될 수 있다. 세척 이송 컨베이어(2103)는 재배 타워를 세척 인피드 컨베이어(2104)로 이동시키고, 이는 재배 타워(50)를 세척 스테이션(34)으로 공급한다. 일 구현으로, 공압 슬라이드는 수확기 아웃피드 컨베이어(2102)로부터 세척 이송 컨베이어(2103)로 재배 타워(50)를 밀어낼 수 있다. 세척 이송 컨베이어(2103)는 타워를 세척 인피드 컨베이어(2104)로 이송하는 3-스트랜드 컨베이어일 수 있다. 추가적인 푸셔 실린더가 재배 타워(50)를 세척 이송 컨베이어(2103)에서 세척 인피드 컨베이어(2104) 상으로 밀어낼 수 있다. 재배 타워(50)는 세척 아웃피드 컨베이어(2106)의 세척 스테이션(34)을 빠져나와, 푸시 장치를 통해, 이식기 인피드 컨베이어(2108)로 이송된다. 그 다음 재배 타워(50)는 이식기 스테이션(46)에서 처리되고, 이식 스테이션(36)은 묘목을 재배 타워의 재배 부지(53)에 삽입한다. 이식기 아웃피드 컨베이어(2110)는 재배 타워(50)를 최종 이송 컨베이어(2111)로 이송하고, 이 컨베이어는 재배 타워(50)를 자동 픽업 스테이션(43)의 작업 영역으로 운반한다.

도 23a에 도시된 구현에서, 수확기 스테이션(34)은 작물 수확기 장치(2302) 및 빈 컨베이어(2304)를 포함한다. 수확기 장치(2302)는 절단기 및 피드 어셈블리와 같은 다양한 구성요소가 장착되는 강성 프레임을 포함할 수 있다. 일 구현으로, 수확기 장치(2302)는 재배 타워(50)와 맞물리고 피더 장치를 통해 공급하는 자체 피더 장치를 포함한다. 일 구현으로, 수확기 장치(2302)는 재배 부지(53)을 포함하지 않는 면 상의 재배 타워(50)와 맞물리고, 그루브(58a, 58b)와 정합하여 수확 블레이드 또는 다른 액츄에이터에 대해 재배 타워 및 재배 부지(53)를 정확히 위치시키는 장치를 이용할 수 있다. 일 구현으로, 수확기 장치(2302)는 재배 타워(50)의 제1 면(101) 근처에 배향된 회전 블레이드의 제1 세트 및 재배 타워(50)의 대향면(101) 상의 회전 블레이드의 제2 세트를 포함한다. 재배 타워(50)가 수확기 장치(2302)를 통해 공급되면, 재배 부지(53)로부터 연장되는 작물이 절단되거나 그렇지 않으면 제거되며, 작물들은 빈 컨베이어(2304)에 의해 수확기 장치(2302) 아래에 배치된 통으로 떨어진다. 수확기 장치(2302)는 수확 과정을 용이하게 하기 위해 재배 타워(50)의 면 플레이트(101)로부터 멀리 있는 재배 부지(53)에서 작물을 그룹화하는 그룹핑 장치를 포함할 수 있다. 빈 컨베이어(2304)는 수확기 스테이션(34)으로부터 빈 통 및 수확기 스테이션(32)으로부터 채워진 통을 수확기 스테이션(34)으로부터 수송하는 U자형 컨베이어일 수 있다. 일 구현에서, 빈은 단일 재배 타워(50)로부터 수확된 작물의 적어도 하나의 짐을 운반하도록 크기가 정해질 수 있다. 이러한 구현에서, 수확되는 각 재배 타워에 대해 새 빈이 제자리로 이동된다. 일 구현에서, 재배 타워(50)는 성숙한 식물로 가득 찬 수확기 기계(2302)에 들어가고 수확기 기계(2302)를 떠나며 남은 줄기 및 토양 플러그는 다음 처리 스테이션으로 보내진다.

도 23b는 예시적인 수확기 장치(2302)의 평면도이다. 회전 구동 시스템(2308)으로부터 연장되는 원형 블레이드(2306)는 재배 타워(50)의 대향면(101a)에 식물을 수확한다. 회전식 구동 시스템(2308)은 선형 구동 시스템(2310)에 장착되어 다양한 유형의 식물에 대한 절단 높이를 최적화하기 위해 원형 블레이드(2306)를 재배 타워(50)의 대향면(101a)에 더 가깝고 멀어지게 이동시킨다. 일 구현으로, 각각의 회전 구동 시스템(2308)은 재배 타워(50)의 재배 부지의 중심 축에서 교차하는 상부 원형 블레이드 및 하부 원형 블레이드(및 관련 모터)를 갖는다. 수확기 장치(2302)는 또한 상기 장치를 통해 공급될 때 재배 타워(50)의 ㄱ그루브(58)와 맞물리는 롤러 세트를 포함하는 정렬 트랙(2320)을 포함할 수 있다. 수확기 장치(2302)는 또한 일정한 속도로 상기 장치를 통해 재배 타워를 공급하는 타워 구동 시스템을 포함할 수 있다. 일 구현에서, 타워 구동 시스템은 수확기 장치(2302)의 대향 단부에 위치한 2개의 구동 휠 및 모터 어셈블리를 포함한다. 각각의 구동 휠 및 모터 어셈블리는 바닥에 마찰 구동 롤러 및 상단에 공압 작동식 정렬 휠을 포함할 수 있다. 도 23c에 도시된 바와 같이, 수확기 장치(2302)는 또한 블레이드(2306)에 의해 절단된 수확된 작물이 떨어질 때 이를 수집하고 이를 상기 기계(2302) 아래에 위치한 통으로 가이드하는 수집 슈트(2330)를 포함할 수 있다.

세척 스테이션(34)은 재배 타워(50)로부터 (뿌리 및 기부 또는 줄기 구조와 같은) 작물 잔해를 제거하기 위해 다양한 메커니즘을 사용할 수 있다. 재배 타워(50)를 청소하기 위해, 세척 스테이션(34)은 가압수 시스템, 가압공기 시스템, 기계적 수단(예를 들어, 스크러버, 스크럽 휠, 스크레이퍼 등) 또는 전술한 시스템의 조합을 사용할 수 있다. (위에서 논의된 바와 같은) 힌지식 재배 타워를 사용하는 구현에서, 세척 스테이션(34)은 하나 이상의 세척 작업 전에 재배 타워(50)의 전면(101)을 개방하기 위한 서브스테이션, 및 하나 이상의 청소 작업 후에 재배 타워의 전면(101)을 닫는 제2 서브스테이션을 포함할 수 있다.

일 구현에서, 이식기 스테이션(36)은 묘목을 재배 타워(50)의 재배 부지(53)에 주입하는 자동화된 메커니즘을 포함한다. 일 구현에서, 이식기 스테이션(36)은 재배 부지(53)에 이식될 묘목을 포함하는 플러그 트레이를 수용한다. 일 구현에서, 이식기 스테이션(36)은 로봇암 및 플러그 트레이로부터 뿌리 묶음 플러그를 잡고 재배 타워(53)의 재배 부지(53)에 삽입하는 하나 이상의 그리퍼 또는 픽킹 헤드를 포함하는 엔드 이펙터를 포함한다. 재배 부지(53)가 재배 타워의 단일 면을 따라 연장되는 구현의 경우, 재배 타워는 단일 면이 위쪽을 향하도록 배향될 수 있다. 재배 부지(53)가 재배 타워(50)의 대향면을 따라 연장되는 구현의 경우, 재배 타워(50)는 재배 부지를 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 제자리에 적재하는 공급 장치를 포함할 수 있다. 이식기 스테이션(36)은 하나 이상의 로봇암(2410)(예를 들어, 6축 로봇암)을 포함할 수 있으며, 각각은 플러그 트레이로부터 뿌리 묶음 플러그를 파지하고 뿌리 묶음 플러그를 재배 타워의 재배 부지(53)로 주입하도록 형성된 엔드 이펙터(2402)를 갖는다. 도 24a는 베이스(2404) 및 상기 베이스(2404)로부터 연장되는 다중 픽킹 헤드(2406)를 포함하는 예시적인 엔드 이펙터(2402)를 도시한다. 픽킹 헤드(2406)는 각각 제1 위치에서 제2 위치로 선회 가능하다. 제1 위치(도 24a의 상부 예시)에서, 픽킹 헤드(2406)는 베이스에 대해 수직으로 연장된다. 도 24a에 도시된 제2 위치에서, 각각의 픽킹 헤드(2406)는 베이스(2404)에 대해 45도 각도로 연장된다. 45도 각도는 상술한 바와 같이 45도 각도로 연장된 재배 타워의 플러그 컨테이너(158)에 플러그를 주입하기 위해 유용할 수 있다. 공압 시스템은 제1 위치와 제2 위치 사이에서 픽킹 헤드의 선회를 제어할 수 있다. 작동 시, 픽킹 헤드(2406)는 플러그 트레이에서 뿌리 묶음 플러그를 픽업할 때 제1 위치에 있을 수 있으며, 플러그를 플러그 컨테이너(158)에 삽입하기 전에 제2 위치로 이동할 수 있다. 이러한 삽입 작업에서, 로봇암(2410)은 플러그 컨테이너(158)의 방향과 평행한 이동 방향으로 삽입하도록 프로그램될 수 있다. 도 24a에 도시된 엔드 이펙터를 사용하여, 다수의 플러그 컨테이너(158)가 한번의 작업으로 채워질 수 있다. 또한, 로봇암(2410)은 재배 타워(50)의 한쪽 또는 양쪽 측면의 다른 영역에서 동일한 작업을 수행하도록 구성될 수 있다. 도 24b에 도시된 바와 같이, 일 구현으로, 각각이 엔드 이펙터(2402)를 갖는 다수의 로봇 어셈블리가 처리 시간을 줄이는 데 사용된다. 모든 재배 부지(53)가 채워진 후, 재배 타워(50)는 본 명세서에 기술된 바와 같이 궁극적으로 자동 픽업 스테이션(43)으로 이송된다.

중앙 처리 시스템(30)용의 하나 이상의 컨트롤러와 같은 위에서 논의된 하나 이상의 컨트롤러는 다음과 같이 구현될 수 있다. 도 25는 본 개시의 실시예에 따른 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(예를 들어, 메모리)에 저장된 프로그램 코드를 실행하는 데 사용될 수 있는 컴퓨터 시스템(800)의 예를 도시한다. 컴퓨터 시스템은 애플리케이션에 따라 인간 사용자 또는 다른 컴퓨터 시스템과 인터페이스하는 데 사용될 수 있는 입력/출력 서브시스템(802)을 포함한다. I/O 서브시스템(802)은 예를 들어, 키보드, 마우스, 그래픽 사용자 인터페이스, 터치스크린, 또는 입력을 위한 다른 인터페이스, 및 예를 들어, LED 또는 다른 평면 스크린 디스플레이, 또는 애플리케이션 프로그램 인터페이스(APIs)를 포함하는 출력을 위한 다른 인터페이스를 포함할 수 있다. 컨트롤러와 같은 본 발명의 실시예의 다른 요소는 컴퓨터 시스템(800)과 같은 컴퓨터 시스템으로 구현될 수 있다.

프로그램 코드는 보조 메모리(810) 또는 주 메모리(808) 또는 둘 다의 영구 저장 장치와 같은 비일시적 매체에 저장될 수 있다. 주 메모리(808)는 RAM(random-access memory)과 같은 휘발성 메모리 또는 ROM(read only memory)과 같은 비휘발성 메모리뿐만 아니라 명령어 및 데이터에 대한 더 빠른 액세스를 위한 다른 수준의 캐시 메모리를 포함할 수 있다. 보조 메모리에는 솔리드 스테이트 드라이브, 하드 디스크 드라이브 또는 광 디스크와 같은 영구 저장소가 포함될 수 있다. 하나 이상의 프로세서(804)는 하나 이상의 비일시적 매체로부터 프로그램 코드를 판독하고 컴퓨터 시스템이 본 명세서의 실시예에 의해 수행되는 방법을 달성할 수 있도록 코드를 실행한다. 당업자는 프로세서(들)가 소스 코드를 수집할 수 있고, 소스 코드를 프로세서(들)(804)의 하드웨어 게이트 레벨에서 이해할 수 있는 기계 코드로 해석하거나 컴파일할 수 있음을 이해할 것이다. 프로세서(들)(804) 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 인터페이스를 통해 외부 네트워크와 통신할 수 있다. 버스(805)는 I/O 서브시스템(802), 프로세서(들)(804), 주변장치(806), 통신 인터페이스(807), 메모리(808) 및 영구 저장소(810)와 통신 연결한다. 본 개시의 실시예는 이러한 대표적인 아키텍처에 제한되지 않는다. 대안적인 실시예는 상이한 배열 및 유형의 구성요소, 예를 들어 입력-출력 구성요소 및 메모리 서브시스템을 위한 개별 버스를 사용할 수 있다.

당업자는 본 개시의 실시예들의 요소들 중 일부 또는 전부, 및 그에 수반되는 동작이 컴퓨터 시스템(800)의 것처럼 하나 이상의 프로세서 및 하나 이상의 메모리 시스템을 포함하는 하나 이상의 컴퓨터 시스템에 의해 전체적으로 또는 부분적으로 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 특히, 여기에 설명된 자동화 시스템 또는 장치의 요소는 컴퓨터로 구현될 수 있다. 일부 요소 및 기능은 로컬로 구현될 수 있고 다른 요소는 예를 들어 클라이언트-서버 방식과 같이 다른 서버를 통해 네트워크를 통해 분산 방식으로 구현될 수 있다.

시설 레이아웃 및 배열

도 28 및 29는 제어 환경 농업 생산 시설(2800)의 예를 나타내는 기능 블록도이다. 일부 구현에서, 도 28 및 29에 예시된 레이아웃은 도 27에 예시된 재배 환경 및 중앙 처리의 구성을 통합하고, 여기에 시설(2800)의 다른 공간 및 기능의 선택 및 배열을 추가한다. 다른 구현에서, 도 1a에 도시된 구성이 통합될 수 있다. 도 28에 도시된 바와 같이, 생산 시설(2800)은 재배 환경(20), 중앙 처리 시스템(30), 영양 및 열 통로(2820), 증식 공간(2802), 수확 전 처리 공간(2804), 및 수확 후 처리 공간(2806)을 포함한다. 생산 시설(2800)은 또한 파종 공간(2808), 발아 공간(2803) 및 재료 또는 제품 공급 취급 공간(2822)을 포함한다. 생산 시설(2800)의 하나 이상의 공간 또는 영역 구성요소는 창고 건물 또는 기타 적절한 건물 구조 내에 수용될 수 있다.

위에서 논의된 바와 같이, 재배 환경(20)은 작물이 노출되는 하나 이상의 환경 조건의 제어를 용이하게 하고 잠재적인 오염 물질 및 해충의 위험을 줄이기 위해 실질적으로 캡슐화된 공간일 수 있다. 재배 환경(20)은 도 27에 도시되고 위에서 논의된 바와 같이 다중 재배 환경(20a-f) 어레이를 포함할 수 있다. 각각의 재배 환경(20a-f)은 다양한 상이한 작물 유형에 대해 최적화된 성장을 지원하도록 개별적으로 제어될 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 재배 환경(20a-f)은 제1 경로 섹션(202a) 및 제2 리턴 경로 섹션(202b)(위 참조)을 포함하는 실질적으로 u-형상의 이동 경로를 갖는 하나 이상의 재배 라인(202)을 각각 포함할 수 있다. 도시된 구현에서, 이송 컨베이언스 장치(47)은 각각의 재배 환경(20a-20f)으로 루프하는 트랙 섹션을 포함하도록 구성될 수 있다. 제어 시스템을 통해 이송 컨베이언스 장치(47)가 캐리지(1202)를 보내어 선택 재배 환경(20a-20f) 내에서 재배 라인(202)을 선택하게 할 수 있다. 제어 시스템은 또한 이송 컨베이언스 장치(47)이 캐리지(1202)를 수확 전 처리 공간(2804) 내의 선택 수확 전 버퍼(2190, 2192)로 보내게 할 수 있다.

도 28에 도시된 중앙 처리 시스템(30)의 구현에서, 수확기 스테이션(32)과 관련된 처리 경로는 세척 스테이션(34) 및 이식기 스테이션(36)과 관련된 처리 경로에 수직이다. 수확 전 처리 공간(2804)은 위에서 논의된 바와 같이 수확기 스테이션(32) 및 하나 이상의 수확 전 버퍼(2190, 2192)를 포함할 수 있다. 자동화된 레이다운 스테이션(41)은 버퍼(2190, 2192) 중 하나로부터 재배 타워(50)와 결합해 상기 재배 타워(50)를 수평 방향으로 회전시키고 수확기 스테이션(32)을 통해 재배 타워(50)를 공급하는 컨베이언스 장치에 배치할 수 있다. 소위 "컷-어게인" 타워의 경우, 자동 픽업 스테이션(43b)은 수확된 재배 타워(50)를 이송 컨베이언스 장치(47) 상으로 다시 위치시킬 수 있으며, 상기 이송 컨베이언스 장치는 타워를 선택된 재배 환경(20a-f)으로 보낸다. 그렇지 않으면, 자동 픽업 스테이션(43b)은 재배 타워를 90도 회전시키고 재배 타워를 세척 스테이션(34)으로 공급하는 컨베이언스 장치 상에 수평으로 배치할 수 있다. 세척된 재배 타워(50)는 다른 재배 타워(50)와 함께 버퍼링 장치(35)에서 버퍼될 수 있고 궁극적으로 이식기 스테이션(36)으로 공급된다. 자동 픽업 스테이션(43)은 이식된 재배 타워(50)와 맞물릴 수 있고, 재배 타워를 선별된 재배 환경(20a-f)으로 보내는 이송 컨베이언스 장치(47)로 이를 이송할 수 있다.

영양 및 열 통로(2820)는 재배 환경(20a-20f) 내에서 재배 라인(202)에 수성 영양를 제공하기 위한 하나 이상의 유체 탱크, 영양 공급 및 혼합 장비, 유체 펌프, 여과 장비, 위생 장비, 매니폴드, 배관 및 관련 장비를 포함한다. 영양 및 열 통로(2820)는 또한 예를 들어 공조 장치 및 유체 냉각기로 연결되는 냉각기 및 순환수 배관을 포함하여 열 조건을 제어하기 위한 장비를 포함한다. 일 구현에서, 모듈식 수성 영양 공급 시스템(2614)은 재배 환경(20a-f) 내의 재배 라인(202)에 수성 영양 용액을 공급할 수 있다. 수성 영양 공급 시스템(2614)으로부터 영양 용액을 전달하는 배관(미도시)은 재배 환경(20) 및/또는 재배 라인(202)에 걸쳐 연장될 수 있다. 또한, 냉각기, 공기 처리기 및 기타 장비 베이와 같은 HVAC 시스템이 재배 환경(20a-f)의 섹션들 사이에 수용 및/또는 각각의 재배 환경(20a-f)을 포함하는 구조물의 상부에 배치된다. 양분 및 열 통로(2820)는 재배 환경(20a-f), 증식 공간(2802) 및 중앙 처리 시스템(30)과 환경적으로 분리되어 있다. 통로(2820)에 농산물이 포함되어 있지 않다는 점을 감안할 때, 시설(2800)의 다른 공간보다 더 느슨한 환경 제어(예를 들어, 열, 습도, 단열, 청결 등)를 받을 수 있다. 예를 들어, 통로(2820)는 캘리포니아 규정집 제목 24에 따라 그룹 U(유틸리티 및 기타) 공간으로 분류될 수 있다. 이와 같이, 시설(2800)의 구현자는 통로(2820)의 더 낮은 요구 사항에 따라 건축하는 한편, 시설(2800)의 다른 공간에서 더 높은 요구 사항에 따라 건축함으로써 비용을 절감할 수 있다.

증식 공간(2802)은 나중에 재배 타워(50)로 이식하기 위해 적층된 수평 베드(또는 플러그 트레이)에서 어린 식물을 성장시키기 위한 장비를 포함한다. 증식 공간(2802)은 수평 베드 또는 플러그 트레이를 수직으로 쌓기 위한 랙 시스템을 포함할 수 있다. 일 구현에서, 증식 공간(2802)은 공기 처리, 조명, 기후 제어, 관개 및 종자 단계에서 이식 단계로 식물을 성장시키기 위한 기타 장비를 포함하는 실질적으로 캡슐화된 재배 환경이다. 증식 공간(2802)에 사용되는 성장 조명은 공냉식일 수 있으며 각 수평 베드 위에 위치할 수 있다. 도 28에 도시된 구현에서, 플러그 트레이는 증식 공간(2802)의 (통로(2820) 맞은편의)단일 측면(2818)에 삽입 및 추출된다. 일 구현에서, 재배 환경(20a-f) 어레이의 단부에 인접한 증식 공간(2802)의 위치는 통로(2820)에 위치한 모듈식 수성 영양 공급 시스템(2614)이 증식 공간(2802)에 대한 관개 공급이 되도록 한다.

파종 영역(2808)은 작물 품종당 이상적인 성장을 위한 영양 요건을 충족시키기 위해 성장 배지, 종자 및 기타 영양 또는 수용액으로 플러그 트레이를 채우기 위한 하나 이상의 스테이션 및 관련 장비를 포함하는 공간이다. 파종 라인에 추가하여, 파종 공간(2808)은 또한 배지/토양 저장, 요구 사항에 따라 제어된 온도 환경(예를 들어, 냉장고)에 종자 저장, 및 잠재적으로 배지/토양 혼합 장비를 포함할 수 있다. 파종 영역(2808)은 또한 환기 장비를 포함할 수 있다. 발아 공간(2803)은 식물 발아 동안 새로 파종된 플러그 트레이가 포함되는 하나 이상의 테이블을 포함하는 캡슐화된 공간이다. 도 28에 도시된 구현에서, 플러그 트레이는 발아 공간(2803)의 (통로(2820) 맞은편의)단일 측면(2818)에 삽입 및 추출된다. 발아 단계 후에, 플러그 트레이는 증식 공간(2802)으로 옮겨질 수 있다. 도시된 구현에서 , 발아 영역(2803) 및 파종 영역(2808)은 증식 공간(2802)에 인접해 있다.

일 실시예에서, 식물은 초기에 소위 플러그 트레이에서 재배되며, 여기서 각 트레이는 준비가 되었을 때 궁극적으로 이식기 스테이션(36)으로 옮겨지는 다중 플러그를 포함한다. 도 28이 설명하는 바와 같이, 증식 공간(2802)은 중앙 처리 시스템에 인접하고 이식기 스테이션(36)에 근접하게 위치된다. 이러한 구성은 플러그 트레이가 증식 공간(2802)에서 이식기 스테이션(36)으로 이동하는 데 필요한 거리를 최소화한다. 일 구현에서, 컨베이어는 적재된 플러그 트레이를 번식 영역(2802)에서 이식기 스테이션(36)으로 운송한다.

중앙 처리 시스템(30)과 관련된 공간은 또한 다양한 목적을 달성하기 위해 별도의 환경으로 분할될 수 있다. 예를 들어, 수확 전 공간(2804)은 세척 스테이션(34) 및 이식기 스테이션(36)을 포함하는 공간과 분리된 냉각 환경일 수 있다. 수확 후 공간(2806)은 또한 별도의 공간일 수 있다. 일 구현에서, 수확 전 공간(2804)은 재배 타워(50)가 수직 버퍼(2190, 2192)에 매달려 있을 때 재배 타워(50)에 물 또는 수성 영양 용액을 공급하기 위해 수확 및 관개 이전에 재배 타워(50)의 작물을 목표 온도로 냉각시키기 위해 냉각된 공간을 제공하기 위한 환경 제어를 포함한다. 일 구현에서, 관개 공급은 수확 전에 목표 온도로 작물의 냉각을 추가로 유도하기 위한 냉각수 공급이다. 잎이 많은 채소와 같은 특정 작물의 경우, 작물의 냉각을 통해 작물이 약간 더 단단하기 때문에 수확기 스테이션(32)의 블레이드에 의해 더 깨끗한 절단을 제공하여 더 깨끗한 수확 작업을 용이하게 한다.

위에서 논의된 바와 같이, 수직 타워 운송 시스템(47)은 캐리지(1202)를 시스템(10)을 따라 다양한 목적지로 보내는 트랙 시스템을 포함한다. 도 28 및 30에 도시된 바와 같이, 트랙 시스템은 제1 수확 전(컷 어게인) 수직 버퍼(2190) 및 제2 수확 전(파이널 컷) 수직 버퍼(2192)를 포함할 수 있으며, 둘 다 사전 수확 공간(2804)에 포함된다. 위에서 논의된 바와 같이, 중앙 처리 시스템(30)은 소위 컷 어게인 처리를 위해 특정 재배 타워(50)를 선택적으로 처리하도록 구성될 수 있다. 도 28은 시스템(10)이 또한 제2 자동 픽업 스테이션(43b)을 포함할 수 있음을 예시한다. 특히, 수확기 스테이션(32)에 의한 처리 후, 자동 픽업 스테이션(43b)은 수확기 스테이션(32)의 아웃피드 컨베이어로부터 재배 타워(50)를 픽업할 수 있으며, 재배 타워(50)를 수직으로 회전시키고 재배 라인(202)에 재삽입을 위해 타워 운송 장치(47)의 캐리지(1202)에 놓을 수 있다. "파이널 컷" 처리를 거친 재배 타워(50)는 본 명세서에 설명된 바와 같이 세척 스테이션(34) 및 이식기 스테이션(36)으로 보내진다. 수확 전 공간(2804)은 또한 손상되거나 그렇지 않으면 거부된 작물이 있는 재배 타워를 배치하기 위한 버퍼 라인과 같은 다른 목적을 위한 추가 버퍼 라인을 포함할 수 있다.

"컷 어게인"으로 지정된 타워는 파이널 컷으로 지정된 타워(50)보다 처리 시간이 더 적은 데, 컷 어게인 타워는 세척 스테이션(34) 및 이식기 스테이션(36)을 통과할 필요가 없기 때문이다. 수확 전 버퍼(2190, 2192)는 효율적인 처리를 위해 재배 타워(50)의 적절한 공급을 보장하기 위해 수확기 스테이션(32)을 시작하기 전에 재배 타워(50)를 완충하기 위한 공간을 제공한다. 컨트롤러는 적절하게 재배 타워(50)를 다시 컷-어게인 버퍼(2190) 또는 파이널 컷 버퍼(2192)로 선택적으로 보낸다. 자동 레이다운 스테이션(41)은 필요함에 따라 제어 시스템의 제어하에 버퍼(2190 또는 2192)로부터 재배 타워(50)에 선택적으로 액세스할 수 있다. 별도의 수직 타워 버퍼를 사용하면 농장 시스템(10)이 컷 어게인 타워와 파이널 컷 타워 사이를 교대로 사용할 수 있으며, 이러한 유형의 재배 타워가 재배 환경의 배치(batches)에 도달함에도 불구하고 처리를 위해 파이널 컷 및 컷 어게인 재배 타워(50)의 일정한 혼합을 유지할 수 있다. 별도의 버퍼를 사용하면 시스템(10)이 다시 컷 어게인 및 파이널 컷 타워의 다양한 주기 시간을 수용할 수 있으므로 주어진 시간 범위 내에서 처리할 수 있는 것보다 총 타워 수가 증가하고 전체 타워 처리의 평균 주기 시간이 향상된다. 일 구현에서, 자동 레이다운 스테이션(41)은 두 타워 유형이 모두 이용 가능하다면 파이널 컷 및 컷 어게인 수확 전 버퍼(2190, 2192) 사이에서 1:1로 교번할 수 있다. 그러나, 다른 구현에서, 이러한 타워 유형 간의 사이클 시간의 차이는 1개의 파이널 컷 타워마다 2개의 컷 어게인 타워의 비율을 제안할 수 있다. 다른 구현도 가능하다. 예를 들어, 시스템(10)은 또한 품질 검사에 실패한 재배 타워를 임시로 저장하기 위한 공간을 제공하기 위해 수직 리젝트 버퍼(미도시)를 포함할 수 있다. 리젝트 버퍼를 사용하면 리젝트된 타워를 처리 경로 밖으로 간단히 보내고 나중에 처리하기 위해 보관될 수 있다.

수확 후 처리 공간(2806)은 수확기 스테이션(32)의 재배 타워(50)로부터 수확된 후 작물을 처리하기 위한 장비를 포함하는 캡슐화된 환경일 수 있다. 일부 구현에서, 수확 후 처리 공간(2806)은 제어된 환경 조건을 받는 실질적으로 캡슐화된 공간이다; 예를 들어, 수확 후 공간(2806)은 냉각 또는 냉장 환경, 또는 다른 유형의 작물을 수용하기 위한 따뜻한 환경일 수 있다. 일부 구현에서, 수확 후 처리 공간(2806)에 포함된 장비는 작물 세척 및 건조 장비, 제품 품질 장비, 제품 냉각 장비, 제품 포장 장비, 및 식품 안전 장비를 포함할 수 있다. 기타 장비에는 위생 목적을 위한 공정 격리 장비가 포함될 수 있다. 수확 후 처리 공간(2806)은 수확기 스테이션(32)으로부터 수확된 작물이 이동하는 거리를 최소화하거나 줄이기 위해 중앙 처리 시스템(30)에 인접하게 그리고 수확기 스테이션(32)에 근접하게 배열된다. 일 구현으로, 빈 컨베이어가 수확된 작물이 적재된 빈을 상기 공간으로 운반하기 위해 수확 후 처리 공간(2806)으로 직접 전개될 수 있다. 일 구현에서, 수확된 제품은 빈 없이 운반수단 상에서 직접 수확될 수 있고 수확 후 처리 공간(2806)으로 운반될 수 있다. 또한, (빈에 들어있든 컨베이어에서 직접 운반되든) 수확된 제품은 수확 전 처리 공간(2806)에 이송됨에 따라 (진공 냉각, 냉각 터널 등과 같은) 냉각 시스템에 종속될 수 있다. 마찬가지로, 시설(2800)은 또한 특정 작물 저장 환경 요구 사항에 따라 출하를 위해 포장된 작물을 보관하도록 형성된 제어된 냉장 환경을 제공하기 위한 저온 보관 공간을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 저온 보관 공간에 포함된 장비는 패키지 팔레타이징 장비, 케이스 이렉팅 장비 및 기타 재고 보관 장비 또는 기반 시설을 포함할 수 있다. 도시된 구현에서 저온 저장 공간은 수확 후 처리 공간(2806)에 인접해 있다.

생산 시설(2800)의 구현은 또한 효율성을 최적화하도록 배열된다. 일부 구현에서, 생산 시설(2800)는 종자 단계에서 수확 후 처리 및 저온 저장까지의 총 제품 흐름 거리를 줄이거나 최소화하도록 구성될 수 있다. 이 메트릭을 최소화하거나 줄이면 예를 들어 시설에서 사용되는 컨베이어의 전체 길이를 줄여 비용 효율성을 높일 수 있다. 생산 시설(2800)의 레이아웃은 사용되지 않은 공간의 퍼센트, 직원 이동 거리, 시설(2800)내 임의의 두 스테이션 사이의 최대 거리, 케이블, 배관 및/또는 HVAC 덕트의 길이 및 전체 벽 길이와 같은 다른 속성을 줄이거나 최소화하도록 구성될 수도 있다.

도 28에 도시된 바와 같이, 파종에서 포장까지의 총 제품 흐름은 직접적이고 효율적이어서 작동 시간, 운영 비용 및 자본 지출을 줄인다. 특히, 생산물 흐름은 플러그 트레이가 토양으로 채워지고 파종되는 종자 스테이션(2808)에서 시작된다. 생산물 흐름은 식물이 발아하고 이식할 준비가 된 증식 공간(2802)으로 진행한다. 플러그 트레이는 그 다음 중앙 처리 시스템(30)의 이식 스테이션(36)으로 운반되며, 여기서 플러그는 재배 타워(50)의 플러그 컨테이너와 같은 작물 베어링 모듈에 삽입된다. 재배 타워(50)는 재배 환경(20)에 삽입되고 상기 재배 환경에서 재배 타워는 재배 라인(202)을 따라 상기 공간의 일단에서 타단으로 진행된다. 그 다음, 재배 타워(50)는 작물이 수확되고 수확 후 처리 공간(2806)으로 운반되는 수확 스테이션(32)으로 옮겨진다. 포장된 재품은 궁극적으로 저온 저장 시설에 보관되고, 여기서 시설(2800) 밖으로 출하될 수 있다.

도 28에 설명된 구성은 다양한 운영 및 비용 효율성과 이점을 달성한다. 도 28 및 29에 설명된 구성은 본질적으로 시스템(2800)을 열 및 관개 장비를 수용하기 위한 유틸리티 구역과 작물 재배를 위한 식물 생산 구역으로 분기한다. 예를 들어, 증식 공간(2802) 및 도시된 바와 같은 재배 환경 어레이의 위치는 대부분의 열, 관개 및 영양 공급 장비가 단일 통로(2800)에 위치하도록 허용한다. 재배 환경(20a-f) 및 중앙 처리 시스템(30)과 관련된 공간은 환경 제어와 관련하여 요구 사항이 다르므로 온도, 습도, 공기 여과, 공정 격리 및/또는 조명에 대한 보다 정밀한 제어가 필요하다. 또한, 재배 환경(20a-f) 및 중앙 처리 시스템(30)과 관련된 공간이 농산물을 포함한다는 점을 감안할 때, 다양한 식품 안전 요구 사항은 식품/작물 농산물에 적합한 공간을 만들기 위한 공정 격리 또는 청정실 장비와 같은 추가 제어를 요구할 수도 있다. 도 28에 설명된 레이아웃은 기본적으로 필수 제어를 달성하는 데 비용이 적게 드는 유틸리티 구역(영양 통로)과 식품 안전 및 기타 요구 사항이 더 엄격한 환경 제어를 요구하는 생산 구역을 만든다. 예를 들어, 영양 및 열 통로(2820) 및 공간(2822)은 환경 제어의 대상이 아닐 수 있고 주변 온도 및 공기 조건의 대상이 될 수 있다. 다른 구현에서, 영양 및 열 통로(2820) 및 공간(2822)은 제어된 환경에 포함된다. 또한, 도 28의 구성은 설계 관점에서 그리고 기존 설비의 확장과 관련하여 확장 가능하다. 시스템의 용량을 확장하기 위해, 추가 재배 환경이 재배 환경 어레이(20a-f)의 끝에 추가될 수 있다. 마찬가지로, 증식 공간(2802)은 도 28에 대해 바깥쪽으로 확장될 수 있다.

자재 취급 공간(2822)은 공급품 및 출하 제품을 수용하도록 구성된 시설(2800)의 영역이다. 도 29에 도시된 바와 같이, 공간(2822)은 인바운드 영역(2822a) 및 아웃바운드 영역(2822b)으로 분할될 수 있다. 또한, 공간(2822)은 생산 시설의 깨끗하거나 제어된 환경 내에 설치할 필요가 없는 추가 전기 또는 기계 장비를 수용할 수 있다. 일 구현에서, 공간(2822)은 트럭으로 출하되는 공급품을 수용하기 위한 하나 이상의 도크 도어를 포함하는 적재 베이에 연결된다. 수용 공간(2822a)은 이러한 공간에서 소비되는 종자, 토양 및 기타 공급품을 위해 이동하는 거리를 줄이기 위해 증식 공간(2802) 및 파종 공간(2808)에 더 근접하게 위치할 수 있다. 마찬가지로, 아웃바운드 공간(2822b)은 수확 후 처리 공간(2806) 및/또는 저온 저장 영역에 더 근접하게 위치하여 시설 밖으로 출하하기 위한 작물의 적재를 용이하게 할 수 있다. 마찬가지로, 저온 저장 공간은 적재 베이 밖으로 제품의 흐름을 허용하는 도크 도어를 포함할 수 있다.

본 개시내용은 본 명세서에 기재된 일부 실시예 또는 특징이 본 명세서에 기재된 다른 실시예 또는 특징과 조합될 수 있다는 것을 명시적으로 개시하지 않을 수 있지만, 본 개시내용은 당업자에 의해 실행가능한 임의의 그러한 조합을 설명하기 위해 읽어야 한다. 여기에 달리 명시되지 않는 한, "포함하다"라는 용어는 "제한 없이 포함한다"를 의미하고 "또는"이라는 용어는 "및/또는" 방식으로 비배타적"또는"을 의미한다.

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

본 명세서에 인용된 모든 참조문헌, 논문, 간행물, 특허, 특허 간행물 및 특허 출원은 본 명세서에 명시적으로 설명된 개시내용의 실시예와 일치하는 정도까지 모든 목적을 위해 그 전체가 참조로 포함된다. 그러나, 본 명세서에 인용된 참고 문헌, 기사, 간행물, 특허, 특허 간행물 및 특허 출원에 대한 언급은 이들이 유효한 선행 기술을 구성하거나 전세계 어느 나라에서나 통상적인 일반 지식의 일부를 이루는 인식 또는 임의의 제안의 형태이거나 이들이 필수적인 사항을 공개하고 있는 것이 아니면 그런 것으로 받아들여지지 않아야 한다.

본 발명의 여러 특징 및 양태는 한정이 아니라 단지 예로서 특정 실시예를 참조하여 상세하게 예시되고 설명되었다. 당업자는 개시된 실시예에 대한 대안적인 구현 및 다양한 수정이 본 개시의 범위 및 고려 내에 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명은 청구범위의 범위에 의해서만 제한되는 것으로 간주되도록 의도된다.

Claims (23)

1. 제어된 환경 농업을 위한 작물 생산 시설로서,
   영양 및 열 통로;
   제1 단부 및 제2 단부를 갖고, 상기 영양 및 열 통로에 인접하며 상기 영양 및 열 통로에 실질적으로 평행하게 연장된 하나 이상의 재배실 어레이;
   영양 및 열 통로 반대편에 있는 하나 이상의 재배실 측면에서 재배 구조물을 주입 및 배출하는 이송 장치;
   상기 어레이의 제1 단부에 인접하고 상기 영양 및 열 통로와 접하는 증식 공간; 및
   상기 재배실 어레이에 인접하고 상기 영양 및 열 통로 반대편에 있는 하나 이상의 재배 구조물 처리 시스템을 포함하는 중앙 처리 시스템을 포함하는 작물 생산 시설.
2. 제1항에 있어서,
   각각의 재배실은:
   각각이 재배 이송 장치를 포함하는 하나 이상의 재배 라인; 및
   각각이 상기 하나 이상의 재배 라인 각각에 수직으로 부착되고 이를 따라 이동할 수 있는 복수의 재배 타워를 포함하고,
   상기 하나 이상의 재배 라인 각각은 제1 경로 섹션, 제2 경로 섹션, 및 재배 타워를 제1 경로 섹션으로부터 제2 경로 섹션으로 이송하도록 작동하는 리턴 장치를 포함하며,
   상기 재배 이송 장치는 제1 경로 섹션을 따라 제1 방향으로, 그리고 제2 경로 섹션을 따라 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 재배 타워를 이송하는 작물 생산 시설.
3. 제1항에 있어서,
   증식 공간에 인접한 파종 영역을 더 포함하는 작물 생산 시설.
4. 제1항에 있어서,
   하나 이상의 재배 구조물 처리 시스템 중 하나는 수확기 스테이션이고, 작물 생산 시설은 중앙 처리 시스템에 인접하고 수확기 스테이션에 가까이 있는 수확 후 처리 시설을 더 포함하는 작물 생산 시설.
5. 제4항에 있어서,
   수확 후 처리 시설에 인접한 저온 저장 시설을 더 포함하는 작물 생산 시설.
6. 제4항에 있어서,
   수확기 스테이션으로부터 수확 후 처리 시설까지 벨트 상에서 직접 빈 또는 수확된 제품을 운반하도록 구성된 컨베이어를 더 포함하는 작물 생산 시설.
7. 제5항에 있어서,
   저온 저장 시설에 인접한 로딩 베이를 더 포함하는 작물 생산 시설.
8. 제1항에 있어서,
   각각의 재배실은 실질적으로 캡슐화되고 하나 이상의 환경 변수를 제어하기 위한 하나 이상의 제어 시스템을 포함하는 작물 생산 시설.
9. 제2항에 있어서,
   하나 이상의 재배 구조물 처리 시스템 중 하나는 수확기 스테이션이고, 작물 생산 시설은 중앙 처리 시스템에 인접하고 수확기 스테이션에 가까이 있는 수확 후 처리 시설을 더 포함하는 작물 생산 시설.
10. 제9항에 있어서,
    수확기 스테이션은 작물 수확기, 및 수평 방향으로 재배 타워를 수용하고 수평 방향으로 작물 수확기를 통해 재배 타워를 공급하는 피더 장치를 포함하고; 작물 생산 시설은 재배 타워를 탈착 가능하게 파지하도록 구성된 엔드 이펙터를 포함하는 제1 로봇, 및 상기 제1 로봇이 수직 방향으로 픽 위치로부터 재배 타워를 선택하고, 상기 재배 타워를 수평 방향으로 회전시켜 상기 재배 타워를 수확기 스테이션에 적재하기 위해 컨베이어에 놓게 하도록 작동하는 제어 로직을 포함하는 자동화된 레이다운 스테이션을 더 포함하는 작물 생산 시설.
11. 제어된 환경 농업을 위한 작물 생산 시설로서,
    양양 및 열 통로;
    상기 영양 및 열 통로에 인접하며 제1 단부 및 제2 단부를 갖고 상기 영양 및 열 통로에 실질적으로 평행하게 연장된 하나 이상의 재배실 어레이;
    상기 하나 이상의 재배실 어레이에 인접하고 상기 영양 및 열 통로 반대편에 배열되는 중앙 처리 시스템;
    재배 타워를 탈착 가능하게 파지하도록 구성된 엔드 이펙터를 포함하는 제1 로봇, 및 상기 제1 로봇이 수직 방향으로 픽 위치로부터 재배 타워를 선택하게 하고 수평 방향으로 재배 타워를 회전시켜 수확기 스테이션에 적재하기 위해 컨베이어에 타워를 배치하게 하도록 작동하는 제어 로직을 포함하는 자동 레이다운 스테이션;
    재배 타워를 탈착 가능하게 파지하도록 구성된 엔드 이펙터를 포함하는 제2 로봇, 및 상기 제2 로봇이 수평 방향으로 픽업 위치로부터 재배 타워를 파지하고 복수의 재배 라인 중 한 선택 재배 라인으로 운송하기 위해 수직 방향으로 재배 타워를 회전시키도록 작동하는 제어 로직을 포함하는 자동 픽업 스테이션; 및
    상기 어레이의 제1 단부에 인접하고 상기 영양 및 열 통로와 접하는 증식 공간을 포함하고,
    상기 재배실 각각은 각각이 제1 경로 섹션, 제2 경로 섹션, 및 재배 타워를 상기 제1 경로 섹션으로부터 상기 제2 경로 섹션으로 이송하도록 작동하는 리턴 장치를 포함하는 하나 이상의 재배 라인; 각각이 상기 하나 이상의 재배 라인 각각에 수직으로 부착되고 이를 따라 이동 가능한 복수의 재배 타워; 및 상기 제1 경로 섹션을 따라 제1 방향으로, 그리고 상기 제2 경로 섹션을 따라 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 재배 타워를 이송하도록 작동하는 재배 타워 이송 장치를 포함하고, 상기 복수의 재배 타워 각각은 적어도 한 면을 따라 연장되는 복수의 재배 부지를 포함하는 수직 재배 타워 이송 시스템을 포함하는 실질적으로 캡슐화된 재배 환경을 구비하며,
    상기 중앙 처리 시스템은 작물 수확기, 및 수평 방향으로 재배 타워를 수용하고 수평 방향으로 상기 작물 수확기를 통해 재배 타워를 공급하는 피더 장치를 포함하는 수확기 스테이션; 수평 방향으로 재배 타워를 수용하고 수평 방향으로 세척 스테이션을 통해 재배 타워를 공급하는 제2 피더 장치를 포함하는 세척 스테이션; 수평 방향으로 재배 타워를 수용하고 수평 방향으로 이식기 스테이션을 통해 재배 타워를 공급하는 제3 피더 장치를 포함하는 이식기 스테이션; 및 상기 수확기 스테이션, 세척 스테이션 및 이식기 스테이션을 오가며 재배 타워를 운반하도록 배열된 복수의 컨베이어를 포함하고,
    상기 복수의 컨베이어는 재배 타워를 수확기 스테이션으로 공급하도록 배열된 제1 컨베이어, 재배 타워를 세척 스테이션으로 공급하도록 배열된 제2 컨베이어, 재배 타워를 이식기 스테이션으로 공급하도록 배열된 제3 컨베이어, 및 이식기 스테이션에서 픽업 위치로 재배 타워를 공급하도록 배열된 제4 컨베이어를 포함하는 작물 생산 시설.
12. 제어된 환경 농업을 위한 작물 생산 시스템으로서,
    각각이 재배 이송 장치를 포함하는 하나 이상의 재배 라인; 및
    각각이 상기 하나 이상의 재배 라인 각각에 수직으로 부착되고 이를 따라 이동할 수 있는 복수의 재배 타워를 포함하고,
    상기 하나 이상의 재배 라인 각각은 제1 경로 섹션, 제2 경로 섹션, 및 재배 타워를 제1 경로 섹션으로부터 제2 경로 섹션으로 이송하도록 작동하는 리턴 장치를 포함하며,
    상기 재배 이송 장치는 제1 경로 섹션을 따라 제1 방향으로, 그리고 제2 경로 섹션을 따라 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 재배 타워를 이송하는 작물 생산 시스템.
13. 제12항에 있어서,
    리턴 장치는:
    트랙;
    상기 트랙에 부착된 캐리지;
    컨트롤러;
    컨트롤러로부터의 신호에 응답하여 상기 트랙을 따라 캐리지를 이동시키도록 구성된 액추에이터; 및
    상기 캐리지에 결합된 리시버를 포함하고,
    상기 리시버는 재배 타워와 탈착 가능하게 결합하도록 구성되는 작물 생산 시스템.
14. 제12항에 있어서,
    재배 라인의 각 경로 섹션에 대한 하나 이상의 이송 장치 각각은:
    재배 라인에 평행한 방향으로 연장된 트랙에 배치된 공통 빔;
    상기 트랙을 따라 포워드 스트로크 및 백 스트로크로 상기 공통 빔을 이동시키도록 작동하는 상기 공통 빔에 부착된 액츄에이터; 및
    상기 공통 빔을 따라 선택 위치에 피봇식으로 부착된 복수의 캠을 포함하고,
    상기 각각의 캠은 상기 캠이 포워드 스트로크 동안 제1 방향으로 제1 타워와 결합해 앞으로 밀게 하여 포워드 스트로크 동안 캠의 회전을 제한하고 캠이 백 스트로크 동안 제1 타워 위로 미끄러지게 하도록 장착되며,
    상기 복수의 캠의 선택 위치는 각각이 포워드 스트로크에서 각각의 캠이 포워드 스트로크 동안 제1 재배 타워와 맞물리고 백 스트로크 동안 제1 타워에 인접한 제2 재배 타워 위로 래칫되도록 구성되는 작물 생산 시스템.
15. 제14항에 있어서,
    선택 위치의 간격이 제1 방향으로 증가하여 그러한 재배 타워가 액추에이터의 연속 사이클로 하나 이상의 재배 라인을 따라 밀리면서 재배 타워의 간격이 증가하는 작물 생산 시스템.
16. 제14항에 있어서,
    공통 빔은 베이스로부터 연장되는 제1 및 제2 벽을 갖는 U자형 프로파일을 갖고, 복수의 캠은 상기 제1 및 제2 벽을 따라 선택 위치에 각각 장착되는 작물 생산 시스템.
17. 제12항에 있어서,
    복수의 재배 타워 각각은 재배 타워의 상부에 부착된 후크를 포함하고, 상기 후크는 재배 라인과 맞물리도록 구성되는 것인 작물 생산 시스템.
18. 제17항에 있어서,
    하나 이상의 재배 라인 각각은 재배 타워의 후크가 활주 가능하게 부착되는 그루브 영역을 포함하는 작물 생산 시스템.
19. 제12항에 있어서,
    무동력 컨베이어 및 하나 이상의 캐리지를 포함하는 온로딩 장치를 더 포함하고; 상기 하나 이상의 캐리지는 재배 타워와 탈착 가능하게 맞물리도록 구성되며; 상기 무동력 컨베이어는 상기 하나 이상의 재배 라인 중 선택된 재배 라인 상에 재배 타워를 삽입하도록 구성되는 작물 생산 시스템.
20. 제어된 환경 농업을 위한 작물 생산 시스템으로서,
    실질적으로 하나 이상의 재배 라인을 캡슐화하는 제어된 재배 환경; 및
    트랙 및 제어 시스템 상에 배치된 복수의 캐리지를 포함하는 이송 컨베이어를 포함하고,
    상기 하나 이상의 재배 라인 각각은:
    재배 이송 장치;
    상기 하나 이상의 재배 라인 각각에 수직으로 부착되고 이를 따라 이동할 수 있는 복수의 재배 타워; 및
    상기 하나 이상의 재배 라인의 제1 경로 섹션으로부터 상기 재배 라인의 제2 경로 섹션으로 재배 타워를 이송하도록 작동하는 리턴 장치를 포함하고,
    상기 하나 이상의 재배 라인 각각은 제1 경로 섹션, 제2 경로 섹션을 포함하고; 상기 재배 이송 장치는 재배 타워를 제1 경로 섹션을 따라 제1 방향으로, 그리고 제2 경로 섹션을 따라 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 재배 타워를 이송하며,
    상기 제어된 재배 환경은 제1 측면을 따라 하나 이상의 재배 타워 인터페이스를 더 포함하고;
    상기 트랙은 상기 하나 이상의 재배 타워 인터페이스에서 제어된 재배 환경 내로 연장되며, 상기 복수의 캐리지 각각은 재배 타워에 탈착 가능하게 부착되도록 구성되고; 상기 제어 시스템은 재배 타워를 포함하는 캐리지를 선택 재배 라인의 주입 지점으로 이송하고 선택 재배 라인의 배출 지점으로부터 비어 있는 캐리지를 이송하도록 구성되는 작물 생산 시스템.
21. 제20항에 있어서,
    하나 이상의 재배 타워 인터페이스는 제1 측면의 수직 슬롯 및 제1 위치에서 상기 수직 슬롯 위로 폐쇄되고 재배 타워가 제2 위치에서 상기 수직 슬롯을 통과하도록 허용하는 이동식 도어를 포함하는 작물 생산 시스템.
22. 제20항에 있어서,
    제어된 재배 환경이 물리적으로 분리된 섹션으로 분할되는 작물 생산 시스템.
23. 제22항에 있어서,
    트랙 및 이송 컨베이어는 캐리지를 물리적으로 분리된 섹션 중 선택된 섹션으로 보내도록 구성된 작물 생산 시스템.

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