种植塔对准机构的制作方法

种植塔对准机构
1.相关申请案的交叉参考
2.本技术案主张2019年5月13日申请的第62/847,257号美国临时申请案的优先权，所述美国临时申请案出于所有目的以引用的方式并入本文中。
技术领域
3.本公开大体上涉及自动作物生产，且更特定来说，涉及促进用于一或多个处理操作的种植塔的定位及对准的机构。


背景技术：

4.背景技术部分中所论述的主题不应仅仅由于其在背景技术部分中被提及而被假设是现有技术。类似地，背景技术部分中所提及或与背景技术部分的主题相关联的问题不应被假设为先前已在现有技术中认识到。背景技术部分中的主题仅仅表示不同方法，其本身也可对应于所主张技术的实施方案。
5.在二十世纪，农业逐渐开始从保守产业演变为快速发展的高科技产业。全球粮食短缺、气候变化及社会变革推动从手动实施的农业技术向计算机实施的技术的转变。在过去，且在直到今天的许多情况下，农民只有一个种植季节来生产作物，这将决定他们全年的收入及粮食产量。然而，这种情况正在改变。随着室内种植成为一个选项及更好地获得数据处理技术，农业科学变得更加灵活。其正随着新数据的收集及深刻理解的产生而适应及学习。
6.随着“受控环境农业”的出现，技术的进步使控制自然的影响成为可能。空间利用率、照明的改进效率，及对水栽法、气栽法、作物周期的更好理解，及环境控制系统的进步允许人类更好地重建有利于农业作物种植的环境，其目标是更高的每平方英尺产量、更好的营养及更低的成本。
7.均转让给本发明的受让人且其全文以引用方式并入本文中的第2018/0014485号及第2018/0014486号美国专利公开案描述环境受控的垂直耕种系统。垂直耕种结构(例如，垂直柱)可以开环或闭环方式绕自动输送系统移动，暴露于精确受控的照明、气流及湿度，具有理想的营养支持。第us 2017/0055460号美国专利公开案(“brusatore”)描述一种用于连续自动地种植植物的系统。植物支撑臂的垂直阵列从中心轴径向地延伸。每一臂包含接纳植物穴盘及液体营养物及水的盆形容器。盆栽臂在种植灯及授粉臂下方旋转。
8.已知用于将植物或控根穴盘从第一容器移栽到第二容器的各种系统及机器。举例来说，第2004/0020110a1号美国公开案公开一种移栽机组合件，其包含夹持器及各种致动器用于抓握保持于第一容器中的植物并将其放置于第二容器中。一般来说，多数已知移栽系统以垂直定向操作。特定来说，当执行移栽操作时，夹持器上下垂直移动。此外，多数已知移栽系统操作以将穴盘或植物从第一容器转移到包含用于植物根块或穴盘的充足空间的第二更大容器。


技术实现要素：

9.本公开涉及针对一或多个处理操作促进种植塔的定位及对准的机构。如本文中所论述，种植塔可为包括挤制塑料材料的相对窄且长的结构。种植塔的侧面中的一者或两者可包含种植位点。种植塔的建模或设计配置假设种植位点的位置沿着沿侧面的单个轴变动，但相对侧面不沿着y轴或z轴变动。然而，种植塔实际上由于例如制造公差及/或放置于所述塔上的各个负载而跨所有三个轴变动。举例来说，种植塔50可沿着其长度略微弯曲，从而致使种植位点的相对位置随着此曲率而变动。当在种植塔上执行例如移栽、收割、清洁或其它操作的各种操作时，此可带来某些挑战。本发明的各个实施方案减小种植塔(及对应种植位点位置)在一个或两个轴上的变动以促进作物生产期间的处理。在一个实施方案中，对准机构包括包含对准特征的轨道、及一或多个接合致动器。所述对准特征经配置以接合种植塔的轨道接触面的特征。所述接合致动器将所述种植塔压抵所述轨道，从而致使所述对准特征接合所述种植塔且沿着所述轨道对准所述种植塔以促进处理操作。
附图说明
10.图1是说明实例受控环境农业系统的功能框图。
11.图2是实例受控环境农业系统的透视图。
12.图3a及3b是实例种植塔的透视图。
13.图4a是实例种植塔的俯视图；图4b是实例种植塔的透视俯视图；图4c是实例种植塔的区段的正视图；且图4d是实例种植塔的一部分的截面正视图。
14.图5a是实例种植线的一部分的透视图。
15.图5b是实例塔钩的透视图。
16.图6是实例种植线及往复式凸轮机构的一部分的分解透视图。
17.图7a是说明实例往复式凸轮机构的操作的序列图。
18.图7b说明包含膨胀接头的替代凸轮通道。
19.图8是实例种植线及灌溉供应线的剖面图。
20.图9是实例塔钩及集成漏斗结构的侧视图。
21.图10是实例种植线的剖面图。
22.图11a是实例塔钩及集成漏斗结构的透视图；图11b是实例塔钩及集成漏斗结构的截面图；且图11c是实例塔钩及集成漏斗结构的俯视图。
23.图12是实例滑架组合件的正视图。
24.图13a是从图12的替代角度看的实例滑架组合件的正视图；且图13b是实例滑架组合件的透视图。
25.图14是实例自动搁置站的部分透视图。
26.图15a是实例自动拾取站的部分透视图；且图15b是实例自动拾取站的替代部分透视图。
27.图16是用于自动拾取或搁置站的实例末端执行器的透视图。
28.图17a及17b是安装到末端执行器以可释放地抓握种植塔的实例夹持器组合件的部分透视图。
29.图18是实例自动拾取站的部分透视图。
30.图19是说明促进种植塔的定位的实例约束机构的实例自动拾取站的部分透视图。
31.图20是实例导入收割机输送机的侧视图。
32.图21是实例中央处理系统的站及输送机构的功能框图。
33.图22是实例拾取输送机的部分透视图。
34.图23a是实例收割机站的透视图。
35.图23b是实例收割机机器的俯视图。
36.图23c是实例收割机机器的透视图。
37.图24a是用于移栽机站的实例末端执行器的正视图且说明穴盘夹持器可如何从第一角度定向移动成第二角度定向。
38.图24b是实例移栽机站的透视图。
39.图24c是实例移栽机站的示意图。
40.图24d是说明具有敞开侧面的种植塔的侧视图。
41.图25说明根据本发明的实施例的可用于执行存储在非暂时性计算机可读媒体(例如，存储器)中的指令的计算机系统的实例。
42.图26a是处于缩回位置的穴盘夹持器的透视图。
43.图26b是处于延伸位置的穴盘夹持器的透视图。
44.图26c是说明卸料板的穴盘夹持器的仰视图。
45.图26d是穴盘夹持器的侧视图。
46.图27a是实例穴盘托盘的透视图；及图27b是实例穴盘的透视图。
47.图28是用于移栽机站中的馈入机构的剖开透视图。
48.图29是用于移栽机站中的馈出机构的剖开透视图。
49.图30a是安置于轨道上的种植塔的透视图；图30b是安置于轨道上的种植塔的侧视图；图30c是轨道区段的透视图；且图30d是说明致动器可如何使种植塔与轨道配准及对准的侧视图。
50.图31a是实例接合致动器的透视图；图31b是实例接合致动器的侧视图；且图31c是说明接合致动器、种植塔及轨道的侧视图。
51.图32a是另一实例种植塔对准组合件的透视图；图32b是其中没有安置种植塔的替代种植塔对准组合件的透视图；图32c是种植塔对准组合件的侧视图；图32d是包含种植塔的种植塔对准组合件的侧视图；及图32e是说明对准组合件如何接合种植塔的展开图。
52.图33a是种植塔的透视部分视图；图33b是种植塔的侧视图；图33c是穴盘容器插入件的透视图；及图33d是穴盘容器插入件的侧视图。
具体实施方式
53.参考附图进行本描述，在附图中展示各种实例实施例。然而，可使用许多不同的实例实施例，且因此所述描述不应被解释为限于本文中所阐述的实例实施例。相反，提供这些实例实施例使得本发明将是透彻且完整的。对实例性实施例的各种修改对于所属领域技术人员来说将容易显而易见，且在不脱离本发明的精神及范围的情况下，本文中所定义的一般原理可应用于其它实施例及应用。因此，本发明并非意在限于所展示实施例，而是与符合本文中所揭示的原理及特征的最宽范围相一致。
54.本公开描述用于在一或多个处理操作之前定位及对准种植塔的系统及子系统。在一个实施方案中，这些系统及子系统可经配置以在受控环境农业的自动作物生产系统中使用。本公开的实施例可经实施于包含本文中所描述的种植塔的垂直农场生产系统中。此外，在所展示实施方案中，将定位及对准系统描述为结合移栽机系统操作。然而，本发明的实施方案可经实施于其它处理站中，其中减小种植位点位置的变动可为期望的，例如收割机站或塔清洁站。最后，本发明不限于任何特定作物生产环境，其可为自动受控种植环境、室外环境或任何其它合适作物生产环境。
55.为了教学目的，下文描述经配置用于高密度种植及作物产量的垂直农业生产系统。图1及2说明根据本发明的一个可能实施例的受控环境农业系统10。在高层面下，系统10可包含环境受控的种植室20、安置在种植室20内且经配置以输送种植塔50与安置在其中的作物的垂直塔输送系统200及中央处理设施30。可种植的作物或植物物种可为向重力性/向地性及/或向光性的，或其某个组合。作物或植物物种可显著不同且包含各种叶类蔬菜、果类蔬菜、开花作物、水果等。受控环境农业系统10可经配置以一次种植单种作物类型或同时种植多种作物类型。
56.系统10还可包含用于在整个作物的种植周期内在回路中移动种植塔的输送系统，所述回路包括经配置以将种植塔装载入及装载出垂直塔输送机构200的分级区域。中央处理系统30可包含用于将种植塔引导到中央处理系统30中的站——例如，用于将植物装载到种植塔中及从种植塔收割作物的站的一或多个输送机构。种植室20内的垂直塔输送系统200经配置以沿着种植线202支撑及平移一或多个种植塔50。每一种植塔50经配置以容纳支撑种植在其中的至少一种作物植物的根结构的植物种植介质。每一种植塔50还经配置以依垂直定向可释放地附接到种植线202且在种植阶段期间沿着种植线202移动。垂直塔输送机构200及中央处理系统30(包含相关联输送机构)一起可在一或多个计算系统的控制下布置在生产回路中。
57.种植环境20可包含定位在垂直塔输送系统200的种植线202之间且沿着所述种植线202的各个位置处的发光源。发光源可相对于种植线202中的种植塔50侧向地定位且经配置以朝向包含作物自其生长的开口的种植塔50的侧面发射光。发光源可被并入到如第2017/0146226a1号美国公开案中所描述的水冷式led照明系统中，所述公开案的揭示内容以引用方式并入本文中。在此实施例中，led灯可经布置成条状结构。条状结构可经放置成垂直定向以侧向于相邻种植塔50的基本上整个长度发射光。多个光条结构可在种植环境20中沿着种植线202布置且布置在种植线202之间。可采用其它照明系统及配置。例如，灯条可水平地布置在种植线202之间。
58.种植环境20还可包含营养物供应系统，所述营养物供应系统经配置以随着作物平移通过种植室20而将水性作物营养液供应给所述作物。如下文更详细地论述，营养物供应系统可将水性作物营养液施加到种植塔50的顶部。重力可致使所述溶液沿着垂直定向的种植塔50向下行进且通过其长度以将溶液供应给沿着种植塔50的长度安置的作物。种植环境20还包含气流源，所述气流源经配置以当将塔安装到种植线202时，将在种植的侧向生长方向上引导气流且引导气流通过种植植物的下冠，以便扰乱种植植物的下冠的边界层。在其它实施方案中，气流可来自冠的顶部或正交于植物生长的方向。种植环境20还可包含用于调节至少一个种植条件(例如空气温度、气流速度、相对空气湿度及环境二氧化碳气体含
量)的控制系统及相关联传感器。控制系统可例如包含例如hvac单元、冷却器、风扇以及相关联管道及空气处置设备的子系统。种植塔50可具有识别属性(例如条形码或rfid标签)。受控环境农业系统10可包含用于在农业生产周期的各个阶段期间跟踪种植塔50及/或用于控制种植环境的一或多个条件的对应传感器及编程逻辑。控制系统的操作及塔在种植环境中的保持时间长度可取决于多种因素而显著不同，例如作物类型及其它因素。
59.如上文所论述，将具有新移栽作物或幼苗的种植塔50从中央处理系统30转移到垂直塔输送系统200中。垂直塔输送系统200在种植环境20中以受控方式沿着相应种植线202移动种植塔50，如下文更详细地论述。安置在种植塔50中的作物暴露于种植环境的受控条件(例如，光、温度、湿度、气流、水性营养物供应等)。控制系统能够进行自动调整以优化种植室20内的种植条件以对各种属性(例如作物产量、视觉吸引力及营养成分)进行持续改进。另外，第2018/0014485号及第2018/0014486号美国专利公开案描述应用机器学习及其它操作以优化垂直耕种系统中的种植条件。在一些实施方案中，环境条件传感器可经安置在种植塔50上或在种植环境20中的各个位置处。当作物准备好被收割时，将具有待收割作物的种植塔50从垂直塔输送系统200转移到中央处理系统30以进行收割及其它处理操作。
60.如下文更详细地论述，中央处理系统30可包含处理站，所述处理站涉及将幼苗投入到塔50中，从塔50收割作物及清洁已经收割的塔50。中央处理系统30还可包含在此类处理站之间移动塔50的输送机构。例如，如图1说明，中央处理系统30可包含收割机站32、清洗站34及移栽机站36。收割机站32可将经收割作物存放到食品安全容器中且可包含用于将所述容器输送到超出本发明的范围的收割后设施(例如，制备、清洗、包装及储存)的输送机构。
61.受控环境农业系统10还可包含用于在种植环境20与中央处理系统30之间转移种植塔50的一或多个输送机构。在所展示实施方案中，中央处理系统30的站依水平定向对种植塔50进行操作。在一个实施方案中，自动拾取站43及相关联控制逻辑可为可操作的以从装载位置可释放地抓握水平塔，将所述塔旋转到垂直定向且将所述塔附接到转移站用于插入到种植环境20的选定植物线202中。在种植环境20的另一末端，自动搁置站41及相关联控制逻辑可为可操作的以可释放地抓握垂直定向的种植塔50且从缓冲位置移动垂直定向的种植塔50，将种植塔50旋转到水平定向且将其放置在输送系统上用于装载到收割机站32中。在一些实施方案中，如果由于质量控制问题而拒绝种植塔50，那么输送系统可绕过收割机站32且将所述种植塔运送到清洗站34(或某个其它站)。自动搁置站41及拾取站43可各自包括六自由度机器人臂，例如fanuc机器人。站41及43还可包含用于在相对末端处可释放地抓握种植塔50的末端执行器。
62.种植环境20还可包含用于将种植塔50插入到选定种植线202中及从种植线202卸载种植塔50的自动装载及卸载机构。在一个实施方案中，装载转移输送机构47可包含积放式输送机系统，所述积放式输送机系统将各自装载有种植塔50的滑架从自动拾取站43输送到选定种植线202。垂直种植塔输送系统200可包含传感器(例如rfid或条形码传感器)以识别给定种植塔50且在控制逻辑下，选择用于种植塔50的种植线202。用于种植线选择的特定算法可取决于数个因素而显著不同且超出本发明的范围。装载转移输送机构47还可包含将种植塔50推动到种植线202上的一或多个线性致动器。类似地，卸载转移输送机构45可包含将种植塔从种植线202推动或拉动到另一积放式输送机机构上的一或多个线性致动器，所
述另一积放式输送机机构将滑架1202从种植线202输送到自动搁置站41。图12说明可用于积放式输送机机构中的滑架1202。在所展示实施方案中，滑架1202包含钩1204，所述钩1204接合附接到种植塔50的钩52。闩锁组合件1206可在种植塔50正被输送到系统中的各个位置及正从系统中的各个位置被输送时固定种植塔50。在一个实施方案中，装载转移输送机构47及卸载转移输送机构45中的一或两者可配置有足够的轨道距离以建立可在其中缓冲种植塔50的区带。例如，可控制卸载转移输送机构45，使得其将待收割的一组塔50卸载到滑架1202上，所述滑架1202被移动到轨道的缓冲区。在另一末端上，自动拾取站43可将待插入到种植环境20中的一组塔装载到滑架1202上，所述滑架1202经安置在与装载转移输送机构47相关联的轨道的缓冲区中。
63.种植塔
64.种植塔50为个别作物在系统中生长提供位点。如图3a及3b说明，钩52附接到种植塔50的顶部。钩52允许当将种植塔50插入到垂直塔输送系统200中时由种植线202支撑种植塔50。在一个实施方案中，种植塔50测量为5.172米长，其中所述塔的挤制长度是5.0米，且钩是0.172米长。在一个实施方案中，种植塔50的挤制矩形轮廓测量为57mm
×
93mm(2.25
”×
3.67”)。钩52可经设计使得其外部总尺寸不大于种植塔50的挤制轮廓。前述尺寸用于教学目的。种植塔50的尺寸可取决于数个因素而变动，例如所要产量、系统的总大小等。举例来说，种植塔50可高达例如10米长或更大。
65.种植塔50可包含沿着种植塔50的至少一个面排列的一组种植位点53。在图4a中所展示的实施方案中，种植塔50在相对面上包含种植位点53，使得植物从种植塔50的相对侧突出。移栽机站36可将幼苗移栽到种植塔50的空种植位点53中，其中所述幼苗保持在适当位置直到其完全成熟并准备好被收割为止。在一个实施方案中，种植位点53的定向垂直于种植塔50沿着种植线202的行进方向。换句话说，当将种植塔50插入到种植线202中时，植物从种植塔50的相对面延伸，其中相对面平行于行进方向。尽管优选双面配置，但是本发明也可用于其中植物沿着种植塔50的单个面生长的单面配置中。
66.2018年5月1日申请的出于所有目的而以引用方式并入本文中的第15/968,425号美国申请案揭示可结合本发明的各种实施例使用的实例塔结构配置。在所展示实施方案中，种植塔50可各自由卡扣在一起以形成一个结构的三个挤制件组成。如所展示，种植塔50可为双面水栽塔，其中塔体103包含界定第一塔腔54a及第二塔腔54b的中心壁56。图4b提供实例性双面、多件式水栽种植塔50的透视图，其中每一前面板101以铰链方式耦接到塔体103。在图4b中，每一前面板101处于闭合位置中。塔腔54a、54b的横截面可在1.5英寸
×
1.5英寸到3英寸
×
3英寸的范围内，其中术语“塔腔”是指在塔体内且在塔面板后面的区。种植塔50的壁厚可在0.065英寸到0.075英寸的范围内。双面水栽塔(例如图4a及4b中所展示)具有两个背对背腔54a及54b，每一背对背腔优选地在所注大小范围内。在所展示配置中，种植塔50可包含：(i)第一v形凹槽58a，其沿着塔体103的第一侧的长度延长，其中所述第一v形凹槽居中于第一塔腔与第二塔腔之间；及(ii)第二v形凹槽58b，其沿着塔体103的第二侧的长度延长，其中所述第二v形凹槽居中于第一塔腔与第二塔腔之间。v形凹槽58a、58b可促进中央处理系统30中的站中的一或多者对塔50的对位、对准及/或馈送。第15/968,425号美国申请案揭示有关可用于本发明的实施例中的塔的构造及使用的额外细节。v形凹槽58a、58b的另一属性是其有效地使中心壁56变窄以促成水性营养液在植物的根所在位置的中心流
动。其它实施方案是可能的。例如，种植塔50可经形成为单体式、单次挤制，其中侧壁处的材料挠曲以提供铰链且允许敞开腔以进行清洁。2019年9月20日申请的出于所有目的而以引用的方式并入本文中的第16/577,322号美国专利揭示通过单次挤制形成的实例种植塔50。
67.如图4c及4d说明，种植塔50可各自包含与兼容的穴盘支架158一起使用的多个切口105，例如各自在2018年3月2日申请的第15/910,308号、第15/910,445号及第15/910,796号共同转让及共同待决的美国专利申请案中的任一者中所揭示的穴盘支架，所述专利申请案的揭示内容出于任何及所有目的而并入本文中。如所展示，穴盘支架158可相对于前面板101及种植塔50的垂直轴定向成45度角。然而，应理解，本技术案中所揭示的塔设计不限于与这个特定穴盘支架或定向一起使用，相反，本文中所揭示的塔可与任何适当大小及/或定向的穴盘支架一起使用。因而，切口105仅意味着说明而不限制本塔设计且应理解，本发明同样适用于具有其它切口设计的塔。穴盘支架158可经超声焊接、结合或以其它方式附接到塔面101。
68.铰链式前面板的使用简化种植塔的制造，以及一般来说简化塔维护及特定来说简化塔清洁。例如，为了清洁种植塔50，面板101从主体103敞开以允许容易地接达主体腔54a或54b。在清洁之后，闭合面板101。由于所述面板在整个清洁过程中保持附接到塔体103，因此更容易维持零件对准且确保每一面板与适当塔体恰当地相关联，且假设是双面塔体，那么每一面板101与特定塔体103的适当侧恰当地相关联。另外，如果在面板101处于敞开位置中的情况下执行栽培及/或收割操作，那么对于双面配置，两个面板可为敞开的且同时被栽培及/或被收割，因此消除栽培及/或收割一侧且接着旋转塔并栽培及/或收割另一侧的步骤。在其它实施例中，在面板101处于闭合位置中的情况下执行栽培及/或收割操作。
69.其它实施方案是可能的。例如，种植塔50可包括任何塔体，所述塔体包含从塔面(塔的一部分或个别部分或者整个塔长度)延伸到塔内部中的一定体积的介质或芯吸介质。例如，以引用方式并入本文中的第8,327,582号美国专利揭示一种种植管，所述种植管具有从所述管的面延伸的槽及容纳在所述管中的种植介质。其中所说明的管可被修改为在其顶部处包含钩52且在相对面上具有槽，或在单个面上具有一个槽。
70.垂直塔输送系统
71.图5a说明垂直塔输送系统200中的种植线202的一部分。在一个实施方案中，垂直塔输送系统200包含平行布置的多个种植线202。如上文所论述，自动装载及卸载机构45、47可在自动控制系统下从种植线202选择性地装载及卸载种植塔50。如图5a展示，每一种植线202支撑多个种植塔50。在一个实施方案中，出于支撑目的，可通过托架将种植线202安装到种植结构的顶板(或其它支撑件)。钩52钩入种植塔50且将种植塔50附接到种植线202，由此随着所述塔平移通过垂直塔输送系统200而在垂直定向中支撑所述塔。输送机构移动附接到相应种植线202的塔50。
72.图10说明根据本发明的一个可能实施方案的种植线202的横截面或挤制轮廓。种植线202可为铝挤制件。种植线202的挤制轮廓的底部区段包含面向上凹槽1002。如图9展示，种植塔50的钩52包含主体53及接合凹槽1002的对应构件58，如图5a及8中所展示。这些钩允许种植塔50钩入凹槽1002且沿着种植线202滑动，如下文所论述。相反，可从种植线202手动地从种植塔50脱钩且移出生产。如果种植塔50中的作物患病，那么这种能力可能是必需的，使得其不会感染其它塔。在一个可能实施方案中，凹槽1002的宽度(例如，13mm)是两
个不同因素之间的优化。首先，凹槽越窄，结合速率越有利且种植塔钩52越不可能结合。相反，凹槽越宽，由于具有更大接触面，种植塔钩的磨损越慢。类似地，凹槽的深度(例如10mm)可能是空间节省与塔钩意外掉落之间的优化。
73.钩52可为射出成型的塑料零件。在一个实施方案中，塑料可为聚氯乙烯(pvc)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)或乙酰均聚物(例如，杜邦公司出售的)。钩52可经溶剂结合到种植塔50的顶部及/或使用铆钉或其它机械紧固件来附接。座落在种植线202的矩形凹槽1002中的凹槽接合构件58可为单独零件或与钩52一体地形成。如果是单独的，那么这个零件可由具有比所述钩的其余部分更低的摩擦及更好的耐磨性的不同材料制成，例如超高分子量聚乙烯或乙缩醛。为了保持低组装成本，这个单独零件可卡扣到钩52的主体上。替代地，所述单独零件也包覆成型到钩52的主体上。
74.如图6及10说明，种植线202的挤制轮廓的顶部区段含有面向下的t形槽1004。线性导向滑架610(下文所描述)座落在t形槽1004内。t形槽1004的中心部分可凹入以提供与可从滑架610突出的螺钉或包覆成型插入件的间隙。每一种植线202可由数个单独制造的区段组装而成。在一个实施方案中，种植线202的区段当前建模为6米长度。较长区段减少结合部的数目，但更容易受热膨胀问题影响且可能显著地增加装运成本。未由附图捕获的额外特征包含不连续的安装孔以将种植线202附接到顶板结构且附接灌溉线。t形槽1004的中断也可被加工到输送机主体中。这些中断允许移除线性导向滑架610而不必将其一路滑出种植线202的末端。
75.在种植线202的两个区段之间的结合部处，块612可位于两个输送机主体的t形槽1004中。这个块用于对准两个种植线区段，使得种植塔50可在其之间平滑地滑动。用于对准种植线202的区段的替代方法包含使用装配到所述区段的挤制轮廓中的定位销孔中的定位销。块612可经由固定螺钉夹紧到种植线区段中的一者，使得种植线区段仍可聚到一起且由于热膨胀而分开。基于相对严格的公差及所需的少量材料，可加工这些块。青铜由于其强度、耐腐蚀性及耐磨性而可用作此类块的材料。
76.在一个实施方案中，垂直塔输送系统200利用往复式线性棘轮及棘爪结构(后文中称为“往复式凸轮结构或机构”)以沿着种植线202的路径区段202a、202b移动种植塔50。在一个实施方案中，每一路径区段202a、202b包含单独的往复式凸轮结构及相关联致动器。图5a、6及7说明可用于跨种植线202移动种植塔50的一个可能的往复式凸轮机构。棘爪或“凸轮”602沿着种植线202物理地推动种植塔50。凸轮602经附接到凸轮通道604(参见下文)且绕一个轴旋转。在前进冲程上，所述旋转受凸轮通道604的顶部限制，从而致使凸轮602向前推动种植塔50。在储备或后退冲程上，所述旋转不受约束，由此允许凸轮逐渐升高到种植塔50的顶部上方。以这种方式，凸轮机构可来回行进相对短距离，但种植塔50始终沿着种植线202的整个长度向前前进。在一个实施方案中，控制系统控制每一种植线202的往复式凸轮机构的操作以根据经编程的种植序列来移动种植塔50。在移动周期之间，致动器及往复式凸轮机构保持闲置。
77.凸轮602的枢轴点及附接到凸轮通道604的构件由结合柱606及六角头螺栓608组成；替代地，可使用止动u形夹销。六角头螺栓608经定位在凸轮通道604的内侧上，其中不存在轴向方向上的工具接达。作为六角头，其可用扳手径向地接达以便移除。鉴于全规模农场所需的大量凸轮，例如射出成型的大批量制造工艺是适合的。abs鉴于其刚度及相对低成本
是适合材料。对应种植线202的所有凸轮602经附接到凸轮通道604。当连接到致动器时，这个共同梁结构允许所有凸轮602一致地来回行进。在一个实施方案中，凸轮通道604的结构是由金属片构成的面向下的u形通道。凸轮通道604的面向下壁中的孔使用结合柱606为凸轮602提供安装点。
78.在一个实施方案中，凸轮通道604的孔以12.7mm间隔隔开。因此，凸轮602可以12.7mm的任意整数倍相对于彼此隔开，从而仅用一个凸轮通道允许可变种植塔间距。凸轮通道604的基部在前进冲程期间限制凸轮的旋转。凸轮通道604的所有自由度(除在轴向方向上的平移之外)受安装到凸轮通道604的基部且座落在种植线202的t形槽1004中的线性导向滑架610(下文所描述)约束。凸轮通道604可由单独地形成的区段(例如6米长的区段)组装而成。较长区段减少结合部的数目，但可能显著地增加装运成本。热膨胀通常不是问题，因为凸轮通道仅在连接到致动器的末端处固定。鉴于所需的简单轮廓、薄壁厚及长的长度，金属片轧制是用于凸轮通道的适合制造工艺。镀锌钢是用于这个应用的适合材料。
79.线性导向滑架610经螺接到凸轮通道604的基部且座落在种植线202的t形槽1004内。在一些实施方案中，凸轮通道的每6米区段使用一个滑架610。滑架610可为射出成型塑料以获得低摩擦及耐磨性。螺栓通过拧入包覆成型的螺纹插入件而将滑架610附接到凸轮通道604。如果移除选定凸轮602，那么这些螺栓是可接达的，使得可将凸轮通道604的区段从滑架卸下并移除。
80.凸轮通道604的区段在每一接头处用成对连接器616接合在一起；替代地，可使用止动u形夹销。连接器616可为具有以20mm间距(与凸轮通道604相同的孔间距)加工的孔的镀锌钢条。肩螺栓618穿过外部连接器中的孔，穿过凸轮通道604，且拧入内部连接器中的孔中。如果肩螺栓落在与凸轮602相同的位置中，那么其可取代结合柱而被使用。肩螺栓618的头是可接达的，使得可移除连接器及凸轮通道的区段。
81.在一个实施方案中，凸轮通道604附接到线性致动器，所述线性致动器在前进及后退冲程中进行操作。适合线性致动器可为由弗吉尼亚州雷德福的汤姆森公司提供的t13-b4010ms053-62致动器；然而，本文中所描述的往复式凸轮机构可用多种不同致动器来操作。线性致动器可在种植线202的卸载端而非装载端处附接到凸轮通道604。在此配置中，当在致动器的前进冲程(其拉动凸轮通道604)期间由塔50装载时，凸轮通道604处于张力下，这降低屈曲的风险。图7a说明根据本发明的一个实施方案的往复式凸轮机构的操作。在步骤a中，线性致动器已完成整个后退冲程；如图7a说明，一或多个凸轮602可逐渐升高到种植塔50的钩52上方。图7a的步骤b说明在前进冲程结束时凸轮通道604及凸轮602的位置。在前进冲程期间，凸轮602接合对应种植塔50且如所展示般沿着种植线202在前进方向上移动对应种植塔50。图7a的步骤c说明可如何将新种植塔50(塔0)插入到种植线202上及可如何移除最后一个塔(塔9)。步骤d说明凸轮602如何在后退冲程期间以与步骤a相同的方式逐渐升高到种植塔50上方。这个往复式凸轮机构的基本原理是来自所述致动器的相对短冲程的往复式运动在一个方向上沿着种植线202的整个长度运输塔50。更具体来说，在前进冲程上，种植线202上的所有种植塔50被向前推动一个位置。在后退冲程上，凸轮602逐渐升高到后一个位置的相邻塔上方；种植塔保持在同一位置中。如所展示，当种植线202为满时，可在线性致动器的每一前进冲程之后装载新种植塔且卸载最后一个塔。在一些实施方案中，钩52的顶部部分(在凸轮推动的部分)稍窄于种植塔50的宽度。因此，当种植塔50彼此紧邻间隔
时，凸轮602仍可与钩52接合。图7a展示用于教学目的的9个种植塔。种植线202可经配置为相当长(例如，40米)，从而允许种植线202上的更大数目的(例如400到450个)塔50。其它实施方案是可能的。例如，最小塔间距可被设置为等于或稍大于种植塔50的横向距离的两倍以允许在每一周期中将一个以上种植塔50装载到种植线202上。
82.又进一步，如图7a中所展示，沿着凸轮通道604的凸轮602的间距可经布置以实现沿着种植线202的一维植物转位。换句话说，往复式凸轮机构的凸轮602可经配置使得塔50之间的间距随着其沿着种植线202行进而增加。例如，凸轮602之间的间距可从种植线202的开端处的最小间距逐渐增加到种植线202的末端处的最大间距。这对于在植物生长时将植物隔开以增加光截获并提供间距，且通过可变间距或转位来增加种植室20及相关联组件(例如照明)的有效使用可能是有用的。在一个实施方案中，线性致动器的前进及后退冲程距离等于(或稍大于)最大塔间距。在线性致动器的后退冲程期间，种植线202的开端处的凸轮602可逐渐升高到且越过种植塔50。在前进冲程上，此类凸轮602可在接合塔之前行进相应距离，而沿着种植线202定位成更远的凸轮可在接合塔之前行进较短距离或基本上立即接合。在此布置中，最大塔间距无法大于最小塔间距的两倍；否则，凸轮602可逐渐升高到两个或更多个种植塔50上方及接合两个或更多个种植塔50。如果期望更大的最大塔间距，那么可使用膨胀接头，如图7b中所说明。膨胀接头允许凸轮通道604的前区段在凸轮通道604的后端之前开始行进，由此实现长冲程。特定来说，如图7b展示，膨胀接头710可附接到凸轮通道604的区段604a及604b。在初始位置(702)中，膨胀接头710是收缩的。在前进冲程(704)开始时，凸轮通道604的前区段604a向前移动(随着致动器拉动凸轮通道604)，而后区段604b保持静止。一旦螺栓在膨胀接头710上降至最低点(706)，凸轮通道604的后区段604便也开始向前移动。在后退冲程(708)上，膨胀接头710收缩到其初始位置。
83.可采用用于移动垂直种植塔50的其它实施方案。例如，可采用导螺杆机构。在此实施方案中，导螺杆的螺纹接合安置在种植线202上的钩52且随着轴件旋转而移动种植塔50。螺纹的螺距可变动以实现一维植物转位。在另一实施方案中，带式输送机包含沿着所述带的桨叶，可用于沿着种植线202移动种植塔50。在此实施方案中，沿着种植线202布置一系列带式输送机，其中每一带式输送机在桨叶当中包含不同间距距离以实现一维植物转位。在又其它实施方案中，积放式输送机可用于沿着种植线202移动种植塔50。又进一步，尽管各个图中所说明的种植线202与地面水平，但是种植线202可相对于塔行进方向向下或向上倾斜成小角度。又进一步，虽然上文所描述的种植线202进行操作以在单个方向上输送种植塔，但是种植线202可经配置为包含多个区段，其中每一区段经定向在不同方向上。例如，两个区段可彼此垂直。在其它实施方案中，两个区段可彼此平行地延长，但是具有相反的行进方向。
84.灌溉与水性营养物供应
85.图8说明可如何将灌溉线802附接到种植线202以随着种植塔50平移通过垂直塔输送系统200而将水性营养液供应给安置在种植塔50中的作物。在一个实施方案中，灌溉线802是加压线，其中随着塔50每一移动周期沿着种植线202前进，隔开的孔经安置在塔50的预期位置处。例如，灌溉线802可为具有1.5英寸内径的pvc管及具有0.125英寸直径的孔。灌溉线802跨种植线202的整个长度的长度可为近似40米。为了确保跨整个线的足够压力，灌溉线802可分成更短区段，每一区段经连接到歧管，使得压降降低。
86.如图8展示，漏斗结构902从灌溉线802收集水性营养液且将水性营养液分配到种植塔50的(若干)腔54a、54b，如下文更详细地论述。图9及11a说明漏斗结构902可经集成到钩52中。例如，漏斗结构902可包含收集器910、第一及第二通道912以及第一及第二槽920。如图9说明，所述钩的凹槽接合构件58可经安置在总体钩结构的中心线处。漏斗结构902可包含与收集器910相对地向下且在中心线的相对侧上延伸的凸缘区段906。第一及第二通道的出口基本上定向成与凸缘区段906的相对侧相邻且在所述相对侧处，如所展示。凸缘区段906与种植塔50的中心壁56对位以使钩52居中且提供额外位点来将钩52附着或以其它方式附接到种植塔50。换句话说，当将钩52插入到种植塔50的顶部中时，中心壁56经安置在凸缘区段906之间。在所展示实施方案中，收集器910从钩52的主体53侧向地延伸。
87.如图11b展示，漏斗结构902包含收集器910，所述收集器910收集营养液且通过通道912将所述营养液均匀地分配到塔的内腔54a及54b。通道912经配置以在中心壁56附近分配水性营养液且在穴盘支架158的末端上方及预期栽培作物的根的位置处分配到每一腔54a、54b的中心后部。如图11c说明，在一个实施方案中，漏斗结构902包含促成营养液均匀地分配到两个通道912的槽920。为了使营养液到达通道912，营养液必须流过槽920中的一者。每一槽920可具有v状配置，其中槽开口的宽度随着其从收集器910的基本上平坦的底表面922延伸而增加。例如，每一槽920可在底表面922处具有1毫米的宽度。槽920的高度可在25毫米的高度上增加到5毫米。槽920的配置致使通过灌溉线802以足够流速供应的营养液累积在收集器910中，这与直接流到特定通道912相反，且流过槽920以促成营养液均匀地分配到两个通道912。
88.在操作中，灌溉线802将水性营养液提供到漏斗结构902，所述漏斗结构902将水均匀地分配到种植塔50的相应腔54a、54b。从漏斗结构902供应的水性营养液随着其向下滴流而灌溉容纳在相应穴盘容器158中的作物。在一个实施方案中，安置在每一种植线202下方的排水槽从种植塔50收集过量水以进行再循环。
89.其它实施方案是可能的。例如，漏斗结构可配置有单独地操作以将水性营养液分配到种植塔50的对应腔54a、54b的两个单独收集器。在此配置中，灌溉供应线可经配置具有用于每一收集器的一个孔。在其它实施方案中，塔可仅包含单个腔且仅在塔的单个面101上包含穴盘容器。此配置仍要求使用将水性营养液引导到塔腔的所要部分的漏斗结构，但是消除对单独收集器或促进均匀分配的其它结构的需要。
90.自动拾取及搁置站
91.如上文所论述，中央处理系统30的站以水平定向操作种植塔50，而垂直塔输送系统200在种植环境20中以垂直定向输送种植塔。在一个实施方案中，自动拾取站43及相关联控制逻辑可操作以从装载位置可释放地抓握水平种植塔，将所述塔旋转到垂直定向且将所述塔附接到转移站以插入到种植环境20的选定种植线202中。在种植环境20的另一末端上，自动搁置站41及相关联控制逻辑可操作以可释放地抓握垂直定向种植塔50及从缓冲位置移动垂直定向种植塔50，将所述种植塔50旋转到水平定向且将其放置在输送系统上以供中央处理系统30的一或多个站处理。例如，自动搁置站41可将种植塔50放置在输送系统上以装载到收割机站32中。自动搁置站41及拾取站43可各自包括六自由度(六轴)机器人臂，例如fanuc机器人。站41及43还可包含用于在相对末端处可释放地抓握种植塔50的末端执行器。
92.图14说明根据本发明的一个实施方案的自动搁置站41。如所展示，自动搁置站41包含机器人1402及末端执行器1450。可为积放式输送机的卸载转移输送机构45从种植环境20递送种植塔50。在一个实施方案中，卸载转移输送机构45的缓冲轨道区段1406延伸穿过种植环境20中的垂直槽1408，从而允许机构45将附接到滑架1202的种植塔50输送到种植环境20之外且朝向拾取位置1404输送。卸载转移输送机构45可使用受控止挡叶片来将滑架1202止挡在拾取位置1404处。卸载转移输送机构45可包含防回滚机构，从而将滑架1202限位在止挡叶片与防回滚机构之间。
93.如图12说明，接纳器1204可经附接到转环机构1210，从而允许种植塔50在附接到滑架1202时的旋转以在卸载转移输送机构45中更紧密地缓冲及/或促进装载或卸载种植塔50的正确定向。在一些实施方案中，对于搁置位置及拾取位置1404，种植塔50可经定向使得钩52背对自动搁置及拾取站41、43以易于将塔转入/转出转环式滑架接纳器1204。钩52可静置在滑架1202的接纳器1204中的凹槽中。接纳器1204还可具有闩锁1206，所述闩锁1206在种植塔50的任一侧上闭合以防止种植塔50在与转移输送相关联的加速或减速期间滑落。
94.图16说明根据本发明的一个实施方案的提供用于在相对末端处可释放地抓握种植塔50的气压抓握解决方案的末端执行器1450。末端执行器1450可包含梁1602及用于附接到机器人(例如机器人臂1402)的安装板1610。顶部夹持器组合件1604及底部夹持器组合件1606经附接到梁1602的相对末端。末端执行器1450还可包含支撑臂1608以在保持于水平定向时支撑种植塔50。例如，从梁1602的中央区段延伸的支撑臂1608减轻塔偏转。支撑臂1608可与任一夹持器组合件1604、1606隔开约1.6米，且可从塔面名义上偏移30mm，从而在支撑臂1608抓住所述塔之前允许塔偏转30mm。
95.如图17a及17b中所展示，底部夹持器组合件1606可包含板1702，所述板1702从梁1602的末端垂直地延伸且各自具有界定臂1708a及1708b的切口区段1704。气压缸机构1706(例如由smc pneumatics出售的名称为mgpm40-40z的导向气压缸)附接到板1702的臂1708a。臂1708b可包含突起1712，所述突起1712在种植塔50被抓握在种植塔50的凹槽58b中时接合所述凹槽58b以将种植塔50定位于夹持器组合件1606中及/或防止滑移。在所展示实施方案中，夹持器组合件1606像龙虾爪一样操作——即，所述夹持器的一侧(气压缸机构1706)移动，而另一侧(臂1708b)保持静止。在夹持器组合件1606的静止侧上，气压缸机构1706将种植塔50驱动到臂1708中，从而使塔50与突起1712对位。种植塔50与臂1708b及气压缸机构1706之间的摩擦在自动搁置或拾取站41、43的操作期间将塔50保持在适当位置。为了抓握种植塔50，气压缸机构1706可延伸。在此实施方案中，在涉及种植塔50的转移操作期间，气压缸机构1706缩回到释放位置。在一个实施方案中，气压缸机构1706的螺线管是中心闭合的，其中无论是延伸还是缩回，即便在丧失气压的情况下阀也锁定。在此实施方案中，气压的丧失将不会引起种植塔50在气压缸机构1706延伸的同时从末端执行器1450掉落。
96.在一个实施方案中，顶部夹持器组合件1604本质上是底部夹持器组合件1606的镜像，因为其包含相同组件且以上文所描述的相同方式操作。在一个实施方案中，掣子板1718可仅附接到底部夹持器组合件1606。在夹持器组合件发生故障或种植塔50滑移的情况下，掣子板1718可用作安全掣子。其它实施方案是可能的。例如，夹持器组合件可为平行夹持器组合件，其中每一夹持器的两个相对臂在被致动时移动以抓握种植塔50。
97.机器人1402可为6轴机器人臂，其包含基部、附接到基部的下臂、附接到下臂的上
臂及安置在上臂的末端与末端执行器1450之间的腕部机构。例如，机器人1402可1)绕其基部旋转；2)旋转下臂以向前及向后延伸；3)相对于下臂向上及向下旋转上臂；4)以圆周运动旋转上臂及所附接腕部机构；5)向上及向下倾斜附接到上臂的末端的腕部机构；及/或6)顺时针或逆时针旋转腕部机构。然而，对末端执行器1450(及/或其它元件，例如输送机构等)的修改可容许不同类型的机器人及机构，以及具有更少移动轴的机器人的使用。如图18说明，机器人1402可为落地安装的且安装在底座上。机器人1402的输入可包含电源、到控制系统的数据连接及将气压缸机构1706连接到加压空气供应器的空气管线。在气压缸机构1706上，可使用传感器来检测气压缸何时处于其敞开状态或其闭合状态。控制系统可执行一或多个程序或子例程以控制机器人1402的操作以实现将种植塔50从种植环境20输送到中央处理系统20。
98.当种植塔50在卸载转移输送机构45中加速/减速时，种植塔50可稍微摆动。图18及19说明塔约束机构1902，所述塔约束机构1902用以在自动搁置站41的搁置操作期间停止可能的摆动且准确地定位种植塔50。在所展示实施方案中，机构1902是落地安装单元，其包含导向气压缸1904及托架组合件，所述托架组合件包含引导塔50的导向板1906及抓住种植塔50的底部的托架臂1908，从而依微小角度保持种植塔50以更好地实现将种植塔50与底部夹持器组合件1606对位。控制系统可控制机构1902的操作以接合种植塔50的底部，由此针对夹持器组合件1606将种植塔50保持在适当位置。
99.搁置操作的结束状态是使种植塔50尽可能居中搁放在收割机馈入输送机1420的突起2004上。在一个实施方案中，种植塔50经定向使得钩52指向收割机站32，且在具有铰链式侧壁的实施方案中，且铰接侧朝下。根据本发明的一个可能实施方案，下文概述机器人1402的控制器可在搁置操作期间执行的决策步骤。
100.搁置程序描述
101.机器人控制器的主程序可如下般工作：
102.·
与中央处理系统30相关联的控制系统可激活机器人控制器的主程序。
103.●
在主程序内，机器人控制器可检查机器人1402是否处于其原位置中。
104.·
如果机器人1402未处于其原位置中，那么其进入其原程序以移动到原位置。
105.·
接着，主程序调用重置i/o程序以将机器人1402上的所有i/o参数重置为默认值。
106.·
接下来，主程序运行与中央处理控制器的交握程序以确保种植塔50存在于拾取位置1404处且准备好被拾取。
107.●
主程序可运行进入区带程序以指示其即将进入转移输送区带。
108.·
主程序可运行拾取塔程序以抓握种植塔50且将其从滑架1202提离。
109.●
接着，主程序可调用退出区带程序以指示其已离开转移输送区带。
110.·
接下来，主程序运行与中央处理控制器的交握程序以检查收割机馈入输送机1420是否清空且处于适当位置以接纳种植塔50。
111.·
接着，主程序可运行进入区带程序以指示其即将进入收割机馈入输送机区带。
112.·
主程序运行放置塔程序以移动经拾取塔且将其放置到馈入输送机1420上。
113.·
接着，主程序调用退出区带程序以指示其已离开收割机馈入输送机区带。
114.·
接着，可运行原程序以使机器人1402返回到其原位置。
115.·
最后，主程序可运行与中央处理控制器的交握程序以指示机器人1402已返回到其原位置且准备好拾取下一种植塔50。
116.拾取塔程序可如下般工作：
117.·
机器人1402检查以确保夹持器1604、1606处于敞开位置中。如果夹持器未敞开，那么机器人1402将发出警报。
118.·
接着，机器人1402可开始径直向前移动，这将把末端执行器1450推入塔面，使得种植塔完全抵靠在夹持器1604、1606的后壁安放。
119.·
接着，机器人1402可向侧面移动以将刚性指状件1712推抵塔壁以接合凹槽58b。
120.·
机器人1402可激活机器人输出以闭合夹持器1604、1606。
121.·
机器人1402可能等待直到传感器指示夹持器1604、1606闭合。如果机器人1402等待太长时间，那么机器人1402可发出警报。
122.●
一旦夹持被确认，机器人1402接着便可垂直地移动以将种植塔50从接纳器1204提离。
123.·
接下来，机器人1402接着可从拾取位置1404撤回。
124.放置塔程序可如下般工作：
125.·
机器人1402可移动通过充当中间点的两个路径点以在运动期间恰当地对准种植塔50。
126.·
机器人1402继续将末端执行器1450及种植塔50定位在收割机馈入输送机1450的中心的正上方，使得所述塔处于正确定向(例如，向下铰接在刚性指状件上，
127.钩52朝向收割机站32)。
128.·
一旦输送机位置被确认，机器人1402接着便可激活输出以敞开夹持器1604、1606，使得种植塔50刚好静置在刚性指状件1712及支撑臂1608上。
129.·
机器人1402可能等待直到传感器指示夹持器1604、1606已敞开。如果机器人1402等待太长时间，那么机器人1402可发出警报。
130.●
在释放夹持器1604、1606之后，机器人1402接着可垂直地向下移动。在向下途中，收割机馈入输送机1420的突起2004承受种植塔50的重量且末端执行器1450的刚性指状件1712及支撑臂1608最终在种植塔下方且不接触。
131.·
最后，机器人1402接着可将末端执行器1450拉向机器人1402，远离收割机馈入输送机1420，且将末端执行器1450的刚性指状件1712从种植塔50下方滑出。
132.图15a及15b说明根据本发明的一个实施方案的自动拾取站43。如所展示，自动拾取站43包含机器人1502及拾取输送机1504。与自动搁置站41类似，机器人1502包含用于可释放地抓握种植塔50的末端执行器1550。在一个实施方案中，末端执行器1550与附接到自动搁置站41的机器人1402的末端执行器1450基本上相同。在一个实施方案中，末端执行器1550可省略支撑臂1608。如本文中所描述，使用末端执行器1550，机器人1502可抓握静置在拾取输送机1504上的种植塔50，将种植塔50旋转到垂直定向且将种植塔50附接到装载转移输送机构47的滑架1202。如上文所论述，装载转移输送机构47(其可包含是积放式输送机)将种植塔50递送到种植环境20。在一个实施方案中，装载转移输送机构47的缓冲轨道区段1522延伸穿过种植环境20中的垂直槽，从而允许机构47将附接到滑架1202的种植塔50从停止位置1520输送到种植环境20中。装载转移输送机构47可使用受控止挡叶片来将滑架1202
止挡在停止位置1520处。装载转移输送机构47可包含防回滚机构，从而将滑架1202限位在止挡叶片与防回滚机构之间。
133.根据本发明的一个可能实施方案，下文概述机器人1502的控制器可在拾取操作期间执行的决策步骤。
134.拾取程序描述
135.机器人控制器的主程序对于机器人1502可如下般工作：
136.●
中央处理控制器可激活主程序。
137.·
在主程序内，机器人1502控制器将检查机器人1502是否处于其原位置中。
138.·
如果机器人1502未处于其原位置中，那么机器人1502将进入其原程序以移动到机器人1502的原位置。
139.·
接着，主程序可调用重置io程序以将机器人1502上的i/o值重置为其默认值。
140.·
接下来，主程序可运行与中央处理控制器的交握程序以请求指示哪一站(拾取输送机1504或移栽机转移输送机2111)使种植塔50准备好进行拾取的决策代码。
141.·
主程序可基于上方决策代码运行进入区带程序以指示其即将进入拾取位置。
142.●
接着，主程序可基于上方决策代码运行拾取塔程序以抓取塔且将其从经指定输送机提起。
143.·
接着，主程序可基于上方决策代码调用退出区带程序以指示其已离开拾取位置。
144.·
接下来，主程序可运行与中央处理控制器的交握程序以检查装载转移输送机构47是否使滑架1202处于适当位置中且准备好接纳种植塔50。
145.·
接着，主程序可运行进入区带程序以指示其即将进入转移输送区带。
146.●
主程序可运行放置塔程序以移动经拾取种植塔且将其放置到滑架1202的接纳器1204上。
147.·
接着，主程序可调用退出区带程序以指示其已离开转移输送区带。
148.·
接着，机器人1502运行转到主程序以使机器人1502返回到其原位置。
149.·
最后，主程序可运行与中央处理控制器的交握程序以指示机器人1502已返回到其原位置且准备好拾取下一种植塔50。
150.拾取塔程序可如下般工作：
151.·
机器人1502可检查以确保夹持器处于敞开位置中。如果其未敞开，那么机器人1502将发出警报。
152.·
如果决策位置决定为移栽机转移输送机2111，那么机器人1502将垂直地移动以与移栽机转移输送机2111上的种植塔50对准。
153.·
接着，机器人1502可开始径直向前移动以将末端执行器1550推入塔面，使得种植塔50完全抵靠夹持器的后壁安放。
154.·
机器人1502向上移动以提起种植塔50以将所述塔静置在夹持器的刚性指状件上。
155.·
接着，机器人1502可激活机器人1502输出以闭合夹持器。
156.·
机器人1502可能等待直至传感器指示夹持器已闭合。如果机器人1502等待太长时间，那么机器人1502将发出警报。
157.·
一旦夹持被确认，机器人1502便垂直地移动且从拾取输送机1504或移栽机转移输送机2111撤回。
158.放置塔程序可如下般工作：
159.·
机器人1502可移动通过充当中间点的两个路径点以在运动期间恰当地对准种植塔50。
160.·
机器人1502继续定位末端执行器1550及种植塔50以与滑架1202的接纳器1204对齐。
161.●
接着，机器人1502可向前移动到点1520，这将使塔钩52定位在接纳器1204中的通道上方。
162.·
接着，机器人1502可向下移动，这将使塔钩52定位到接纳器1204的通道上方稍高处(例如，约10毫米)。
163.●
机器人1502可激活输出以敞开夹持器，使得塔50的钩52落入接纳器1204的通道中。
164.·
机器人1502可能等待直至传感器指示夹持器已敞开。如果机器人1502等待太长时间，那么机器人1502将发出警报。
165.·
一旦释放夹持器，机器人1502便可径直向后移离塔。
166.中央处理系统
167.如上文所论述，中央处理系统30可包含收割机站32、清洗站34及移栽机站36。中央处理系统30还可包含一或多个输送机以将种植塔50转移到给定站或从给定站转移塔。例如，中央处理系统30可包含收割机馈出输送机2102、清洗机馈入输送机2104、清洗机馈出输送机2106、移栽机馈入输送机2108及移栽机馈出输送机2110。这些输送机可为经调适以输送水平地搁放在其上的种植塔50的带式或辊式输送机。如本文中所描述，中央处理系统30还可包含用于识别种植塔50的一或多个传感器以及用于协调且控制各个站及输送机的操作的一或多个控制器。
168.图21说明中央处理系统30的实例处理路径。如上文所论述，机器人拾取站41可将具有成熟作物的种植塔50降低到收割机馈入输送机1420上，所述收割机馈入输送机1420将种植塔50输送到收割机站32。图20说明根据本发明的一个实施方案的收割机馈入输送机1420。收割机馈入输送机1420可为具有带2002的带式输送机，所述带2002包含从带2002向外延伸的突起2004。突起2004在带2002与从种植塔50延伸的作物之间提供间隙，从而帮助避免或减少对作物的损害。在一个实施方案中，突起2004的大小可在种植塔50的长度处周期性地变动。例如，突起2004a可经配置以接合种植塔50的末端；顶部突起2004d可接合种植塔50的相对末端；且中间突起2004b、c可经定位以在侧面处接触种植塔50，其中突起2004b、c的长度较低且当种植塔50偏转超出阈值量时接合所述塔。如图20中所展示，带2002的长度可经配置以针对带2002的每一全行进循环为种植塔50提供两个移动循环。然而，在其它实施方案中，所有突起2004在长度上是均匀的。
169.如图21展示，收割机馈出输送机2102从收割机站32输送经处理的种植塔50。在所展示实施方案中，中央处理系统30经配置以处置两种类型的种植塔：“再次切割”及“最终切割”。如本文中所使用，“再次切割”塔是指已由收割机站32处理(即，已从种植在种植塔50中的植物收割作物，但是(若干)植物的根结构保持在原位)且将要重新插入在种植环境20中
以使作物再次生长的种植塔50。如本文中所使用，“最终切割”塔是指其中收割作物且其中种植塔50将要被清除根结构及种植培养基并重新种植的种植塔50。再次切割及最终切割种植塔50可采取通过中央处理系统30的不同处理路径。为了促进种植塔50的路线排定，中央处理系统30在各个位置处包含传感器(例如，rfid、条形码或红外线)以跟踪种植塔50。由中央处理系统30的控制器实施的控制逻辑跟踪给定种植塔50是再次切割还是最终切割种植塔且引起各种输送机相应地将此类种植塔排定路线。例如，传感器可定位于拾取位置1404及/或收割机馈入输送机1420，以及其它位置处。可控制本文中所描述的各种输送机以沿着中央处理系统30的不同处理路径将经识别种植塔50排定路线。如图21中所展示，再次切割输送机2112朝向自动拾取站43的工作范围(work envelope)运输再次切割种植塔50以插入到种植环境20中。再次切割输送机2112可由单个累积输送机或一系列输送机组成。再次切割输送机2112可将种植塔50输送到拾取输送机1504。在一个实施方案中，拾取输送机1504经配置以容纳到达种植塔50下方的自动拾取站43的末端执行器1450。容纳末端执行器1450的方法包含使用比种植塔50更短的输送机区段或使用在两个末端处成角度的输送机，如图22中所展示。
170.另一方面，最终切割种植塔50在重新进入种植环境20之前行进通过收割机站32、清洗站34及移栽机36。参考图21，可将经收割种植塔50从收割机馈出输送机2102转移到清洗机转移输送机2103。清洗机转移输送机2103将所述种植塔移动到清洗机馈入输送机2104上，所述清洗机馈入输送机2104将种植塔50馈送到清洗站34。在一个实施方案中，气压滑动件可将种植塔50从收割机馈出输送机2102推动到清洗机转移输送机2103。清洗机转移输送机2103可为将拖绳转移到清洗机馈入输送机2104的三线式输送机。额外推动器缸可将种植塔50推离清洗机转移输送机2103且推动到清洗机馈入输送机2104上。种植塔50在清洗机馈出输送机2106上退出清洗站34且通过推动机构被转移到移栽机馈入输送机2108。接着，在移栽机站46中处理经清洁种植塔50，所述移栽机站46将幼苗插入到所述种植塔的种植位点53中。移栽机馈出输送机2110将种植塔50转移到最终转移输送机2111，所述最终转移输送机2111将种植塔50输送到自动拾取站43的工作范围。
171.移栽机站
172.在一个实施方案中，移栽机站36包含自动机构以将控根穴盘投入到种植塔50的种植位点53中。在一个实施方案中，移栽机站36接收含有包含将要移栽到种植塔50的穴盘支架158中的幼苗的控根穴盘的穴盘托盘。在一个实施方案中，移栽机站36包含机器人臂及末端执行器，所述末端执行器包含从穴盘托盘抓握控根穴盘并将其插入到种植塔50的穴盘支架158中的一或多个穴盘夹持器。针对其中种植位点53沿着种植塔的单个面延伸的实施方案，种植塔可经定向使得单个面面向上或面向侧面。针对其中种植位点53沿着种植塔50的相对面延伸的实施方案，种植塔50可经定向使得具有种植位点53的相对面面向侧面(水平)。在其它实施方案中，如图24d展示，种植塔50的前面板101可经解耦及旋转使得种植位点53大体上面向上以进行移栽操作。
173.图24a、24b及24c说明根据一个可能实施方案的实例移栽机站36。移栽机站36可包含将穴盘托盘2432定位于机器人臂2410及相关联末端执行器的工作范围内的穴盘托盘输送机2430。移栽机站36还可包含将种植塔50装载到移栽位置的馈送机构。移栽机站36可包含一或多个机器人臂2410(例如六轴机器人臂)，其各自具有末端执行器2402及各自经调适
以从穴盘托盘抓握控根穴盘且将所述控根穴盘投入到种植塔50的种植位点53中的一或多个穴盘夹持器2406。
174.图24a说明包含滑架2404及从滑架2404延伸的多个穴盘夹持器2406的实例末端执行器2402。穴盘夹持器2406经附接到滑架2404且各自可从第一角度定向枢转成第二角度定向。在第一角度定向中(图24a的顶部说明)，穴盘夹持器2406相对于滑架2404垂直延伸。在一个实施方案中，当从穴盘托盘2470拾取穴盘时，穴盘夹持器2406经定位成此第一角度定向。在图24a中展示的第二角度定向中，每一穴盘夹持器2406相对于滑架2404以45度(或其它期望)角延伸。45度角可对将穴盘投入到种植塔50的穴盘容器158中有用，如上文论述，所述穴盘容器158相对于种植塔50的投入平面或前面101以45度角延伸。其它实施方案是可能的。举例来说，第二角度定向将大体上符合穴盘容器158的角度定向。举例来说，各个图中说明的穴盘容器158相对于给定种植塔50的前面101(投入平面)定向成约45度。因此，第二角度定向也是约45度，从而匹配穴盘容器158的角度定向。因此，第二角度定向通常将随穴盘容器的目标或设计角度定向而变动且可取决于设计目标及工程约束而变动。此外，穴盘夹持器2406的间隔大体上符合穴盘容器158的间隔。
175.气动致动器系统可控制穴盘夹持器2406在第一角度定向与第二角度定向之间的枢转。举例来说，共同条或其它构件2452可附接到穴盘夹持器2406中的每一者，如图24a中展示。共同条2452还可经附接到或以其它方式由滑架2404的特征引导且可沿着其滑动。如图24a中展示，附接到共同条2452的一或多个致动器2450可从缩回位置移动到延伸位置，从而移动共同条2452且致使穴盘夹持器2406中的每一者围绕其到滑架2404的相应附接点旋转。在操作中，当从穴盘托盘拾取控根穴盘时，穴盘夹持器2406可处于第一位置，且接着在将穴盘插入到穴盘容器158之前可被移动到第二位置。在此插入操作中，机器人臂2410可经编程以在与穴盘容器158的定向平行的运动方向上插入穴盘夹持器，大体上沿着相对于插入平面具有第二角度定向的路径。
176.使用图24a中说明的末端执行器2402，多个穴盘容器158可在单个操作中被填充。另外，机器人臂2410可经配置以在种植塔50的一个侧或两个侧上的其它区域处执行相同操作。如图24b展示，在一个实施方案中，各自具有末端执行器2402的若干机器人臂2410可用于减少给定种植塔50的处理时间。在种植位点53被填充之后，种植塔50最终被输送到自动拾取站43，如本文中描述，且最终被插入到受控种植环境20中。在所展示实施方案中，馈入机构(参见下文)在单个操作中将种植塔50移动到移栽机站中，其中多个机器人臂2410(及相关联末端执行器2402)操作以在馈出机构从站36移动塔50之前填充种植塔的所有种植位点53。其它实施方案是可能的。举例来说，移栽机站36可经配置以沿着种植塔50移动机器人臂2410以减少所需的机器人臂2410的数目。替代地，移栽机站36可经配置以在连续移栽操作中将种植塔50的区段输送到机器人臂2410。在其它实施方案中，单个末端执行器2402可对应于种植塔50的区段及侧。在此实施方案中，可简化用于移动末端执行器2402的机器人或其它致动系统。
177.图26a说明处于缩回位置的实例穴盘夹持器2406。图26b说明处于延伸位置的实例穴盘夹持器2406。在所展示实施方案中，穴盘夹持器2406包含基部2602、卸料板组合件2604、致动器2606及相对夹持器臂2608a、2608b。基部2602可旋转附接到末端执行器2402的滑架2404，如图24a中展示。如图26c展示，卸料板组合件2604包括从基部2602延伸的延伸构
件2610及从延伸构件2610延伸的卸料板2612。延伸构件2610将卸料板2612保持在与基部2602相距的期望距离处。致动器2606可操作以将夹持器臂2608a、b从缩回位置(图26a)移动到延伸位置(图26b)。当穴盘夹持器从缩回移动到延伸位置时，夹持器臂2608a、2608b延伸穿过卸料板2612的槽2614。在所展示实施方案中，卸料板2612具有整体u形。在其它实施方案中，卸料板2612可具有基本上矩形整体配置。如图26a及26b展示，每一夹持器臂2608a、2608b可包含两个叉状物；然而，每一夹持器臂2608a、2608b可包含更少或更多叉状物。在所展示实施方案中，当致动器2606处于缩回位置时，夹持器臂2608a、2608b的末端基本上处于与具有接合于相应槽2614中的末端的卸料板2612相同的水平。当致动器2606处于延伸位置时，夹持器臂2608a、2608b通过槽2614延伸经过卸料板2612。另外，当夹持器臂2608a、2608b延伸时，其可经配置以依一定角度朝向彼此延伸以牢固地保持穴盘。此轻微干涉迫使夹持器臂2608a及2608b在其延伸时轻微地夹在一起，从而在幼苗穴盘上形成牢固保持。在一个实施方案中，夹持器臂材料是回火不锈钢以提供充足弹簧力同时维持耐腐蚀性及可清洁性。在一个实施方案中，夹持器臂2608a、2608b的宽度在螺钉2607下方的顶部区域2609处变窄以用作挠曲部且将大部分弯曲集中在那个位置。其它实施方案是可能的。夹持器臂的尺寸及整体配置将取决于应用及穴盘及穴盘托盘的形状及配置。另外，夹持器板2612可不包含槽。在此实施方案中，夹持器臂2608a、2608b沿着板的相对外边缘延伸。在一个实施方案中，夹持器臂2612可包含靠近原本将是完整槽2614的末端的特征以帮助引导2608a、2608b。
178.图27a展示经配置以保持将要插入到种植塔50的相应种植位点53中的多个控根穴盘的实例穴盘托盘2702。穴盘托盘2702含有穴盘容器2704的二维阵列。图27b说明穴盘容器2704可保持的控根穴盘2706的实例形状。在一个实施方案中，给定行中的穴盘容器2704的数目可匹配附接到末端执行器2602的穴盘夹持器2406的数目。在其它实施方案中，给定行中的穴盘容器2704的数目可为附接到末端执行器2602的穴盘夹持器2406的数目的倍数。在一个实施方案中，夹持器臂2608a、2608b经配置以刺入穴盘介质中且夹住穴盘2706以基本上在其外表面附近抓握穴盘2706。类似地，种植塔50的穴盘支架158的内部尺寸也经配置以基本上匹配穴盘容器2704及对应穴盘2706的尺寸。因此，当穴盘夹持器2406保持穴盘时，夹持器臂2608a、2608b相对牢固地从穴盘2706的外表面将其保持于适当位置。另外，在一个实施方案中，夹持器臂2608a、2608b及穴盘2706经定尺寸以基本上实现关于穴盘支架158的压配合。如下文论述，卸料板2612防止穴盘2706在夹持器臂2608a、2608b缩回时向后滑出穴盘支架158。
179.图28说明促进将种植塔50插入到移栽机站36中的馈入机构2802。在一个实施方案中，移栽机站36包含引导并对准种植塔50用于移栽操作的轨道(在下文论述)。在所展示实施方案中，馈入机构2802可包含驱动轮及发动机组合件以将种植塔50馈送到移栽机站36中。在一个实施方案中，驱动轮及发动机组合件可包含从底部接合种植塔50的摩擦驱动辊2804及接合种植塔50的顶部凹槽58，从而将其压抵摩擦驱动辊2804的气动致动对准轮2806。馈入机构2802可进一步包含导入特征2808以将种植塔50引导到馈入机构2802中以校正种植塔50的严重未对准。在一个实施方案中，控制系统驱动馈入机构2802来操作直到整个种植塔50被插入到移栽机站36中。如论述，馈入机构2802驱动种植塔50，从而致使其沿着移栽机站36的轨道2420滑动(见图24c)。用于将塔50馈送到移栽机站36中的其它实施方案是可能的。举例来说，在其它实施方案中，种植塔50的凹槽区域58可包含沿着塔的长度延伸
的一排齿。在此实施方案中，摩擦驱动轮可由积极接合凹槽区域58中的齿的齿轮取代。此实施方案将允许馈入机构在种植塔移动通过移栽机36时跟踪种植塔的位置。
180.在移栽机站36完成针对给定种植塔50的一或多个移栽操作之后，控制系统驱动馈出机构2902将种植塔50平移出移栽机站36，其中其最终可被投入到种植环境20中。图29说明根据本发明的一个实施方案的馈出机构2902。类似于馈入机构2802，馈出机构2902包含驱动轮及发动机组合件。在所展示实施方案中，摩擦驱动辊2904接合种植塔50的底部，而气动致动对准轮2906从种植塔50的顶部接合凹槽50，从而抵靠摩擦驱动辊2904驱动种植塔50。在一个实施方案中，馈出机构2902可包含经致动止挡以相对于站36精确地定位种植塔50。
181.图30a、30b及30c说明轨道2420，其可用于在移栽机站36内且沿着移栽机站36引导种植塔50。如图24c说明，随着馈入机构2802平移种植塔50，轨道2420用作引导件。图30b说明轨道2420的实例轮廓。轨道轮廓可包含基部区段3002、侧脊3004及引导突起3006。脊3004及引导突起3006基本上沿轨道2420的长度延伸。图30c说明轨道区段3020，多个所述轨道区段可经对准且附接到移栽机站36以形成轨道2420。举例来说，轨道区段3020可为一米长。在此实施方案中，五个轨道区段可用于形成5米轨道2420。轨道区段3020可由塑料(例如高密度聚乙烯(hdpe)、超高分子量(uhmw)聚乙烯、提供的等)或某其它低摩擦、耐磨材料制成。引导突起3006的轮廓基本上匹配种植塔50的凹槽58的至少一个区段且是其相反形式。如图30b中展示，当种植塔50由突起3006引导移进及移出移栽机站36时，种植塔50接触脊3004且沿着脊3004滑动。在所展示实施方案中，凹槽58与突起3006之间的建模距离是大约1到2毫米。
182.涉及凹槽58及突起3006的多种配置是可能的。图30b说明种植塔50的横截面轮廓包含沿着种植塔50的长度定义凹槽58的基本上v形区段且轨道2420的横截面轮廓包含定义突起3006的匹配的基本上v形区段。在其它实施方案中，定义这些特征的轮廓区段可为半圆形、三角形或任何其它合适形状。此外，与凹槽58及突起3006相关联的轮廓区段不需要完美互补。一般来说，突起3006可为任何合适形状，其在转移操作期间沿着凹槽58引导种植塔50且当一或多个接合致动器(参见下文)施加力以将种植塔50压抵轨道2420时沿着由突起3006提供的对准特征使种植塔50居中。
183.如上文论述，种植塔50可为由挤制塑料组成的相对长结构(例如约5米)。因此，种植位点53的相对位置可在种植塔50的长度内变动。举例来说，种植塔50的微小曲率或其它变动可致使种植位点53除了种植位点53沿着其间隔的纵轴外还在一个或两个维度上变动。此变动可防止对本文中描述的移栽操作的挑战。举例来说，将穴盘夹持器2406附接到共同滑架2404需要前面板101跨滑架2404的长度是基本上均匀的。因此，为了促进本文中描述的移栽操作，减小跨种植位点53的空间变动可为有利的。如图24c说明，在一个实施方案中，移栽机站36包含安置于轨道2420上方的塔配准致动器2422。在种植塔50被插入到移栽机站36中之后，致动器2422经控制以在沿轨道2420且在轨道2420上方的定义点处下压种植塔50。由致动器2422施加的力使种植塔50偏转，从而致使凹槽58抵靠突起3006配准且使种植塔沿着轨道2420居中。使凹槽58的表面抵靠突起3006配准在两个维度上减小种植位点53沿着种植塔50的变动。特定来说且参考安置于轨道2420上的种植塔50，如果种植塔50的长度被视作x轴、种植塔50的宽度或面是y轴且高度是z轴，那么种植塔50抵靠轮廓区段3006及轨道
2420的配准大体上减小种植位点53在y及z轴上相对比彼此的变动。因此，移栽机站36可包含摄像机或其它传感器以将种植位点53定位于剩余x轴维度上以促进将穴盘插入在穴盘支架158处。又进一步，此实施方案允许放宽种植塔50的制造公差及/或减少定位穴盘支架158用于移栽操作所需的传感器的数目。
184.图30d说明根据本发明的一个可能实施方案的实例塔配准致动器2422。在所展示实施方案中，塔配准致动器2422包含线性致动器3024(例如气动致动器)、球形回转接头3022及安装到所述致动器的末端的接合构件3026。如图30d说明，接合构件3026的轮廓可基本上匹配种植塔50的外部上表面。接合构件3026的轮廓可为挤制、模制或机械加工零件且可取决于多种工程及其它设计考虑在长度上变动。举例来说，接合构件3026在长度上可为3到6厘米。在其它实施方案中，接合构件在长度上可为0.5米。如图24c说明，多个致动器2422可沿着轨道2420安置以促进种植塔50的各个区段相对于例如机器人臂2410的操作者配准。其它实施方案是可能的。举例来说，如图31a到c展现，接合构件3026可为具有圆盘形状，其具有经配置以接合种植塔50的上表面的扁平轮廓，与凹槽58相反。在两个配置中，当将种植塔50压抵轨道2420的突起3006时，球形回转接头3022允许未对准。
185.下文描述陈述根据本发明的一个可能实施方案的用于移栽机站36的实例过程流程及操作。馈入机构2802沿着轨道2420将种植塔50馈送到移栽机站中直到其击中所定义停止位置。如图24c说明，移栽机站36容纳整个种植塔50。种植塔50经定向使得具有穴盘支架158的相对塔面101水平面对。致动器2422将种植塔50压到轨道2420上，从而减小穴盘支架158沿着种植塔50的位置的二维变动，如上文论述。控制系统操作机器人臂2410及相应末端执行器2402以从穴盘托盘2432拾取若干行穴盘且将其插入到穴盘支架158中，如下文论述。在图24c中展示的实施方案中，给定机器人臂2410可循环通过四个插入操作以将穴盘投入两个区域处及种植塔50的每一侧上。在移栽机站36填充种植塔50的所有穴盘支架158之后，致动器2422释放塔50，从而允许馈出机构2902从移栽机站36馈送种植塔50。
186.在移栽操作期间，穴盘夹持器2406经定位于穴盘托盘2432的相应穴盘容器2704上方。在一些实施方案中，机器人臂2410定位穴盘夹持器2406，使得卸料板2612经定位为基本上邻近于穴盘容器2704中及/或穴盘容器2704的顶部表面处所容纳的控根穴盘的顶部表面。接着，致动器2606经控制以将夹持器臂2608a、2608b驱动到穴盘容器2704的外侧中以接合穴盘。接着，机器人臂2410垂直向上移动末端执行器2402以将穴盘提离其相应穴盘容器2704。接着，机器人臂2410移动末端执行器2402，使得穴盘在种植塔50的插入平面附近处于水平定向且面向种植塔50的水平布置的穴盘支架158。气动控制件致使穴盘夹持器2406旋转到期望插入角(在一个实施例中，45度)。接着，机器人臂2410以期望插入角移动末端执行器2402，从而致使穴盘夹持器2406将穴盘插入到相应穴盘支架158中。接着，致动器2606经控制以使夹持器2608a、2608b沿着插入角缩回。卸料板2612可致使穴盘保留在穴盘支架158中。接着，机器人臂2410将末端执行器2402移离种植塔50且将其移动回穴盘托盘2702以开始另一移栽循环。
187.多种实施方案是可能的。单个机器人臂可结合沿着种植塔50移动机器人臂的组合件一起使用。替代地，种植塔50可相对于机器人臂递增地移动。穴盘托盘可垂直定向，而非水平定向。在此配置中，机器人臂可能无需以六个自由度操作以实现本文中描述的穴盘插入操作。又进一步，种植塔50可在移栽操作之前敞开，如上文论述。在此实施方案中，种植塔
50的面101可水平定向，从而消除对机器人臂水平定向穴盘夹持器2406的需要。又进一步，可使用例如笛卡尔龙门系统的其它致动器来代替机器人臂。
188.图32a说明根据本发明的另一实施方案的塔对准机构3200。在此实例实施方案中，对准轨道3220可经定位于种植塔50上方，而对准致动器3240经定位于种植塔50下方，从而抵靠对准轨道3220向上推动(当致动时)种植塔50。在所展示实施方案中，对准轨道3220包括中央轴承轨道3222及在中央轴承轨道3222的相对侧上的横向对准条3226。塔对准机构3200还可包含下轴承轨道3228以促进将种植塔50插入到机构3200中。如图33a中展示，这些轨道构件可经附接到框架组合件。如图32a及32b中展示，中央轴承轨道3222及下轴承轨道3228中的每一者包含沿着其相应长度以间隔安置的基准特征3224。在一个实施方案中，基准特征3224是基本上圆柱形的，且可包含子弹形或圆锥前端及/或后端。
189.图32c到e说明对准轨道3220及下接合轨道3228的各个特征之间的空间关系，及其如何接合种植塔。如图3c说明，中央轴承轨道3222及下轴承轨道3228的基准特征3224基本上经对准以在种植塔30跨对准机构3200平移时提供引导机构。换句话说，当驱动机构将种植塔50驱动通过机构3200时，基准特征3224接合种植塔50的上及下凹槽58，如图32d及32e中展示。上与下基准特征3224之间的间隔允许种植塔50沿着由中央轴承轨道3222及下轴承轨道3228创建的路径滑动。
190.当种植塔50前进到所期望位置用于处理时，控制器可致使对准致动器3240接合种植塔的底部表面且将种植塔50向上压抵对准轨道3220。如图32e说明，对准致动器3224将种植塔50的上表面压抵中央轴承轨道3222及横向对准条3226的基准特征3224。抵靠基准特征3224的此对准力使种植塔沿着其纵轴居中对准。另外，对准力使种植塔50的相对侧面抵靠横向对准条3226对准。当处于此定向时，接着，移栽机站36例如可对种植塔50的一或多个种植位点53操作。在一个实施方案中，对准致动器3240是具有由费斯托公司(festo corporation)提供的具有零件号festo crdsnu-25-25-p-a-mq-a1-k3的气动气缸，其可施加大约295牛顿的力。
191.如论述，基准特征3224可在轮廓上相对于种植塔50的接触凹槽58是基本上圆柱形的。在一个实施方案中，此接触轮廓的半径可经配置使得其与凹槽58的向上倾斜侧相切。在一个实施方案中，基准特征的接触轮廓经配置以与从凹槽的外表面偏移1到2毫米的假设表面相切。低摩擦塑料的此配置及/或使用允许种植塔50在由基准特征3224创建的引导路径内滑动，同时还允许其在对准致动器3224被触发时提供对准。
192.前述对准机构3200可经集成到移栽机站36中。在一些实施方案中，对准机构3200及相关联处理站还可结合公开于第pct/us20/15921号pct申请案中的所谓的塔驱动单元(tdu)一起操作，所述pct申请案出于所有目的以引用的方式并入本文中。举例来说，移栽机站36可经安置于可操作以将种植塔50平移通过站36的两个塔驱动单元之间。在其它实施方案中，移栽机36可包含将种植塔50移动通过站36的单独塔转位机构。
193.又进一步，图33a到d说明还促进穴盘位点对准或定位操作用于处理的替代种植塔组合件。在图4c中展示的实施方案中，例如，穴盘容器158是个别地附接到种植塔50的单独零件。在图33a中说明的实施例中，例如，种植塔3300包含沿着其相对面附接的多个穴盘容器组3302，其各自包含多个穴盘位点3304。在一个实施方案中，每一穴盘容器组3302可振动焊接到种植塔3300的对应孔或特征中。
194.如图33c及33d说明，每一穴盘容器组3302是包含多个穴盘容器位点3304的单体式构件。穴盘容器组3302还包含视觉对准特征3306a、b，如图33b中展示。使用具有多个穴盘位点3304的穴盘容器组3302促进对准操作，因为贡献于对准误差的制造公差基本上减小。举例来说，可为注射模制零件的穴盘容器组3302可经制造使得多个位点3304在所定义公差内对准。机器视觉过程(包含一或多个成像系统(例如摄像机)、图像辨识及处理逻辑)可使用视觉对准特征3306a、b来定位组3302的种植位点3306用于处理操作。对准特征3306a、3306b允许机器视觉过程沿着种植塔3300的纵轴(以及垂直于纵轴且平行于种植塔的面的轴)定位种植位点3304，且在一些实施方案中，可识别组3302相对于此轴的角度偏移。此机器视觉过程的输出可用于调整移栽机站36的末端执行器2402的插入位置及角度定向。在移栽循环之后，塔3300可按递增量前进通过移栽机站，使用上文论述的对准轨道对准。机器视觉过程可捕获下一组3302的图像且将输出馈送到控制系统以根据需要调整末端执行器2402的插入点及角度。
195.上文论述的塔对准系统可结合中央处理系统30的其它站实施。在图23a中所展示的实施方案中，收割机站34包括作物收割机机器2302及仓输送机2304。收割机机器2302可包含刚性框架，各种组件(例如切割器及馈送组合件)经安装到所述刚性框架。在一个实施方案中，收割机机器2302包含其自身的馈送机机构，所述馈送机机构接合种植塔50且馈送种植塔50通过所述机器。在一个实施方案中，收割机机器2302在不包含种植位点53的面上接合种植塔50且可采用与凹槽58a、58b对位的机构以相对于收割叶片或其它致动器准确地定位种植塔及种植位点53。在一个实施方案中，收割机机器2302包含定向在种植塔50的第一面101附近的第一组旋转叶片及在种植塔50的相对面101上的第二组旋转叶片。随着种植塔50被馈送通过收割机机器2302，切割或以其它方式移除从种植位点53延伸的作物，其中作物通过仓输送机2304落入放置在收割机机器2302下方的仓中。收割机机器2302可包含分组机构，例如物理或空气分组器，以在远离种植塔50的面板101的种植位点53处将作物分组以便促进收割过程。
196.仓输送机2304可为将空仓运输到收割机站34及从收割机站32输送填满的仓的u形输送机。在一个实施方案中，仓可经定大小以承载从单个种植塔50收割的至少一个装载量的作物。在此实施方案中，对于每一被收割的种植塔，将新仓移动到适当位置。在一个实施方案中，种植塔50满载成熟植物进入收割机机器2302且以残余茎秆及土壤穴盘离开收割机机器2302以发送到下一处理站。
197.图23b是实例收割机机器2302的俯视图。从旋转驱动系统2308延伸的圆形叶片2306收割种植塔50的相对面101a上的植物。在一个实施方案中，旋转驱动系统2308经安装到线性驱动系统2310以使圆形叶片2306更靠近及更远离种植塔50的相对面101a移动以针对不同类型的植物优化切割高度。在一个实施方案中，每一旋转驱动系统2308具有在种植塔50的种植位点的中心轴处相交的上圆形叶片及下圆形叶片(以及相关联电动机)。收割机机器2302还可包含对准轨道2320，所述对准轨道2320包含在种植塔50被馈送通过所述机器时接合种植塔50的凹槽58的一组辊。收割机机器2302还可包含以恒定速率馈送种植塔通过所述机器的塔驱动系统。在一个实施方案中，塔驱动系统包含位于收割机机器2302的相对末端处的两个驱动轮及电动机组合件。每一驱动轮及电动机组合件可在底部上包含摩擦驱动辊且在顶部上包含气压致动对准轮。如图23c说明，收割机机器2302还可包含聚集斜槽
2330，所述聚集斜槽2330在被叶片2306切割的经收割作物掉落时收集所述经收割作物且将其引导到位于机器2302下方的仓中。在另一实施方案中，收割机站34可包含轨道，所述轨道包含对准特征及一或多个接合致动器，如上文论述，以相对于跨固定种植塔50移动的收割叶片对准种植塔50。在另一实施方案中，收割叶片可由另一收割机构取代，例如经调适以收割不同类型的作物的采摘机组合件。
198.清洗站34可采用多种机构来清洁来自种植塔50的作物残渣(例如，根及基部或茎部结构)。为了清洁种植塔50，清洗站34可采用加压水系统、加压空气系统、机械构件(例如洗涤器、洗涤轮、刮板等)或前述系统的任何组合。在使用铰链式种植塔的实施方案(例如上文所论述的实施方案)中，清洗站34可包含多个分站，所述分站包含用以在一或多个清洁操作之前敞开种植塔50的正面101的分站，及用以在一或多个清洁操作之后闭合种植塔的正面101的第二分站。在一些实施方案中，清洗站34可包含对准特征及一或多个接合致动器，如上文论述，以相对于一或多个清洁末端执行器或机构对准种植塔50。
199.可如下般实施上文所论述的一或多个控制器，例如中央处理系统30(或其中的一或多个站)的一或多个控制器。图25说明根据本发明的实施例的可用于执行存储在非暂时性计算机可读媒体(例如，存储器)中的程序代码的计算机系统800的实例。所述计算机系统包含输入/输出子系统802，所述输入/输出子系统802可用于取决于应用与人类用户或其它计算机系统介接。i/o子系统802可包含例如键盘、鼠标、图形用户界面、触摸屏或用于输入的其它界面，及例如led或其它平面屏幕显示器或用于输出的其它界面，包含应用程序编程界面(api)。本发明的实施例的其它元件(例如控制器)可通过与计算机系统800类似的计算机系统来实施。
200.程序代码可经存储在非暂时性性媒体中，例如辅助存储器810或主存储器808或两者中的持久性存储装置中。主存储器808可包含例如随机存取存储器(ram)的易失性存储器或例如只读存储器(rom)的非易失性存储器，以及用于更快地存取指令及数据的不同级别的高速缓冲存储器。辅助存储器可包含例如固态驱动器、硬盘驱动器或光盘的持久性存储装置。一或多个处理器804从一或多个非暂时性媒体读取程序代码且执行所述代码以使计算机系统能够完成由本文中的实施例执行的方法。所属领域的技术人员将理解，(若干)处理器可摄取源代码，且将源代码解译或编译成在(若干)处理器804的硬件门级可理解的机器代码。(若干)处理器804可包含用于处置计算密集型任务的图形处理单元(gpu)。
201.(若干)处理器804可经由一或多个通信接口807(例如网络接口卡、wifi收发器等)与外部网络进行通信。总线805可通信地耦合i/o子系统802、(若干)处理器804、外围装置806、通信接口807、存储器808及持久性存储装置810。本发明的实施例不限于这个代表性架构。替代实施例可采用不同布置及类型的组件，例如，用于输入-输出组件及存储器子系统的单独总线。
202.所属领域的技术人员将理解，可由包含与计算机系统800的一或多个处理器及一或多个存储器系统类似的一或多个处理器及一或多个存储器系统的一或多个计算机系统完全或部分地实施本发明的实施例的一些或全部元件及其伴随操作。特定来说，本文中所描述的自动系统或装置的元件可为计算机实施的。一些元件及功能可在本地实施且其它元件及功能可通过不同服务器在网络上以分布式方式实施，例如，举例来说以客户端-服务器方式。
203.尽管本发明可能未明确地揭示本文中所描述的一些实施例或特征可与本文中所描述的其它实施例或特征组合，但是本发明应被解读为描述所属领域一般技术人员将可实践的任何此类组合。除非本文中另有指示，否则术语“包含”应意指“包含但不限于”，且术语“或”应以“及/或”的方式意指非排他性“或”。
204.所属领域技术人员将认识到，在一些实施例中，本文中所描述的一些操作可通过人工实施方案或通过自动及手动方式的组合来执行。当操作不是完全自动时，本发明的实施例的适当组件可例如接收操作的人工执行的结果，而非通过其自身的操作能力来产生结果。
205.本文中所引用的所有参考文献、文章、公开案、专利、专利公开案及专利申请案的全文在其与本文中明确地描述的本发明的实施例不矛盾的程度上出于所有目的而以引用方式并入。然而，本文中所引用的任何参考文献、文章、公开案、专利、专利公开案及专利申请案均未提及，且不应被视为对其构成有效现有技术或形成世界上任何国家的公共常识的部分或其揭示关键事项的承认或任何形式的暗示。
206.已仅以实例的方式且非限制的方式参考特定实施例详细地说明及描述本发明的若干特征及方面。所属领域技术人员将明白，所揭示实施例的替代实施方案及各种修改均在本发明的范围及构思内。因此，本发明意在被视为仅受所附权利要求书的范围限制。