TW201904386A - 收穫植物的系統及方法 - Google Patents

收穫植物的系統及方法

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Abstract

提供一種收穫系統。該收穫系統包含：一軌道；一搬運車，其經組態以沿該軌道移動，該搬運車包含經組態以支撐一植物之一上板；一或多個感測器；一升降機；及一控制器。該控制器包含：一或多個處理器；一或多個記憶體模組；及儲存於該一或多個記憶體模組中之機器可讀指令，該等機器可讀指令在由該一或多個處理器執行時引起該控制器：自該一或多個感測器接收資訊；基於該資訊判定該搬運車中之該植物是否準備好被收穫；及回應於該搬運車中之該植物準備好被收穫之判定而將用於使該上板傾斜達一角度之一指令發送至該升降機。

Description

收穫植物的系統及方法
本文中所描述之實施例大體上係關於用於收穫一生長艙中之植物之系統及方法，且更特定言之係關於基於一生長艙中之植物之一重量、一葉綠素位準及/或一高度收穫植物。
雖然作物生長技術近年來已經進步，但現今農耕及作物行業中仍存在許多問題。如一實例，雖然技術進步已增加各種作物之效率及產量，但許多因素可影響收穫，諸如天氣、疾病、感染及類似物。另外，雖然美國當前具有適當農地來為美國人口充足地提供食物，但其他國家及未來人口可能不具有足夠農地來提供適當數量之食物。
收穫植物需要大量勞力及時間。另外，一旦收穫植物，其中植物已生長之土地需要一段時間方能種植新植物。因此，可需要一種以一連續方式自動地收穫一室內作物生長艙中之植物之系統。
在一項實施例中，提供一種收穫系統。該收穫系統包含：一軌道；一搬運車，其經組態以沿該軌道移動，該搬運車包含經組態以支撐一植物之一上板；一或多個感測器；一升降機；及一控制器。該控制器包含：一或多個處理器；一或多個記憶體模組；及儲存於該一或多個記憶體模組中之機器可讀指令，該等機器可讀指令在由該一或多個處理器執行時引起該控制器：自該一或多個感測器接收資訊；基於該資訊判定該搬運車中之該植物是否準備好被收穫；及回應於該搬運車中之該植物準備好被收穫之判定而將用於使該上板傾斜達一角度之一指令發送至該升降機。
在另一實施例中，一種收穫系統包含：一軌道；一搬運車，其經組態以沿該軌道移動；一或多個感測器；及一控制器。該搬運車包含：一下板；一上板，其經組態以支撐一植物且樞轉地耦合至該下板；及一致動器，其經組態以使該上板抵靠該下板旋轉。該控制器包含：一或多個處理器；一或多個記憶體模組；及儲存於該一或多個記憶體模組中之機器可讀指令，該等機器可讀指令在由該一或多個處理器執行時引起該控制器：自該一或多個感測器接收資訊；基於該資訊判定該搬運車中之該植物是否準備好被收穫；及回應於該搬運車中之該植物準備好被收穫之判定而將用於使該上板抵靠該下板旋轉達一角度之一指令發送至該致動器。
在另一實施例中，提供一種用於收穫一搬運車中之一植物之方法。該方法包含：將用於在一軌道上移動之一指令發送至該搬運車；自一或多個感測器接收關於該搬運車中之該植物之資訊；基於該資訊判定該搬運車中之該植物是否準備好被收穫；及回應於該搬運車中之該植物準備好被收穫之判定而將用以使該搬運車之一上板抵靠該搬運車之一下板傾斜達一角度之一指令發送至一升降機。
鑑於下列實施方式結合圖式將更完整地理解由本文中描述之實施例提供之此等及額外特徵。
相關申請案之交叉參考
本申請案主張2018年5月22日申請之美國實用新型專利申請案第15/985,885號、皆於2017年6月14日申請之美國臨時專利申請案第62/519,661號及第62/519,304號之權益，該等案之全部內容以引用方式併入本文中。
本文中所揭示之實施例包含收穫系統。該收穫系統包含：一軌道；一搬運車，其經組態以沿該軌道移動，該搬運車包含經組態以支撐一植物之一上板；一或多個感測器；一升降機；及一控制器。該控制器包含：一或多個處理器；一或多個記憶體模組；及儲存於該一或多個記憶體模組中之機器可讀指令，該等機器可讀指令在由該一或多個處理器執行時引起該控制器：自該一或多個感測器接收資訊；基於該資訊判定該搬運車中之該植物是否準備好被收穫；及回應於該搬運車中之該植物準備好被收穫之判定而將用於使該上板傾斜達一角度之一指令發送至該升降機。根據本發明之收穫系統提供用於在一軌道上移動搬運車之自動收穫系統。根據本發明，因為植物經水培且植物根部纏繞在一起，故可快速地且有效地實施收穫程序。
現參考圖式，圖1描繪根據本文中描述之實施例之接納複數個工業搬運車104之一裝配線生長艙100。裝配線生長艙100可經定位於一x-y平面上，如在圖1中展示。如繪示，裝配線生長艙100可包含固持一或多個工業搬運車104之一軌道102。一或多個工業搬運車104之各者(如參考圖2更詳細描述)可包含可旋轉地耦合至工業搬運車104且支撐於軌道102上之一或多個輪222a、222b、222c及222d，如參考圖2更詳細描述。
另外，一驅動馬達經耦合至工業搬運車104。在一些實施例中，驅動馬達可經耦合至一或多個輪222a、222b、222c及222d之至少一者，使得工業搬運車104可回應於傳輸至驅動馬達之一信號而沿著軌道102推進。在其他實施例中，驅動馬達可經可旋轉地耦合至軌道102。例如，驅動馬達可透過齒合沿著軌道102配置之複數個齒之一或多個齒輪可旋轉地耦合至軌道102，使得工業搬運車104可沿著軌道102推進。
軌道102可包含複數個模組化軌道區段。複數個模組化軌道區段可包含複數個筆直模組化軌道區段及複數個彎曲模組化軌道區段。軌道102可包含一上升部分102a、一下降部分102b及一連接部分102c。上升部分102a及下降部分102b可包含複數個彎曲模組化軌道區段。上升部分102a可環繞(例如，在一逆時針方向上，如在圖1中描繪)一第一軸，使得工業搬運車104在一垂直方向上向上上升。第一軸可平行於如在圖1中展示之z軸(即，垂直於x-y平面)。
下降部分102b可環繞實質上平行於第一軸之一第二軸(例如，在一逆時針方向上，如在圖1中描繪)，使得工業搬運車104可返回更靠近地平面(ground level)。下降部分102b之複數個彎曲模組化軌道區段可相對於x-y平面(即，地面)傾斜達一預定角度。
連接部分102c可包含複數個筆直模組化軌道區段。連接部分102c可相對於x-y平面相對齊平(雖然此並非一要求)且用於將工業搬運車104從上升部分102a傳送至下降部分102b。在一些實施例中，一第二連接部分(未在圖1中展示)可經定位於地平面附近，其將下降部分102b耦合至上升部分102a，使得工業搬運車104可從下降部分102b傳送至上升部分102a。第二連接部分可包含複數個筆直模組化軌道區段。
在一些實施例中，軌道102可包含經由可旋轉地耦合至工業搬運車104之一或多個輪222a、222b、222c及222d支撐工業搬運車104之兩個或兩個以上平行導軌。在一些實施例中，軌道102之至少兩個平行導軌係導電的，因此能夠來往於工業搬運車104傳輸通信信號及/或電力。在一些實施例中，軌道102之一部分係導電的，且一或多個輪222a、222b、222c及222d之一部分與軌道102之部分電接觸，該軌道102之該部分係導電的。在一些實施例中，軌道102可經分段成超過一個電路。即，軌道102之導電部分可用一不導電區段分段，使得軌道102之一第一導電部分與鄰近於軌道102之第一導電部分之軌道102之一第二導電部分電隔離。
通信信號及電力可進一步經由工業搬運車104之一或多個輪222a、222b、222c及222d且來往於工業搬運車104之各種組件接收及/或傳輸，如在本文中更詳細描述。工業搬運車104之各種組件(如在本文中更詳細描述)可包含驅動馬達、控制裝置及一或多個感測器。
在一些實施例中，通信信號及電力信號可包含特定於一工業搬運車104之一經編碼位址，且各工業搬運車104可包含一唯一位址，使得多個通信信號及電力可經由相同軌道102傳輸且由其等預期接收方接收及/或執行。例如，裝配線生長艙100系統可實施一數位命令控制系統(DCC)。DCC系統編碼具有一命令及一預期接收方之一位址之一數位封包(例如，呈連同電力一起傳輸至軌道102之一經脈寬調變信號之形式)。
在此一系統中，各工業搬運車104包含使用一唯一位址指示之一解碼器，該解碼器可為耦合至工業搬運車104之控制裝置。當解碼器接收到對應於其唯一位址之一數位封包時，解碼器執行經嵌入之命令。在一些實施例中，工業搬運車104亦可包含一編碼器，該編碼器可為耦合至工業搬運車104之控制裝置，用於從工業搬運車104產生且傳輸通信信號，藉此使工業搬運車104能夠與沿著軌道102定位之其他工業搬運車104及/或與軌道102通信耦合之其他系統或運算裝置通信。
雖然一DCC系統之實施方案在本文中被揭示為沿著一共同介面(例如，軌道102)提供通信信號以及電力至一指定接收方之一實例，但可實施能夠來往於一指定接收方傳輸通信信號以及電力之任何系統及方法。在一些實施例中，可藉由利用一零交越、步進及/或其他通信協定在AC電路上傳輸數位資料。
雖然未在圖1中明確繪示，但裝配線生長艙100亦可包含一收穫組件、一托盤清洗組件及耦合至軌道102及/或與軌道102成一直線之其他系統及組件。在一些實施例中，裝配線生長艙100可包含複數個照明裝置，諸如發光二極體(LED)。照明裝置可與工業搬運車104相對安置於軌道102上，使得照明裝置將光波引導至正下方之軌道102之部分上之工業搬運車104。在一些實施例中，照明裝置經組態以產生複數個不同顏色及/或波長之光，此取決於應用、生長之植物類型及/或其他因素。複數個照明裝置之各者可包含一唯一位址，使得一主控制器106可與複數個照明裝置之各者通信。雖然在一些實施例中，為此目的利用LED，但此並非一要求。可利用產生低熱且提供期望功能性之任何照明裝置。
亦在圖1中描繪一主控制器106。主控制器106可包含一運算裝置130、一養分定量配給(dosing)組件、一水分配組件及/或用於控制裝配線生長艙100之各種組件之其他硬體。在一些實施例中，主控制器106及/或運算裝置130經通信耦合至一網路620 (如描繪且參考圖6進一步描述)。
一播種機組件108經耦合至主控制器106。播種機組件108可經組態以在工業搬運車104在裝配線中經過播種機時，對一或多個工業搬運車104播種。取決於特定實施例，各工業搬運車104可包含用於接納複數個種子之一單區段托盤。一些實施例可包含用於在各區段(或單元)中接納個別種子之一多區段托盤。在具有一單區段托盤之實施例中，播種機組件108可偵測各自工業搬運車104之存在且可開始跨單區段托盤之一區域放置種子。種子可根據種子之一期望深度、種子之一期望數量、種子之一期望表面積及/或根據其他準則佈置。在一些實施例中，可使用養分及/或抗浮劑(anti-bouyancy agent) (諸如水)預處理種子，此係由於此等實施例可不利用土壤來生長種子且因此可需要被浸沒。
在配合一或多個工業搬運車104利用一多區段托盤之實施例中，播種機組件108可經組態以將種子個別插入托盤之一或多個區段中。又，種子可根據種子之一期望數目、種子應覆蓋之一期望面積、種子之一期望深度等分配於托盤上(或分配至個別單元中)。在一些實施例中，播種機組件108可將經分配之種子之識別傳送至主控制器106。
灌溉組件可經耦合至一或多個水管線110，該一或多個水管線110將水及/或養分分配至裝配線生長艙100之預定區域處之一或多個托盤。在一些實施例中，種子可經噴水處理以降低浮力且接著被淹沒。另外，可監測水使用量及消耗量，使得在後續灌溉站處，可利用此資料來判定在此時施加至一種子之一水量。
亦在圖1中描繪氣流管線112。具體言之，主控制器106可包含及/或耦合至遞送氣流以用於溫度控制、濕度控制、壓力控制、二氧化碳控制、氧氣控制、氮氣控制等之一或多個組件。相應地，氣流管線112可將氣流分配於裝配線生長艙100中之預定區域處。例如，氣流管線112可延伸至上升部分102a及下降部分102b之各層。
應理解，雖然軌道之一些實施例可經組態用於配合一生長艙(諸如在圖1中描繪之生長艙)使用，但此僅係一實例。軌道及軌道通信並不如此限制且可用於其中期望通信之任何軌道系統。
圖2描繪根據本文中描述之實施例之可用於裝配線生長艙100之一工業搬運車104。如繪示，工業搬運車104包含一托盤區段220及一或多個輪222a、222b、222c及222d。托盤區段220包含一上板220a及一下板220b。一或多個輪222a、222b、222c及222d可經組態以與軌道102可旋轉地耦合，以及從軌道102接收電力。軌道102可另外經組態以促進透過一或多個輪222a、222b、222c及222d與工業搬運車104之通信。
在一些實施例中，一或多個組件可經耦合至托盤區段220。例如，一驅動馬達226、一搬運車運算裝置228及/或一有效負載212可經耦合至工業搬運車104之托盤區段220。托盤區段220可額外包含一有效負載212。取決於特定實施例，有效負載212可經組態為植物(諸如在裝配線生長艙100中)；然而，此並非一要求，此係由於可利用任何有效負載212。
驅動馬達226可經組態為一電動馬達及/或能夠沿著軌道102推進工業搬運車104之任何裝置。例如，驅動馬達226可經組態為一步進馬達、一交流(AC)或直流(DC)無刷馬達、一DC帶刷馬達或類似物。在一些實施例中，驅動馬達226可包括電子電路，該電子電路可回應於傳輸至驅動馬達226且由驅動馬達226接收之一通信信號(例如，一命令或控制信號)調整驅動馬達226之操作。驅動馬達226可經耦合至工業搬運車104之托盤區段220或直接耦合至工業搬運車104。
在一些實施例中，搬運車運算裝置228可回應於包含於工業搬運車104上之一前導感測器232、一尾隨感測器234及/或一正交感測器236控制驅動馬達226。前導感測器232、尾隨感測器234及正交感測器236之各者可包括一紅外線感測器、可見光感測器、一超音波感測器、一壓力感測器、一近接感測器、一運動感測器、一接觸感測器、一影像感測器、一電感感測器(例如，一磁力儀)或其他類型之感測器。搬運車104進一步包括經組態以量測搬運車104上之有效負載212之一重量感測器242。
在一些實施例中，前導感測器232、尾隨感測器234、正交感測器236及/或重量感測器242可經通信耦合至主控制器106 (圖1)。在一些實施例中，前導感測器232、尾隨感測器234、正交感測器236及/或重量感測器242可產生可經由一或多個輪222a、222b、222c及222d及軌道102 (圖1)傳輸之一或多個信號。類似地，一些實施例可經組態為具有經通信耦合至一網路620 (圖6)之軌道102及/或工業搬運車104。因此，一或多個信號可經由網路550在網路介面硬體934 (圖9)或軌道102上傳輸至主控制器106，且作為回應，主控制器106可返回一控制信號至驅動馬達226以用於控制定位於軌道102上之一或多個工業搬運車104之一或多個驅動馬達226之操作。
在一些實施例中，位置標記224可按預定義間隔沿著軌道102或至軌道102之支撐結構放置。正交感測器236 (例如)包括一光眼型感測器且可經耦合至工業搬運車104，使得光眼型感測器可觀看沿著工業搬運車104下方之軌道102定位之位置標記224。因而，搬運車運算裝置228及/或主控制器106可接收回應於在工業搬運車沿著軌道102行進時偵測到一位置標記224而自光眼產生之一或多個信號。搬運車運算裝置228及/或主控制器106可從該一或多個信號判定工業搬運車104之速度。速度資訊可經由網路620在網路介面硬體934(圖9)上傳輸至主控制器106。
圖3A及圖3B描繪根據本文中描述之實施例之可用於裝配線生長艙100之工業搬運車104之托盤之一操作。工業搬運車104包含一上板220a、一下板220b及一或多個輪222，如在圖2中展示。上板220a經由一或多個鉸鏈230可樞轉地耦合至下板220b。圖3A描繪在軌道102上移動之處於一正常模式中之工業搬運車104。圖3B描繪處於一收穫模式中之工業搬運車104。在收穫模式期間，上板220a抵靠下板220b可樞轉地旋轉，使得可從搬運車104傾倒出上板220a上之有效負載。如在圖3B中描繪，下板220b包含容許一升降機450 (圖4)移動穿過之一開口240。
圖4描繪根據本文中展示且描述之實施例之工業搬運車之收穫操作。如繪示，工業搬運車104a、104b及104c經安置於一軌道102上。工業搬運車104a、104b及104c之各者經描繪為類似於來自圖2之工業搬運車104般組態。如上文論述，一或多個輪222之至少一部分(或工業搬運車104a、104b及104c之其他部分)可與軌道102耦合以接收通信信號及/或電力。
工業搬運車104a、104b及104c可在+x方向上沿著軌道102移動。即，工業搬運車104a將在一特定時間點處於圖4中展示之工業搬運車104b之位置處。在實施例中，工業搬運車104a在承載有效負載212之一正常模式中操作，且工業搬運車104b處於一收穫模式中。工業搬運車104b可在工業搬運車104b經判定為處於一收穫區域中時在一收穫模式中操作。例如，工業搬運車104b可從主控制器106接收工業搬運車104b處於一收穫區域中之一信號。回應於接收指示工業搬運車104b處於收穫區域中之信號，工業搬運車104b可停止在+x方向上移動。如另一實例，軌道102可包含一收穫位置標記。工業搬運車104b可使用一光眼偵測器來讀取收穫位置標記，且回應於讀取收穫位置標記停止移動。
定位於工業搬運車104b之底部處之一升降機450在+z方向上推動工業搬運車104b之上板430穿過一開口434。將在下文參考圖5A至圖5C描述升降機450之詳細操作。作為回應，上板430圍繞鉸鏈230旋轉且從工業搬運車104b傾倒出工業搬運車104b上之有效負載，如由圖4中之箭頭展示。工業搬運車104b上之有效負載可被傾倒至將有效負載傳輸至一收集區域之一輸送帶460。一旦從工業搬運車104b傾倒出有效負載，升降機450便在-z方向上向下移動，使得上板430類似於工業搬運車104c放置於下板422上。
在一些實施例中，在由升降機450向上推動上板430之前，可移除工業搬運車104b中之水。例如，工業搬運車104b可包含用於偵測工業搬運車104b中之水之水偵測感測器。主控制器106可判定工業搬運車104b中存在水，且發送用於從工業搬運車104b移除水之一指令。例如，主控制器106可發送一指令至升降機450以旋轉，使得工業搬運車104b略微傾斜(例如，達5度)。接著，工業搬運車104b中之水可聚集在工業搬運車104b之邊緣處，其中存在水從工業搬運車104b穿過其流出之一孔。如另一實例，主控制器106可發送一指令至一真空機器人以從工業搬運車104b移除水。
圖5A、圖5B及圖5C描繪根據本文中展示且描述之一或多個實施例之圖4中展示之工業搬運車之一y-z平面視圖。圖5A描繪在圖4中描繪之工業搬運車104a之一y-z平面視圖。在實施例中，上板220a經放置於下板220b上且平行於下板220b。上板220a經由一或多個鉸鏈230耦合至下板220b。工業搬運車104a之輪222在軌道102上，使得工業搬運車104a沿著軌道102移動。
圖5B描繪在圖4中描繪之工業搬運車104b之一y-z平面視圖。工業搬運車104b處於一收穫模式中。工業搬運車104停止在軌道102上移動。升降機450經組態以圍繞一樞轉點454旋轉。如在圖5B中展示，以虛線指示升降機450之原始位置。在實施例中，升降機450可從主控制器106接收一指令以圍繞樞轉點454旋轉。在一些實施例中，升降機450可從工業搬運車104b接收一指令以圍繞樞轉點454旋轉。回應於接收指令，升降機450逆時針旋轉以向上推動上板430。
類似地，在升降機450推動上板430時，上板430圍繞鉸鏈230逆時針旋轉。上板430上之有效負載212從上板430被傾倒出至輸送帶460中。雖然圖5B中之升降機450旋轉以向上推動上板430，但可實施任何其他操作以向上推動上板430。例如，升降機450可在+z方向上移動以向上推動上板430。在實施例中，有效負載212經水培且有效負載212之根部纏繞。因而，可一次從上板430傾倒出整個有效負載212。另外，因為有效負載212已經在無任何污物的情況下生長於搬運車104b上，故可藉由略過清除污物之程序而簡化收穫程序。升降機450包含一輪452，該輪452可旋轉耦合至升降機450，使得輪452藉由在升降機450接觸上板430且推動上板430時旋轉而平順地推動上板430。
在實施例中，升降機450向上推動上板430，直至上板430旋轉達一特定角度(例如，60度)。角度可預定，使得上板430上之有效負載可向下滑動且從上板430傾倒出。在一些實施例中，鉸鏈230可防止上板430旋轉超過一特定角度(例如，80度)。
圖5C描繪在圖4中描繪之工業搬運車104b之一y-z平面視圖。在從上板430傾倒出有效負載212之後，操作升降機450以圍繞樞轉點454順時針旋轉，如在圖5C中描繪。工業搬運車104b之上板430在升降機450在-z方向上移動時順時針旋轉。一旦上板430經放置於下板432上且平行於下板432放置，工業搬運車104b便繼續在軌道102上移動。在一些實施例中，工業搬運車104b判定是否在繼續在軌道102上移動之前從上板430傾倒出有效負載212。例如，上板430中之一重量感測器可量測上板430上之一物件之重量。若經量測重量高於一臨限值，則工業搬運車104b可傳輸一指令至升降機450以再次逆時針旋轉，以便傾倒上板430上之剩餘有效負載。
圖5D及圖5E描繪根據本文中展示且描述之另一實施例之收穫植物。如繪示，工業搬運車504經安置於一軌道102上。工業搬運車504經描繪為類似於來自圖2之工業搬運車104般組態。工業搬運車504包含一上板520及一下板522。上板520經由一致動器530耦合至下板522。致動器530可包含經組態以抵靠下板522旋轉上板520之一電動馬達。例如，如在圖5E中展示，致動器530逆時針旋轉上板520，使得有效負載120自上板520被傾倒至輸送帶460中。致動器530可將上板520旋轉達一預定度數。一旦有效負載120被傾倒，致動器530便可順時針旋轉上板520，直至上板520經放置於下板522上且平行於下板522放置。
圖6描繪根據本文中描述之實施例之收穫搬運車中之植物。工業搬運車104a、104b及104c透過輪在+x方向上沿著軌道102移動，如上文參考圖4論述。工業搬運車104a包含一上板420及一下板422。工業搬運車104b包含一上板430及一下板432。工業搬運車104c包含一上板440及一下板442。雖然軌道102經繪示為圖6中之一筆直軌道，但軌道102可為構成上升部分102a或下降部分102b之一彎曲軌道。
在實施例中，搬運車104a、104b及104c分別包含重量感測器610a、610b及610c。重量感測器610a、610b及610c之各者可分別放置於搬運車104a、104b及104c之上板420、430及440中。重量感測器610a、610b及610c經組態以量測搬運車上之一有效負載(諸如植物)之重量。搬運車104a、104b及104c亦分別包含搬運車運算裝置612a、612b及612c。搬運車運算裝置612a、612b及612c可經通信耦合至重量感測器610a、610b及610c且從重量感測器610a、610b及610c接收重量資訊。搬運車運算裝置612a、612b及612c可具有用於透過一網路620與主控制器106通信之無線網路介面。主控制器106可判定經量測重量是否大於一臨限重量。可基於一植物判定臨限值。
若判定經量測重量大於臨限重量，則主控制器106可發送一指令至升降機450以如在圖5B中描述般旋轉以抬高上板以傾倒出工業搬運車上之有效負載，或發送一指令至圖5D中之致動器530以旋轉上板520。在一些實施例中，搬運車104a、104b及104c之各者可包含對應於搬運車104a、104b及104c之複數個單元之複數個重量感測器。複數個重量感測器可判定搬運車上之個別單元或植物之重量。
在一些實施例中，複數個重量感測器可經放置於軌道102上。重量感測器經組態以量測軌道102上之搬運車之重量且傳輸重量至主控制器106。主控制器106可藉由從自軌道102上之重量感測器接收之重量減去一搬運車之重量而判定搬運車上之有效負載之重量。
一近接感測器602可經定位於搬運車104a、104b及104c上方。在實施例中，近接感測器602可經附接於軌道102下方，如在圖6中描繪。近接感測器602可經組態以量測近接感測器602與工業搬運車上之植物之間的一距離。例如，近接感測器602可傳輸波且接收自植物反射之波。基於波之行進時間，近接感測器602可判定近接感測器與植物之間的距離。在一些實施例中，近接感測器602可經組態以偵測一特定距離內之一物件。例如，若植物在距近接感測器602之5吋內，則近接感測器602可偵測搬運車104b中之植物。在一些實施例中，近接感測器602可包含雷射掃描儀、電容式位移感測器、多普勒效應感測器、渦流感測器、超音波感測器、磁性感測器、光學感測器、雷達感測器、聲納感測器、LIDAR感測器或類似物。一些實施例可不包含近接感測器602。
近接感測器602可具有用於透過一網路620與主控制器106通信之無線網路介面。在一些實施例中，近接感測器602可透過有線連接與主控制器106通信。主控制器106可基於經量測距離判定工業搬運車上之有效負載之高度。例如，主控制器106藉由從近接感測器602與工業搬運車104b之上板430之間的一距離減去經量測距離而計算有效負載之高度。主控制器106可判定經計算高度是否大於一臨限高度。可基於一植物判定臨限高度。例如，主控制器106之植物邏輯544b可儲存植物之一名稱及對應臨限高度。
若判定經計算高度大於臨限高度，則主控制器106可發送一指令至升降機450以如在圖5B中描繪般旋轉以抬高上板以傾倒出工業搬運車上之有效負載。在一些實施例中，複數個近接感測器602可量測近接感測器與有效負載之間的距離，且傳輸距離至主控制器106。主控制器106基於來自複數個近接感測器602之經接收距離計算有效負載之一平均高度且判定平均高度是否大於臨限高度。
一攝影機604可經定位於搬運車104a、104b及104c上方。在實施例中，攝影機604可經附接於軌道102下方，如在圖6中描繪。攝影機604可經組態以擷取搬運車104b中之植物之一影像。攝影機604可具有一更寬角度之透鏡以擷取超過一個搬運車之植物。例如，攝影機604可擷取搬運車104a、104b及104c中之有效負載之影像。攝影機604可包含一特殊濾光片，該濾光片過濾掉來自裝配線生長艙100中之照明裝置之人工LED光，使得攝影機604可擷取植物之自然色。
攝影機604可傳輸有效負載之經擷取影像至主控制器106。攝影機604可具有用於透過一網路620與主控制器106通信之無線網路介面。在一些實施例中，攝影機604可透過有線連接與主控制器106通信。主控制器106可基於經擷取影像之顏色判定有效負載是否準備好收穫。在實施例中，主控制器106可比較經擷取影像之顏色與工業搬運車上之經識別植物之一臨限顏色。一或多個植物之預定顏色可經儲存於主控制器106之植物邏輯544b中。例如，主控制器比較經擷取影像之RGB位準與預定顏色之RGB位準，且基於該比較判定植物準備好收穫。
主控制器106可包含一運算裝置130。運算裝置130可包含一記憶體組件540，該記憶體組件540儲存系統邏輯544a及植物邏輯544b。如在下文更詳細描述，系統邏輯544a可監測且控制裝配線生長艙100之一或多個組件之操作。例如，系統邏輯544a可監測且控制照明裝置、水分配組件、養分分配組件、空氣分配組件及包含升降機450之收穫組件之操作。植物邏輯544b可經組態以判定及/或接收植物生長之一配方且可促進經由系統邏輯544a之配方之實施。
另外，主控制器106經耦合至一網路620。網路620可包含網際網路或其他廣域網路、一本端網路(local network) (諸如一區域網路(local area network))、一近場網路(諸如藍芽或一近場通信(NFC)網路)。網路620亦經耦合至一使用者運算裝置622及/或一遠端運算裝置624。使用者運算裝置622可包含一個人電腦、膝上型電腦、行動裝置、平板電腦、伺服器等且可用作與一使用者之一介面。如一實例，各工業搬運車中之植物之總重量以及工業搬運車之識別可經傳輸至使用者運算裝置622。各工業搬運車中之一植物之平均高度亦可經傳輸至使用者運算裝置622。使用者運算裝置622之顯示器可顯示各搬運車之植物之重量，如在圖7中描繪。
圖7描繪根據本文中展示且描述之一或多個實施例之使用者運算裝置622之一顯示器700。在實施例中，顯示器700可顯示三個窗710、720及730，其等分別顯示關於圖6中描繪之工業搬運車104a、104b及104c之資訊。窗710、720及730之各者顯示關於對應工業搬運車中承載之植物之資訊、植物之重量及植物之高度。顯示器700亦可指示工業搬運車104b處於一收穫區中，且詢問工業搬運車104b中之植物是否準備好收穫。收穫區可為其中定位升降機450，例如，其中定位圖4中之工業搬運車104b之一區。另外，攝影機604可經定位於收穫區上方。在一些實施例中，收穫區上方之照明裝置可輸出自然光(例如，日光色調光)，使得收穫區上方之攝影機604可在自然光下擷取植物之影像。一使用者可藉由按下按鈕740而起始收穫植物。回應於Yes (是)按鈕740之按下，使用者運算裝置622可發送一指令至升降機450以將工業搬運車104b之上板430向上推動，使得自工業搬運車104b傾倒出工業搬運車104b上之植物。若使用者判定植物未準備好被收穫，則使用者可藉由按壓No (否)按鈕750而阻止收穫植物。
返回參考圖6，類似於使用者運算裝置622，遠端運算裝置624可包含一伺服器、個人電腦、平板電腦、行動裝置等且可用於機器間通信。遠端運算裝置624可儲存關於搬運車之資訊、關於搬運車之各者上之植物之識別資訊、搬運車之各者上之植物之重量、搬運車之各者上之植物之高度等。
圖8描繪根據本文中所描述之一或多項實施例之使用感測器收穫一生長艙中之植物之一流程圖。在方塊810處，主控制器106識別一搬運車上之植物。例如，主控制器106可與搬運車104a、104b及104c通信且接收關於搬運車104a、104b及104c中之植物之資訊。作為另一實例，當播種機組件108將植物A播種於植物車104a、104b及104c中時，可將關於搬運車104a、104b及104c中之植物之資訊預儲存於主控制器106中。
具體言之，搬運車之各者可經指派至一唯一位址，且當播種機組件108將一特定植物播種至一搬運車中時，搬運車之唯一位址與關於特定植物之資訊相關聯。唯一位址與關於特定植物之資訊之關聯可預先儲存於主控制器106中。例如，主控制器106可基於搬運車104a、104b及104c之唯一位址及關於植物A之資訊之關聯判定植物A在搬運車104a、104b及104c中。如另一實例，一操作者透過使用者運算裝置622輸入需要在搬運車中生長之種子之類型，且主控制器106從使用者運算裝置622接收種子類型。
在方塊820，主控制器106相對於對應工業搬運車從感測器接收資料。在實施例中，主控制器106從量測圖6中之搬運車104b上之植物之重量之重量感測器610b接收搬運車104b中之植物之重量。主控制器106可藉由從自重量感測器接收之重量減去對應搬運車中之水之重量而計算植物之實際重量。在一些實施例中，工業搬運車可包含用於偵測尚未由植物吸收之水及偵測一水量之感測器。主控制器106可基於來自用於偵測水之感測器之資料估計工業搬運車中之水之重量。在一些實施例中，可在如上文參考圖4論述般稱重之前移除工業搬運車中之水，且因此，重量感測器610b可精確量測搬運車104b中之植物之重量。
在一些實施例中，主控制器106亦可從近接感測器602接收資料。例如，近接感測器602判定一z軸方向上之近接感測器602與搬運車104b中之植物之間的距離，且透過網路620傳輸距離資料至主控制器106。在一些實施例中，主控制器106可從攝影機604接收工業搬運車104b上之植物之一經擷取影像。攝影機604可擷取工業搬運車104b中之植物之影像。攝影機604可包含一特殊濾光片，該濾光片過濾掉來自裝配線生長艙100中之照明裝置之人工LED光，使得經擷取影像繪示植物之自然色。
在方塊830，主控制器106判定工業搬運車104b上之植物是否準備好收穫。在實施例中，主控制器106判定搬運車上之植物之重量是否大於經識別植物之一臨限重量。臨限值可為一搬運車中之充分生長以收穫之一特定植物之一重量。臨限值可經儲存於植物邏輯544b中，且主控制器106可從植物邏輯544b擷取臨限值。
例如，主控制器106之植物邏輯544b可儲存植物之一名稱及對應臨限重量，如在下文之表1中展示。 表1
若搬運車104b上之植物之重量大於臨限重量，則主控制器106判定植物準備好收穫。例如，若工業搬運車104b上之植物A之重量為10.8公斤，則主控制器106判定植物準備好收穫，此係因為經量測重量大於植物A之臨限重量(其為10公斤)。
在一些實施例中，主控制器106基於來自近接感測器602之資料判定植物之平均高度。若植物之平均高度大於一臨限高度，則主控制器106可判定搬運車104b中之植物準備好收穫。例如，主控制器106之植物邏輯544b可儲存植物之名稱及對應臨限平均高度，如在下文之表2中展示。 表2
在一些實施例中，主控制器106基於植物之經擷取影像估計植物之葉綠素位準。例如，主控制器106可對植物之經擷取影像實施影像處理以估計植物之葉綠素位準。若搬運車104b中之植物之葉綠素位準小於一預定值，則主控制器106可判定植物準備好收穫。
在方塊840，主控制器106回應於判定植物準備好收穫傳輸用於使工業搬運車104b之上板430傾斜之一指令至升降機450，使得從工業搬運車104b傾倒出工業搬運車104b之上板430上之植物。回應於從主控制器106接收指令，升降機450向上推動工業搬運車104b之上板430，如在圖5B中展示。在一些實施例中，主控制器106傳輸用於使工業搬運車104b之上板430傾斜之一指令至致動器530 (圖5A及圖5B)，使得從工業搬運車104b傾倒出工業搬運車104b之上板430上之植物。就此而言，裝配線生長艙100容許搬運車上之植物在一恰當時間收穫(例如，在植物完全生長或成熟之後)。
圖9描繪根據本文描述之實施例之一裝配線生長艙100之一運算裝置130。如繪示，運算裝置130包含一處理器930、輸入/輸出硬體932、網路介面硬體934、一資料儲存組件936 (其儲存系統資料938a、植物資料938b及/或其他資料)及記憶體組件540。記憶體組件540可經組態為揮發性及/或非揮發性記憶體，且因而，可包含隨機存取記憶體(包含SRAM、DRAM及/或其他類型之RAM)、快閃記憶體、安全數位(SD)記憶體、暫存器、光碟(CD)、數位多功能光碟(DVD)及/或其他類型之非暫時性電腦可讀媒體。取決於特定實施例，此等非暫時性電腦可讀媒體可駐留在運算裝置130內及/或在運算裝置130外部。
記憶體組件540可儲存操作邏輯942、系統邏輯544a及植物邏輯544b。系統邏輯544a及植物邏輯544b可各包含複數個不同邏輯件，如一實例，其等之各者可體現為一電腦程式、韌體及/或硬體。一本端介面946亦包含於圖9中且可經實施為一匯流排或其他通信介面以促進運算裝置130之組件間的通信。
處理器930可包含可操作以接收且執行指令(諸如來自一資料儲存組件936及/或記憶體組件540)之任何處理組件。輸入/輸出硬體932可包含麥克風、揚聲器、一顯示器及/或其他硬體及/或經組態以與麥克風、揚聲器、一顯示器及/或其他硬體介接。
網路介面硬體934可包含任何有線或無線網路硬體及/或經組態用於與任何有線或無線網路硬體通信，包含一天線、一數據機、LAN埠、無線保真(Wi-Fi)卡、WiMax卡、ZigBee卡、藍芽晶片、USB卡、行動通信硬體及/或用於與其他網路及/或裝置通信之其他硬體。自此連接，可促進運算裝置130與其他運算裝置(諸如使用者運算裝置622及/或遠端運算裝置624)之間的通信。
操作邏輯942可包含一作業系統及/或用於管理運算裝置130之組件之其他軟體。如亦在上文論述，系統邏輯544a及植物邏輯544b可駐留於記憶體組件540中且可經組態以執行功能性，如本文描述。
應理解，雖然圖9中之組件經繪示為駐留於運算裝置130內，但此僅係一實例。在一些實施例中，一或多個組件可駐留於運算裝置130外部。亦應理解，雖然運算裝置130經繪示為一單一裝置，但此亦僅係一實例。在一些實施例中，系統邏輯544a及植物邏輯544b可駐留於不同運算裝置上。如另一實例，可由使用者運算裝置622及/或遠端運算裝置624提供本文描述之一或多個功能性及/或組件。
另外，雖然運算裝置130經繪示為具有作為單獨邏輯組件之系統邏輯544a及植物邏輯544b，但此亦係一實例。在一些實施例中，一單一邏輯件(及/或若干經連結模組)可使運算裝置130提供所描述之功能性。
如上文繪示，揭示用於收穫一生長艙中之植物之各種實施例。此等實施例產生針對生長微型蔬菜(microgreen)及用於收穫之其他植物之一快速生長、小佔用面積、無化學品、低勞力解決方案。此等實施例可產生支配光之定時及波長、壓力、溫度、灌溉、養分、分子大氣及/或最佳化植物生長及產量之其他變數之配方及/或接收該等配方。可基於一特定植物、托盤或作物之結果嚴格實施及/或修改配方。
相應地，一些實施例可包含一種收穫系統。該收穫系統包含：一軌道；一搬運車，其經組態以沿該軌道移動，該搬運車包含經組態以支撐一植物之一上板；一或多個感測器；一升降機；及一控制器。該控制器包含：一或多個處理器；一或多個記憶體模組；及儲存於該一或多個記憶體模組中之機器可讀指令，該等機器可讀指令在由該一或多個處理器執行時引起該控制器：自該一或多個感測器接收資訊；基於該資訊判定該搬運車中之該植物是否準備好被收穫；及回應於該搬運車中之該植物準備好被收穫之判定而將用於使該上板傾斜達一角度之一指令發送至該升降機。所主張標的物提供用於在一軌道上移動搬運車之自動收穫系統。根據所主張標的物，因為植物經水培且有效負載212之根部纏繞在一起，故快速地且有效地實施收穫程序。
雖然在本文中已經繪示及描述本發明之特定實施例及態樣，但可進行各種其他改變及修改而不脫離本發明之精神及範疇。再者，儘管本文已經描述各種態樣，但此等態樣不一定需組合使用。相應地，期望隨附申請專利範圍涵蓋在本文展示且描述之實施例之範疇內之所有此等改變及修改。
現應理解，本文揭示之實施例包含用於收穫作物之系統、方法及非暫時性電腦可讀媒體。亦應理解，此等實施例僅係例示性的且不預期限制本發明之範疇。
100‧‧‧裝配線生長艙
102‧‧‧軌道
102a‧‧‧上升部分
102b‧‧‧下降部分
102c‧‧‧連接部分
104‧‧‧工業搬運車
104a‧‧‧工業搬運車
104b‧‧‧工業搬運車
104c‧‧‧工業搬運車
106‧‧‧主控制器
108‧‧‧播種機組件
110‧‧‧水管線
112‧‧‧氣流管線
120‧‧‧有效負載
130‧‧‧運算裝置
212‧‧‧有效負載
220‧‧‧托盤區段
220a‧‧‧上板
220b‧‧‧下板
222‧‧‧輪
222a‧‧‧輪
222b‧‧‧輪
222c‧‧‧輪
222d‧‧‧輪
224‧‧‧位置標記
226‧‧‧驅動馬達
228‧‧‧搬運車運算裝置
230‧‧‧鉸鏈
232‧‧‧前導感測器
234‧‧‧尾隨感測器
236‧‧‧正交感測器
240‧‧‧開口
242‧‧‧重量感測器
420‧‧‧上板
422‧‧‧下板
430‧‧‧上板
432‧‧‧下板
434‧‧‧開口
440‧‧‧上板
442‧‧‧下板
450‧‧‧升降機
452‧‧‧輪
454‧‧‧樞轉點
460‧‧‧輸送帶
504‧‧‧工業搬運車
520‧‧‧上板
522‧‧‧下板
530‧‧‧致動器
540‧‧‧記憶體組件
544a‧‧‧系統邏輯
544b‧‧‧植物邏輯
602‧‧‧近接感測器
604‧‧‧攝影機
610a‧‧‧重量感測器
610b‧‧‧重量感測器
610c‧‧‧重量感測器
612a‧‧‧搬運車運算裝置
612b‧‧‧搬運車運算裝置
612c‧‧‧搬運車運算裝置
620‧‧‧網路
622‧‧‧使用者運算裝置
624‧‧‧遠端運算裝置
700‧‧‧顯示器
710‧‧‧窗
720‧‧‧窗
730‧‧‧窗
740‧‧‧Yes(是)按鈕
750‧‧‧No(否)按鈕
810‧‧‧方塊
820‧‧‧方塊
830‧‧‧方塊
840‧‧‧方塊
930‧‧‧處理器
932‧‧‧輸入/輸出硬體
934‧‧‧網路介面硬體
936‧‧‧資料儲存組件
938a‧‧‧系統資料
938b‧‧‧植物資料
942‧‧‧操作邏輯
946‧‧‧本端介面
圖式中所闡釋之實施例本質上為闡釋性及例示性，且不意在限制本發明。闡釋性實施例之下列詳細描述可在結合下列圖式閱讀時被理解，其中相同結構係用相同參考數字指示，及其中：
圖1描繪根據本文中描述之實施例之一裝配線生長艙；
圖2描繪根據本文中描述之實施例之一工業搬運車；
圖3A描繪根據本文中描述之實施例之處於一正常模式中之一工業搬運車；
圖3B描繪根據本文中描述之實施例之處於一收穫模式中之一工業搬運車；
圖4描繪根據本文中描述之實施例之收穫一工業搬運車上之植物；
圖5A描繪根據本文中描述之實施例之處於一正常模式中之一工業搬運車；
圖5B描繪根據本文中描述之實施例之處於一收穫模式中之一工業搬運車；
圖5C描繪根據本文中描述之實施例之處於一收穫模式中之一工業搬運車；
圖5D描繪根據本文中描述之實施例之處於一正常模式中之一工業搬運車；
圖5E描繪根據本文中描述之實施例之處於一收穫模式中之一工業搬運車；
圖6描繪根據本文中描述之實施例之一收穫系統；
圖7描繪根據本文描述之實施例之一使用者運算裝置之一介面；
圖8描繪根據本文中所描述之實施例之使用重量感測器收穫一生長艙中之植物之一流程圖；且
圖9描繪根據本文中所描述之實施例之用於一裝配線生長艙之一運算裝置。

Claims (20)

  1. 一種收穫系統，其包括： 一軌道； 一搬運車，其經組態以沿該軌道移動，該搬運車包含經組態以支撐一植物之一上板； 一或多個感測器； 一升降機；及 一控制器，其包括： 一或多個處理器； 一或多個記憶體模組；及 儲存於該一或多個記憶體模組中之機器可讀指令，該等機器可讀指令在由該一或多個處理器執行時引起該控制器： 自該一或多個感測器接收資訊； 基於該資訊判定該搬運車中之該植物是否準備好被收穫；及 回應於該搬運車中之該植物準備好被收穫之判定而將用於使該上板傾斜達一預定角度之一指令發送至該升降機。
  2. 如請求項1之收穫系統，其中該升降機經組態以回應於用於使該上板傾斜之該指令而使該上板旋轉以傾斜。
  3. 如請求項1之收穫系統，其中該搬運車包含一下板且該上板樞轉地耦合至該下板。
  4. 如請求項3之收穫系統，其中該下板包含一開口且該升降機經組態以穿過該開口。
  5. 如請求項1之收穫系統，其中該升降機包含該升降機之一端處之一輪，且該輪經組態以當該升降機與該上板接觸時旋轉且推動該上板。
  6. 如請求項1之收穫系統，其中該軌道包含一收穫區，且該升降機經定位於該收穫區內。
  7. 如請求項6之收穫系統，其進一步包括： 一照明裝置，其經定位於該收穫區上方且經組態以輸出自然光。
  8. 如請求項1之收穫系統，其中該一或多個感測器包含一近接感測器，且儲存於該一或多個記憶體模組中之該等機器可讀指令在由該一或多個處理器執行時引起該控制器基於自該近接感測器接收之資訊計算該搬運車中之該植物之一高度。
  9. 如請求項1之收穫系統，其中該一或多個感測器包含一重量感測器，且儲存於該一或多個記憶體模組中之該等機器可讀指令在由該一或多個處理器執行時引起該控制器基於自該重量感測器接收之資訊判定該搬運車中之該植物之一重量。
  10. 如請求項1之收穫系統，其中該一或多個感測器包含一攝影機，該攝影機經組態以擷取該植物之一影像，且儲存於該一或多個記憶體模組中之該等機器可讀指令在由該一或多個處理器執行時引起該控制器： 處理自該攝影機接收之該經擷取影像；及 基於該經處理影像判定該植物之一葉綠素位準。
  11. 一種收穫系統，其包括： 一軌道； 一搬運車，其經組態以沿該軌道移動，該搬運車包含： 一下板； 一上板，其經組態以支撐一植物且樞轉地耦合至該下板；及 一致動器，其經組態以使該上板抵靠該下板旋轉； 一或多個感測器；及 一控制器，其包括： 一或多個處理器； 一或多個記憶體模組；及 儲存於該一或多個記憶體模組中之機器可讀指令，該等機器可讀指令在由該一或多個處理器執行時引起該控制器： 自該一或多個感測器接收資訊； 基於該資訊判定該搬運車中之該植物是否準備好被收穫；及 回應於該搬運車中之該植物準備好被收穫之判定而將用於使該上板抵靠該下板旋轉達一角度之一指令發送至該致動器。
  12. 如請求項11之收穫系統，其中該一或多個感測器包含一近接感測器，且儲存於該一或多個記憶體模組中之該等機器可讀指令在由該一或多個處理器執行時引起該控制器基於自該近接感測器接收之資訊計算該搬運車中之該植物之一高度。
  13. 如請求項11之收穫系統，其中該一或多個感測器包含一重量感測器，且儲存於該一或多個記憶體模組中之該等機器可讀指令在由該一或多個處理器執行時引起該控制器基於自該重量感測器接收之資訊判定該搬運車中之該植物之一重量。
  14. 如請求項11之收穫系統，其中該一或多個感測器包含一攝影機，該攝影機經組態以擷取該植物之一影像，且儲存於該一或多個記憶體模組中之該等機器可讀指令在由該一或多個處理器執行時引起該控制器： 處理自該攝影機接收之該經擷取影像；及 基於該經處理影像判定該植物之一葉綠素位準。
  15. 如請求項11之收穫系統，其進一步包括： 一收穫區；及 一照明裝置，其經定位於該收穫區上方且經組態以輸出自然光， 其中該升降機經定位於該收穫區中。
  16. 一種用於收穫一搬運車中之一植物之方法，該方法包括： 將用於在一軌道上移動之一指令發送至該搬運車； 自一或多個感測器接收關於該搬運車中之該植物之資訊； 基於該資訊判定該搬運車中之該植物是否準備好被收穫；及 回應於該搬運車中之該植物準備好被收穫之判定而將用以使該搬運車之一上板抵靠該搬運車之一下板傾斜達一角度之一指令發送至一升降機。
  17. 如請求項16之方法，其進一步包括： 基於自一近接感測器接收之資訊計算該搬運車中之該植物之一高度；及 基於該高度判定該搬運車中之該植物是否準備好被收穫。
  18. 如請求項16之方法，其進一步包括： 基於自一重量感測器接收之資訊判定該搬運車中之該植物之一重量；及 基於該重量判定該搬運車中之該植物是否準備好被收穫。
  19. 如請求項16之方法，其進一步包括： 自一攝影機接收該植物之一影像； 處理該經擷取影像； 基於該處理影像判定該植物之一葉綠素位準；及 基於該葉綠素位準判定該搬運車中之該植物是否準備好被收穫。
  20. 如請求項16之方法，其中該指令包含用於使該升降機旋轉達一預定角度之一指令。
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