用于自动受控环境农业的生产设施布局的制作方法

用于自动受控环境农业的生产设施布局
1.相关申请案的交叉参考
2.本技术案主张2019年9月20日申请的美国临时申请案序号62/903,573及2020年3月9 日申请的美国临时申请案序号62/987,149的优选权，所述临时申请案的公开内容出于所有目的以引用的方式并入本文中。
技术领域
3.本公开一般来说涉及受控环境农业，且更特定来说涉及用于自动受控环境作物生产系统的生产设施布局及配置。


背景技术：

4.背景技术章节中论述的主题不应仅因为其在背景技术章节中的提及而被认为是现有技术。类似地，背景技术章节中提及或与背景技术章节的主题相关联的问题不应被认为先前已在现有技术中有所认知。背景技术章节中的主题仅表示就其本身来说还可对应于所主张技术的实施方案的不同方法。
5.在二十世纪，农业开始缓慢地从一个保守行业演变成快速发展的高技术行业。全球食品短缺、气候变化及社会变革促使人工实施的农业技术朝向计算机实施的技术转变。过去，且在许多情况下，当今依然如此，农民仅有一个生长季来生产作物，这将决定其全年的收入及粮食产量。然而，这种情况正在改变。在将室内栽培作为选项且较佳接入数据处理技术的情况下，农业科技已变得更机敏。随着新数据的收集且产生透彻理解，农业科技正在适应和学习。
6.随着“受控环境农业”的出现，技术进步使得控制自然界的影响成为可能。空间利用、照明效率的改进及对水栽培、空气栽培、作物循环的深入了解以及环境控制系统的进步已允许人类更好地重建有益于农业作物生长的环境，目标旨在每平方英尺产量更高、营养更好且成本更低。
7.美国专利公开案第2018/0014485及2018/0014486号(所述两个公开案均转让给本公开的受让人且以全文引用的方式并入本文中)描述环境受控垂直耕种系统。垂直耕种结构(例如，垂直柱)可以开环或闭环方式围绕自动输送系统移动，暴露于精确控制的照明、空气流及湿度，以便获得满意的营养支持。
8.美国专利公开案第us 2017/0055460号(“布鲁萨托雷(brusatore)”)描述一种用于连续自动植物生长的系统。垂直植物支撑臂阵列从中心轴线径向延伸。每一臂包含接收植物籽苗及营养液和水的罐托座。灌注臂在生长灯及授粉臂下面旋转。
9.康奈尔(cornell)的美国专利第2,244,677号描述在温室结构内输送垂直箱形框架的植物生产系统。链条驱动机构在轨道中输送垂直箱形框架，在所述轨道中，垂直箱形框架暴露于受控环境条件。然而，康奈尔未考虑在箱形框架中生长的作物的自动处理或收割。


技术实现要素：

10.本公开针对于用于受控环境农业的自动作物生产系统的设施布局及配置。在一些实施方案中，所述设施布局建立实现各种操作及成本效率的综合公用设施及植物生产区带。在特定实施方案中，所述设施的核心包括受控生长环境及中央处理系统。所述受控生长环境包含用于将装纳于例如生长塔等的模块中的作物暴露于受控环境条件的系统。所述中央处理系统可包含各种站及功能性，其两者均用于使作物支承模块准备好插入所述受控生长环境中，用于在已从所述受控生长环境抽出所述作物支承模块之后从所述作物支承模块收割作物，及用于清洁或清洗作物支承模块以供再次使用。所述作物生产设施的其余方面(例如播种站、繁殖设施、包装站及存储设施)经布置以实现与关联于自动作物生产设施的资本支出或操作成本相关的一或多个所要效率。
11.本公开还针对于垂直耕种结构，其具有垂直生长塔及相关联输送机构，所述相关联输送机构用于使所述垂直生长塔在暴露于例如照明、空气流、湿度及营养支持等受控条件的同时沿着一或多个生长管线移动通过受控环境。本公开描述为每一生长管线形成回行或u形路径的回行传送机构。本公开还描述用于受控环境农业的自动作物生产系统，其将生长塔选择性地选路运输通过自动作物生产系统的各种处理阶段。
附图说明
12.图1a是图解说明实例受控环境农业系统的功能框图；且图1b是图解说明第二实例受控环境农业系统的功能框图。
13.图2是实例受控环境农业系统的透视图。
14.图3a及3b是实例生长塔的透视图。
15.图4a是实例生长塔的俯视图；图4b是实例生长塔的透视俯视图；图4c是实例生长塔的区段的立面图；且图4d是实例生长塔的一部分的截面立面图。
16.图5a是实例生长管线的一部分的透视图；且图5b是实例塔钩子的透视图。
17.图6是实例生长管线及往复凸轮机构的一部分的分解透视图。
18.图7a是图解说明实例往复凸轮机构的操作的序列图；且图7b图解说明包含扩张接头的替代凸轮通道。
19.图8是实例生长管线及灌溉供应管线的轮廓视图。
20.图9是实例塔钩子及集成漏斗结构的侧视图。
21.图10是实例生长管线的轮廓视图。
22.图11a是实例塔钩子及集成漏斗结构的透视图；图11b是实例塔钩子及集成漏斗结构的截面图；且图11c是实例塔钩子及集成漏斗结构的俯视图。
23.图12是实例载架组合件的立面图。
24.图13a是从图12的替代角度的实例载架组合件的立面图；且图13b是实例载架组合件的透视图。
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是供在自动拾取或搁置站中使用的实例末端执行器的透视图。
28.图17a及17b是安装到用于可释放地抓取生长塔的末端执行器的实例抓手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是图解说明促成生长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是实例入站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；图23b是实例收割机的俯视图；且图23c是实例收割机的透视图。
35.图24a是供在移栽机站中使用的实例末端执行器的立面图；且图24b是移栽机站的透视图。
36.图25图解说明根据本公开的实施例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。
37.图26a是实例回行传送机构的立面图；且图26b是用于回行传送机构的实例载架的放大图。
38.图27是图解说明包含多个生长环境的实例受控环境农业系统的示意图。
39.图28是图解说明实例作物生产设施布局的功能框图。
40.图29是图解说明图28的生产设施布局的替代视图的示意图。
41.图30是含纳于图28及29中所描绘的生产设施的收割前空间内的收割前缓冲区的放大图。
具体实施方式
42.本说明是参考其中展示各种实例实施例的附图做出的。然而，可使用许多不同的实例实施例，且因此本说明不应视为限于本文中陈述的实例实施例。而是，提供这些实例实施例使得本公开将是透彻且完整的。所属领域的技术人员将易于明了对示范性实施例的各种修改，且在本文中所定义的一般原理可在不背离本公开的精神及范围的情况下应用于其它实施例及应用。因此，本公开不打算限于所展示的实施例，但欲符合与本文中所公开的原理及特征相一致的最宽广范围。
43.运营成本及资本支出问题是大规模受控环境农业的商业实施的关键驱动因素。商业规模的室内作物生产设施包含大量的处理站及设备。举例来说，室内作物生产设施可包含用以进行以下各项的站及相关设备：用土壤填充盆栽托盘并播种；使作物从种子生长到准备好移栽的阶段；将籽苗移栽到作物固持模块；将作物固持模块传送到生长环境；在作物固持模块中收割作物；清洁及包装所收割作物；及存储所收割作物。商业规模的设施还可包含装载间及库存处理机构，以接收用于操作设施的入站供应并将所产生作物运出。以高效方式布置这些站及设备可能是一项复杂的任务，并且对于商业规模设施的成功极为重要。本公开认为提高成本效率的因素包含空间利用及产品从种子阶段到收割及包装的总流动距离。其它考虑因素包含构造设施所需的材料的总长度(例如壁、hvac 管道等的总长度)及设施工人在标准处理操作期间需要行进的距离。这些因素以及设备布局空隙及当地的消防
及建筑法规可能会结合起来产生作物生产设施布局。
44.图28及29陈述实现各种操作及成本效率的实例生产设施布局。出于教示目的，下文描述经配置以用于可包含于本文中所描述的生产设施布局中的高密度生长及作物产量的垂直农场生产系统。图1a及2图解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。在高等级下，系统10可包含环境受控生长腔室20及中央处理设施30。中央处理设施30可为洁净室环境以将污垢物及污染物保持在可接受的限度内。可采用空气过滤、传送及其它系统来实现洁净室环境，以满足所需的食品安全标准。
45.生长腔室20可含有一个到多个垂直生长管线202，所述垂直生长管线包含用以使生长塔50在生长腔室20内沿着生长管线202平移的输送系统。可生长的作物或植物物种可为向地性的、屈地性的及/或向光性的，或其某一组合。作物或植物物种可显著地变化且包含各种叶类蔬菜、水果蔬菜、花类作物、水果等。受控环境农业系统10可经配置以一次生长单个作物类型，或者同时生长多个作物类型。
46.系统10还可包含用于在遍及作物生长及处理循环的线路中移动生长塔50的输送系统，所述线路包括经配置用于从生长管线202来回装载生长塔50的分段(staging)区域。中央处理系统30可包含用于将生长塔50引导到中央处理系统30中的站(例如，用于将植物装载到生长塔50中及从生长塔50收割作物的站)的一或多个输送机构。
47.每一生长塔50经配置以用于含纳支撑在其中生长的至少一种作物植物的根结构的植物生长介质。每一生长塔50还经配置以在垂直定向上可释放地附接到生长管线202且在生长期期间在生长环境20内沿着生长管线202移动。一起地，生长环境20内所含的生长管线202及中央处理系统30的站(包含相关联输送机构)可在一或多个计算系统的控制下布置在生产线路中。
48.生长环境20可包含定位于在垂直塔输送系统200的生长管线202之间且沿着所述生长管线的各种位置处的发光源。所述发光源可相对于生长管线202中的生长塔50横向定位且经配置以朝向生长塔50的横向端面发射光，所述横向端面包含作物从中生长的开口。所述发光源可并入到水冷式led照明系统中，如美国公开案第2017/0146226a1号中所描述，所述公开案的公开内容以引用的方式并入本文中。在此实施例中，led灯可布置成条状结构。条状结构可在垂直定向上放置以横向于邻近的生长塔50的大体上整个长度而发射光。多个灯条结构可沿着生长管线202且在所述生长管线之间布置在生长环境 20中。可采用其它照明系统及配置。举例来说，灯条可水平地布置在生长管线202之间。
49.生长环境20还可包含营养供应系统，所述营养供应系统经配置以在作物平移穿过生长腔室20时将水性营养溶液供应到作物。如下文更详细论述，所述营养供应系统可将水性营养溶液施加到生长塔50的顶部。重力可致使所述溶液沿垂直定向的生长塔50向下行进且穿过其长度以将溶液供应到沿着生长塔50的长度安置的作物。生长环境20还可包含空气流源，所述空气流源经配置以在将塔安装到生长管线202时在生长的横向生长方向上引导空气流且使其穿过生长植物的冠层下，以便扰动生长植物的冠层下的边界层。在其它实施方案中，空气流可来自冠层的顶部或正交于植物生长的方向。生长环境20还可包含用于调节至少一个生长条件(例如空气温度、空气流速度、相对空气湿度及周围二氧化碳气体含量)的控制系统及相关联传感器。所述控制系统可例如包含例如hvac单元、冷却器、风扇及相关联管道以及空气处理设备等的子系统。生长塔50可具有识别属性(例如条形码或rfid
202卸载生长塔50的自动装载及卸载机构。举例来说，在传送输送机构47已将生长塔50运送到所选择生长管线202之后，一或多个线性致动器可将生长塔50推动(或以其它方式传送)到生长管线202上。类似地，一或多个线性致动器将生长塔从生长管线202推动或拉动 (或以其它方式传送)到传送输送机构47的载架上，所述传送输送机构将载架1202从生长管线202输送到自动搁置站41。
55.图12图解说明可在积放式输送机机构中使用的载架1202。在所展示实施方案中，载架1202包含钩子1204，钩子1204接合附接到生长塔50的钩子52。闩锁组合件1206可在将生长塔50输送到系统中的各种位置及从各种位置输送时固定所述生长塔。在一个实施方案中，传送输送机构47可配置有充足轨道距离以建立可使生长塔50缓冲的区带。举例来说，传送输送机构47可经控制使得其将待收割的一组塔50卸载到被移动到轨道的缓冲区的载架1202上。在另一端，自动拾取站43可将待插入到生长环境20中的一组塔装载到安置于轨道的另一缓冲区中的载架1202上。
56.生长塔
57.生长塔50提供个别作物在系统中生长的位点。如图3a及3b图解说明，钩子52附接到生长塔50的顶部。钩子52允许生长塔50在被插入到垂直塔输送系统200中时由生长管线 202支撑。在一个实施方案中，生长塔50测量为5.172米长，其中塔的挤压长度是5.0米，且钩子是0.172米长。在一个实施方案中，生长塔50的挤压矩形轮廓测量为57mm x 93mm (2.25”x 3.67”)。钩子52可经设计使得其外部总体尺寸不大于生长塔50的挤压轮廓。前述尺寸是出于教示目的。生长塔50的尺寸可取决于若干个因素而变化，例如所要吞吐量、系统的总体大小等。举例来说，生长塔50可为8到10米长或更长。
58.生长塔50可包含沿着生长塔50的至少一个端面排列的一组生长位点53。在图4a中展示的实施方案中，生长塔50在相对的端面上包含生长位点53，使得植物从生长塔50的相对的侧伸出。移栽机站36可将籽苗移栽到生长塔50的空生长位点53中，其中籽苗保持于适当位置中直到其完全成熟且准备好收割。在一个实施方案中，生长位点53的定向垂直于生长塔50沿着生长管线202的行进方向。换句话说，当将生长塔50插入到生长管线202 中时，植物从生长塔50的相对的端面延伸，其中所述相对的端面平行于所述行进方向。尽管双侧式配置是优选的，但本发明还可用于其中植物沿着生长塔50的单个端面生长的单侧式配置中。
59.在2018年5月1日申请的美国申请案序号15/968,425公开可结合本发明的各种实施例使用的实例塔结构配置，所述申请案出于所有目的以引用的方式并入本文中。在所展示实施方案中，生长塔50可各自由三个挤压件组成，所述挤压件卡扣在一起以形成一个结构。如所展示，生长塔50可以是双侧式水栽培塔，其中塔本体103包含界定第一塔空腔 54a及第二塔空腔54b的中心壁56。图4b提供示范性双侧多件式水栽培生长塔50的透视图，其中每一前端面板101可铰接地耦接到塔本体103。在图4b中，每一前端面板101处于关闭位置中。塔空腔54a、54b的横截面可在1.5英寸
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1.5英寸到3英寸
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3英寸的范围内，其中术语“塔空腔”是指在塔本体内且在塔端面板后面的区。生长塔50的壁厚度可在 0.065英寸到0.075英寸的范围内。例如图4a及4b中所展示的双侧式水栽培塔具有各自优选地在所注释大小范围内的两个背靠背空腔54a及54b。在所展示配置中，生长塔50可包含(i)第一v形凹槽58a，其沿着塔本体103的第一侧的长度延续，其中所述第一v形凹槽在第一塔空腔与第二
塔空腔之间居中；及(ii)第二v形凹槽58b，其沿着塔本体103的第二侧的长度延续，其中所述第二v形凹槽在第一塔空腔与第二塔空腔之间居中。v形凹槽58a、 58b可促成通过中央处理系统30中的站中的一或多者对齐、对准及/或馈送塔50。美国申请案序号15/968,425公开关于可在本发明的实施例中使用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变窄以促进水性营养溶液在植物根部所在的中心位置流动。其它实施方案是可能的。举例来说，生长塔50可形成为单式单一挤压件，其中侧壁处的材料挠曲以提供铰链并允许空腔打开以进行清洁。在2019 年9月20日申请的美国申请案序号16/577,322公开由单一挤压件形成的实例生长塔50，所述申请案出于所有目的以引用的方式并入本文中。
60.如图4c及4d图解说明，生长塔50可各自包含供与可兼容盆栽固定架158一起使用的多个切口105，所述可兼容盆栽固定架是例如共同转让且共同待决的美国专利申请案序号15/910,308、15/910,445及15/910,796中的任一者中所公开的盆栽固定架，所述专利申请案各自在2018年3月2日申请，其公开内容出于任何及所有目的而并入本文中。如所展示，盆栽固定架158可相对于前端面板101及生长塔50的垂直轴线以45度角度定向。然而，应了解，本技术案中所公开的塔设计不限于与此特定盆栽固定架或定向一起使用，而是，本文中所公开的塔可与任何适合大小及/或定向的盆栽固定架一起使用。如此，切口105 仅意在图解说明而非限制本发明的塔设计，且应了解，本发明同等地适用于具有其它切口设计的塔。盆栽固定架158可超声地焊接、连结或以其它方式附接到塔端面101。
61.铰接式前端面板的使用简化了生长塔的制造，以及一般的塔维护和特定的塔清洁。举例来说，为了清洁生长塔50，将端面板101从本体103打开以允许容易接达本体空腔54a 或54b。在清洁之后，关闭端面板101。由于端面板在整个清洁过程中保持附接到塔本体 103，因此更容易维持部件对准并确保每一端面板与适当的塔本体恰当关联，并且在假设是双侧式塔本体的情况下，确保每一端面板101与特定塔本体103的适当侧恰当关联。另外，如果在端面板101处于打开位置的情况下执行种植及/或收割操作，那么对于双侧式配置，两个端面板均可打开并同时进行种植及/或收割，因此消除了种植及/或收割一侧且接着旋转塔并种植及/或收割另一侧的步骤。在其它实施例中，在端面板101处于关闭位置的情况下执行种植及/或收割操作。
62.其它实施方案是可能的。举例来说，生长塔50可包括任何塔本体，所述塔本体包含一定体积的介质或毛细介质，所述介质或毛细介质从塔的端面(塔的一部分或个别部分或者塔的整个长度)延伸到塔内部中。举例来说，美国专利第8,327,582号公开一种生长管，所述生长管具有从管的端面延伸的狭槽及含纳在管中的生长介质，所述专利以引用的方式并入本文中。所述专利中所图解说明的管可修改为在其顶部处包含钩子52并在相对的端面上具有狭槽，或在单个端面上具有一个狭槽。
63.垂直塔输送系统及回行路径生长管线
64.图5a图解说明安置于生长环境20内的生长管线202的一部分。在一个实施方案中，生长环境20可含有以平行配置布置的多个生长管线202。如图1a图解说明，每一生长管线202可具有包含第一路径区段202a及第二回行路径区段202b的大体上u形行进路径。如下文所论述，回行传送机构220将生长塔50从第一路径区段202a的端部传送到第二回行路径区段202b。如上文所论述，传送输送机构47可在自动控制系统下选择性地将生长塔装载于所
选择生长管线202的第一路径区段202a上且从生长管线202的回行路径区段 202b的端部卸载生长塔50。如图5a展示，生长管线202的每一路径区段202a、202b支撑多个生长塔50。在一个实施方案中，出于支撑目的，生长管线202可通过托架安装到生长结构的顶板(或其它支撑件)。如图5a及5b展示，钩子52钩入生长塔50中并将其附接到生长管线202，借此在塔50平移穿过生长环境20时在垂直定向上支撑塔。
65.图10图解说明根据本发明的一个可能实施方案的生长管线202的横截面或挤压轮廓。生长管线202可为铝挤压件。生长管线202的挤压轮廓的底部区段包含面向上的凹槽 1002。如图9展示，生长塔50的钩子52包含主本体53及接合凹槽1002的对应构件58，如图 5a及8中所展示。这些钩子允许生长塔50钩入凹槽1002中且沿着生长管线202滑动，如下文所论述。相反地，生长塔50可从生长管线202手动脱钩并从生产中移除。如果生长塔50 中的作物生病，那么此能力可能是必要的，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(举例来说，13mm)是两个不同因素之间的优化。首先，凹槽越窄，结合率越有利，并且生长塔钩子52结合的可能性越小。相反地，凹槽越宽，由于具有更大的接触片块，生长塔钩子磨损越慢。类似地，凹槽的深度(举例来说，10mm)可在节省空间与塔钩子意外掉落之间优化。
66.钩子52可为注射模制的塑料部件。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(dupont company)出售的)。钩子52可溶剂结合到生长塔50的顶部及/或使用铆钉或其它机械紧固件来附接。搭载于生长管线202的矩形凹槽1002中的凹槽接合构件58可为单独的部件或与钩子 52整体地形成。如果是单独的，那么此部件可由不同于钩子的其余部分的摩擦更低、磨损性能更好的材料制成，例如超高分子量聚乙烯或缩醛。为了保持较低的组装成本，此单独部件可卡扣到钩子52的主本体上。或者，所述单独部件也被包覆模制到钩子52的主本体上。
67.如图6及10图解说明，生长管线202的挤压轮廓的顶部区段含有面向下的t狭槽1004。线性导引载架610(下文所描述)搭载于t狭槽1004内。t狭槽1004的中心部分可为凹入的，以提供与可从载架610伸出的螺钉或包覆模制插入件的空隙。每一生长管线202可由若干个单独制作的区段组装而成。在一个实施方案中，生长管线202的区段当前以6米长建模。较长的区段减少接点的数目，但更容易受到热膨胀问题的影响，并且可能会显著增加运输成本。图中未捕获的额外特征包含用以将生长管线202附接到顶板结构及附接灌溉管线的间断安装孔。t狭槽1004的中断也可机加工到输送机本体中。这些中断允许在不必将线性导引载架610一直滑出生长管线202的端部的情况下移除所述线性导引载架。
68.在生长管线202的两个区段之间的接点处，块612可位于两个输送机本体的t狭槽1004 中。此块用于对准两个生长管线区段，使得生长塔50可在其间平滑地滑动。用于对准生长管线202的区段的替代方法包含使用装配到所述区段的挤压轮廓中的定位孔中的定位销。块612可经由固定螺钉夹紧到生长管线区段中的一者，使得生长管线区段仍然可结合在一起并由于热膨胀而移开。基于相对严格的公差及所需的少量材料，可机加工这些块。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。
69.在一个实施方案中，垂直塔输送系统200利用往复线性棘轮及棘爪结构(后文中称作“往复凸轮结构或机构”)来使生长塔50沿着生长管线202的路径区段202a、202b移动。在一个实施方案中，每一路径区段202a、202b包含单独往复凸轮结构及相关联致动器。图5a、6
及7图解说明可用于使生长塔50移动跨越生长管线202的一个可能往复凸轮机构。棘爪或“凸轮”602沿着生长管线202物理地推动生长塔50。凸轮602附接到凸轮通道604 (参见下文)且围绕一个轴线旋转。在向前行程中，所述旋转受到凸轮通道604的顶部的限制，致使凸轮602向前推动生长塔50。在预留或返回行程中，所述旋转不受约束，借此允许凸轮在生长塔50的顶部上松脱。以此方式，凸轮机构的来回行程可为相对较短的距离，但生长塔50始终沿着生长管线202的整个长度向前前进。在一个实施方案中，控制系统控制每一生长管线202的往复凸轮机构的操作以使生长塔50根据编程生长序列移动。在移动循环之间，致动器及往复凸轮机构保持空闲。
70.凸轮602的枢轴点及向凸轮通道604的附接构件由结合柱606及六角头螺栓608组成；或者，可使用制动u形夹销。六角头螺栓608定位于凸轮通道604的内侧上，其中在轴向方向上没有工具通路。作为六角头，其可用扳手径向接达以进行拆卸。鉴于全尺寸农场需要大量凸轮，例如注射模制等大批量制造工艺是合适的。abs鉴于其刚度及相对较低的成本而是适合的材料。用于对应生长管线202的所有凸轮602均附接到凸轮通道604。当连接到致动器时，此共用横梁结构允许所有凸轮602一致地进行前后行程。在一个实施方案中，凸轮通道604的结构是由金属薄片构造而成的面朝下的u形通道。凸轮通道604的面朝下的壁中的孔使用结合柱606为凸轮602提供安装点。
71.在一个实施方案中，凸轮通道604的孔以12.7mm的间隔隔开。因此，凸轮602可以 12.7mm的任何整数倍相对于彼此间隔开，从而通过仅一个凸轮通道允许可变生长塔间距。凸轮通道604的底座在向前行程期间限制凸轮的旋转。除了在轴向方向上的平移，凸轮通道604的所有自由度均受到线性导引载架610(下文所描述)的约束，所述线性导引载架安装到凸轮通道604的底座并且搭载在生长管线202的t狭槽1004中。凸轮通道604可由单独形成的区段(例如6米长的区段)组装而成。较长的区段减少了接点的数目，但可能会显著增加运输成本。热膨胀通常不是问题，因为凸轮通道仅在连接到致动器的端部处固定。鉴于简单的轮廓、薄壁厚度及所需的较长长度，金属薄片轧制是用于凸轮通道的适合制造工艺。镀锌钢是此应用的适合材料。
72.线性导引载架610用螺栓固定到凸轮通道604的底座且搭载于生长管线202的t狭槽 1004内。在一些实施方案中，每6米的凸轮通道区段使用一个载架610。载架610可为用于低摩擦及耐磨性的注射模制塑料。螺栓通过旋紧到包覆模制的螺纹插入件中而将载架 610附接到凸轮通道604。如果移除选择凸轮602，那么这些螺栓是可接达的，使得凸轮通道604的区段可从载架拆离并移除。
73.凸轮通道604的区段在每一接头处通过成对的连接器616连结在一起；或者，可使用制动u形夹销。连接器616可为具有20mm间距(与凸轮通道604相同的孔间距)的机加工孔的镀锌钢筋。带肩螺栓618穿过外连接器中的孔，穿过凸轮通道604，并旋紧到内连接器中的孔中。如果带肩螺栓落入与凸轮602相同的位置，那么其可用来代替结合柱。带肩螺栓618的头部是可接达的，使得可移除凸轮通道的连接器及区段。
74.在一个实施方案中，凸轮通道604附接到线性致动器，所述线性致动器在向前及返回行程中操作。适合线性致动器可为由弗吉尼亚州雷德福市的汤姆森公司(thomson,inc.) 提供的t13-b4010ms053-62致动器；然而，本文中所描述的往复凸轮机构可利用各种不同致动器来操作。线性致动器可在生长管线202的路径区段202a、202b的卸载端而不是机载端处
附接到凸轮通道604。在此配置中，凸轮通道604在于致动器的向前行程期间装载塔50(其拉动凸轮通道604)时处于张力之下，这降低了屈曲的风险。图7a图解说明根据本发明的一个实施方案的往复凸轮机构的操作。在步骤a中，线性致动器已完成完整返回行程；如图7a图解说明，一或多个凸轮602可在生长塔50的钩子52上松脱。图7a的步骤b图解说明在向前行程结束时凸轮通道604及凸轮602的位置。在向前行程期间，凸轮 602接合对应生长塔50且使所述生长塔沿着生长管线202在向前方向上移动，如所展示。图7a的步骤c图解说明可如何将新的生长塔50(塔0)插入到生长管线202上及可如何移除最后的塔(塔9)。步骤d图解说明凸轮602如何在返回行程期间以与步骤a相同的方式在生长塔50上松脱。此往复凸轮机构的基本原理是，从致动器的相对较短的行程开始的往复运动在沿着生长管线202的整个长度的一个方向上运送塔50。更具体来说，在向前行程中，生长管线202上的所有生长塔50被向前推动一个位置。在返回行程中，凸轮602在后退一个位置处的邻近的塔上松脱；生长塔保持在同一位置。如所展示，当生长管线202已满时，可在线性致动器的每一向前行程之后装载新的生长塔50并且卸载最后的塔。在一些实施方案中，钩子52的顶部部分(凸轮在上面推动的部分)略微窄于生长塔50的宽度。因此，当生长塔50彼此紧邻地隔开时，凸轮602仍然可与钩子52接合。图7a出于教示目的而展示9个生长塔。生长管线202可经配置为相当长的(举例来说，40米)，从而允许在生长管线202上有更多数目个塔50(例如400到450个)。其它实施方案是可能的。举例来说，最小塔间距可设定为等于或略微大于生长塔50的边到边距离的两倍，以允许在每一循环中将多于一个生长塔50装载到生长管线202上。
75.仍进一步，如图7a中所展示，凸轮602沿着凸轮通道604的间距可被布置为实现沿着生长管线202的一维植物分度。换句话说，往复凸轮机构的凸轮602可经配置使得塔50之间的间距随着其沿着生长管线202行进而增加。举例来说，凸轮602之间的间距可从生长管线的开始处的最小间距逐渐增加到生长管线202的末端处的最大间距。这可用于在植物生长时将植物间隔开以增加光拦截并提供间距，并且通过可变间距或分度，增加生长腔室20及相关联组件(例如照明设备)的有效使用。在一个实施方案中，线性致动器的向前及返回行程距离等于(或略微大于)最大塔间距。在线性致动器的返回行程期间，生长管线202的开始处的凸轮602可松脱并越过生长塔50。在向前行程中，此凸轮602可在接合塔之前行进相应距离，而沿着生长管线202位于更远处的凸轮可在接合塔之前行进较短的距离或大体上立即接合。在此布置中，最大塔间距不能是最小塔间距的两倍；否则，凸轮602可在两个或更多个生长塔50上松脱及接合。如果期望较大最大塔间距，那么可使用扩张接头，如图7b中所图解说明。扩张接头允许凸轮通道604的引导区段在凸轮通道 604的尾端之前开始行进，借此实现长行程。特定来说，如图7b展示，扩张接头710可附接到凸轮通道604的区段604a及604b。在初始位置(702)中，扩张接头710是紧缩的。在向前行程开始(704)时，凸轮通道604的引导区段604a向前移动(随着致动器在凸轮通道604 上拉动)，而尾随区段604b保持静止。一旦螺栓在扩张接头710上触底(706)，凸轮通道604 的尾随区段604也开始向前移动。在返回行程(708)中，扩张接头710紧缩到其初始位置。
76.可采用用于移动垂直生长塔50的其它实施方案。举例来说，可采用引导螺钉机构。在此实施方案中，引导螺钉的螺纹接合安置在生长管线202上的钩子52并且随着轴的旋转移动生长塔50。可使螺纹的螺距变化以实现一维植物分度。在另一实施方案中，可采用带式输送机，包含沿着带的叶片，来使生长塔50沿着生长管线202移动。在此实施方案中，沿着生
长管线202布置的一系列带式输送机，其中每一带式输送机包含叶片之间不同的间距距离以实现一维植物分度。在又一些实施方案中，可采用积放式输送机来使生长塔50沿着生长管线202移动。
77.回行传送机构220将生长塔50从第一路径区段202a传送到第二回行路径区段202b，致使生长塔50在大体上u形路径中行进。在图1a中所展示的实施方案中，每一生长管线 202包含单独回行传送机构220。在其它实施方案中，单个回行传送机构220可经配置以横跨并服务于多个生长管线202。如图26a图解说明，在一个实施方案中，回行传送机构220 包括带驱动式致动器2602，其使用伺服电机2606沿着轨道2608驱动载架2604。由macrondynamics公司(克里登(croydon)，pa)提供的msa系列致动器是适合于在本文中所公开的各种实施方案中使用的带驱动式致动器的实例。载架2604包含下部区段2610，所述下部区段包含钩子接收器区段2612，所述钩子接收器区段包含接合附接到生长塔50的钩子52 的凹槽2618。接收器区段2612还可具有闩锁2614，所述闩锁在生长塔50的外侧上关闭以防止生长塔50在与回行传送输送相关联的加速或减速期间滑落。在一个实施方案中，控制器可控制回行传送机构220使载架2604移动，使得凹槽2618与选择生长管线202的第一路径区段202a的轨道对准。近端地附接到第一路径区段202a的卸载端的线性致动器可将生长塔50推动到接收器区段2612上。替代地，与第一路径区段202a相关联的往复凸轮机构可经配置以将生长塔50推动到接收器区段2612上。当生长塔50的钩子52接合在接收器区段2612中时，控制器可致使伺服电机2606使载架2604移动到生长管线202的回行路径区段202b的装载端，使得钩子52与轨道对准。近端地附接到回行路径区段202b的装载端的第二线性致动器可使生长塔50从接收区段2612滑动到轨道上。替代地，与回行路径区段202b相关联的往复凸轮机构可经配置以从接收器区段2612传送生长塔50。与上文所描述的回行传送机构相关联的优点是钩子52的定向不会改变。这允许传送输送机构47的载架1202将生长塔50装载到生长管线202上并从生长管线抽出生长塔50而不必使载架1202 的接收区段1204旋转。
78.如上文所论述，轨道2608的长度经配置以横跨第一路径区段202a及回行路径区段 202b，或横跨多个生长管线202以允许单个回行传送机构220结合这些生长管线202来操作(示意性地，这可通过将个别元件220延伸到具有单个连续轨道的回行传送机构中来设想)。在其它实施方案中，可为每一生长管线202配置其它类型的回行传送机构220。举例来说，可采用气动致动器来根据执行本文中所描述的传送操作的需要使类似于上文载架 2604的载架沿着轨道来回移动。还可采用其它回行传送机构。举例来说，回行传送机构可包括摆动臂，所述摆动臂在第一路径区段202a的卸载端处接合生长塔50且摆动180度以将生长塔50平移到回行路径区段202b的装载端。在另一实施方案中，回行传送机构220 可包含横跨生长管线202的第一路径区段202a及第二路径区段202b的半圆形轨道区段。在此实施方案中，包含叶片的轮子可随着生长管线202的每一移动循环围绕所述半圆形轨道区段推动生长塔。然而，这两个前述实施方案切换钩子52的定向，这需要载架1202 包含回转机构。
79.图1a及21示意性地图解说明中央处理系统30可如何经配置以结合包含回行路径生长管线202的系统来工作。举例来说，自动传送站41可从输送机构47抽出生长塔50且将所述生长塔水平地放置于馈入输送机1420上。收割站32可处理生长塔50。可将经处理生长塔50选路运回到生长环境20或中央处理系统的其它站(例如清洗站34)或运回到自动传送站42。在任一情形中，自动拾取站43可将生长塔50放置到传送输送机构47的载架1202上，如下
文所论述。在上文论述的实施方案中，在生长管线202中使用回行路径意味着可向生长环境20的同一侧插进及从所述同一侧抽出生长塔50。此配置通过消除某些组件(例如用于装载生长塔及从生长管线202卸载生长塔的单独传送机构)而允许系统成本的潜在减小。在一些实施方案中，路径区段202a及202b是大体上水平的。在其它实施方案中，路径区段202a及202b中的一者或两者可在其相应行进方向上向下倾斜。
80.图1b图解说明另一实例农场系统布局。在图1b中所图解说明的系统中，使用一个自动拾取与搁置站42代替单独的站41及43。类似于图1a中所图解说明的系统，传送输送机构47在生长环境20与站42之间传送生长塔50。中央处理系统30的各种组件的定向也可改变。举例来说，输送机102可将水平定向的塔传送到收割机32进行处理。输送机104结合传送站105可将经处理生长塔传送到输送机106。输送机106可将生长塔50馈送到清洗站 34中，或在再次切割工作流程中，将生长塔50传送回到站42以插入到生长环境中。传送输送机107可将生长塔50从清洗站34传送到输送机，输送机为移栽机站36进行馈送。在其它方面，中央处理系统30以与结合图1a描述的系统大体上类似的方式操作。
81.图1a及1b图解说明其中系统10的所有生长管线202包含在单个生长环境20内的系统。图27图解说明单个中央处理系统30可如何结合多个生长环境20a-g来操作。生长环境 20a-g中的每一者可单独地控制以支持各种不同作物类型的最优生长。在所展示的实施方案中，传送输送机构47可经配置以包含环圈进入每一生长环境20a到20g中的轨道区段。控制系统可致使传送输送机构47将载架1202选路运输到选择生长环境内的选择生长管线202。如上文所论述，每一生长环境20a到20g包含塔插进界面38及塔抽出界面39。如图 27图解说明，插进界面38及抽出界面39配置于生长环境20a-g的面对中央处理系统30的侧上。此配置允许减小生长环境20a-g外部中央处理系统30及传送生长塔进出所述中央处理系统的输送系统所需的洁净室空间的总体大小。
82.图27还图解说明系统10还可包含第二自动拾取站43b。如下文所论述，可在由收割机站32进行初始处理之后将生长塔50作为所谓的“再次切割”插回到选择生长环境20a-g 中。可将生长塔50可水平地输送到自动拾取站43。然而，在替代实施例中，位于较接近于收割机站32之处的第二自动拾取站43b可拾取“再次切割”生长塔50且将其装载到传送输送机构47的载架1202上。
83.灌溉及水营养供应
84.图8图解说明灌溉管线802可如何附接到生长管线202以在安置于生长塔50中的作物平移穿过垂直塔输送系统200时将水性营养溶液供应到所述作物。在一个实施方案中，灌溉管线802是具有在塔50在每一移动循环中沿着生长管线202前进时安置在塔50的预期位置处的间隔开的孔或孔口的加压管线。举例来说，灌溉管线802可为具有1.5英寸内径及具有0.125英寸直径的孔的pvc管。灌溉管线802可为大约40米长，横跨生长管线202的整个长度。为了确保整个管线上有足够的压力，灌溉管线802可分裂成较短的区段，每一区段连接到歧管，使得降低压降。
85.如图8展示，漏斗结构902从灌溉管线802收集水性营养溶液且将水性营养溶液分配到生长塔50的空腔54a、54b，如下文更详细论述。图9及11a图解说明漏斗结构902可集成到钩子52中。举例来说，漏斗结构902可包含收集器910、第一及第二通路912以及第一及第二狭槽920。如图9图解说明，所述钩子的凹槽接合构件58可安置在总体钩子结构的中心线
处。漏斗结构902可包含与收集器910相反地向下延伸并且在中心线的相对侧上的凸缘区段906。第一及第二通路的出口定向为大体上邻近于凸缘区段906并位于其相对侧处，如所展示。凸缘区段906与生长塔50的中心壁56对齐以使钩子52居中，并提供额外的位点来将钩子52粘附或以其它方式附接到生长塔50。换句话说，当将钩子52插入到生长塔50的顶部中时，中心壁56安置在凸缘区段906之间。在所展示实施方案中，收集器910 从钩子52的主本体53横向延伸。
86.如图11b展示，漏斗结构902包含收集器910，收集器910收集营养流体并通过通路912 将所述流体均匀地分配到塔的内空腔54a及54b。通路912经配置将以水性营养溶液分配到中心壁56附近及每一空腔54a、54b的中心后部、盆栽固定架158的端部上方以及预期所种植作物的根部的位置。如图11c图解说明，在一个实施方案中，漏斗结构902包含促进将营养流体均匀分配到两个通路912的狭槽920。为了使营养流体到达通路912，其必须流动穿过狭槽920中的一者。每一狭槽920可具有v形配置，其中狭槽开口的宽度随着其从收集器910的大体上平面的底表面922延伸而增加。举例来说，每一狭槽920可在底表面 922处具有1毫米宽度。狭槽920的宽度可在25毫米的高度上增加到5毫米。狭槽920的配置致使由灌溉管线802以足够的流速供应的营养流体积聚在收集器910中，而不是直接流动到特定通路912，并且流动穿过狭槽920以促进营养流体均匀分配到两个通路912。
87.在操作中，灌溉管线802将水性营养溶液提供到漏斗结构902，漏斗结构902将水均匀分配到生长塔50的相应空腔54a、54b。从漏斗结构902供应的水性营养溶液随着其向下滴流而灌溉含纳于相应盆栽容器158中的作物。在一个实施方案中，安置在每一生长管线 202下方的排水沟从生长塔50收集多余的水以用于再循环。
88.其它实施方案是可能的。举例来说，漏斗结构可配置有单独操作以将水性营养溶液分配到生长塔50的对应空腔54a、54b的两个单独收集器。在此配置中，灌溉供应管线可配置有针对每一收集器的一个孔。在其它实施方案中，塔可仅包含单个空腔且仅在塔的单个端面101上包含盆栽容器。此配置仍需要使用将水性营养溶液引导到塔空腔的所要部分的漏斗结构，但消除对单独收集器或促成均匀分配的其它结构的需要。
89.自动拾取及搁置站
90.如上文所论述，中央处理系统30的站在水平定向上对生长塔50进行操作，而垂直塔输送系统200在生长环境20中在垂直定向上输送生长塔。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取水平生长塔、将塔旋转到垂直定向且将塔附接到传送输送机构47的载架以供插入到生长环境20的所选择生长管线202 中。在中央处理系统30的另一端，自动搁置站41及相关联控制逻辑可操作以从缓冲位置可释放地抓取并移动垂直定向的生长塔50、将生长塔50旋转到水平定向并且将其放置于输送系统上以供由中央处理系统30的一或多个站处理。举例来说，自动搁置站41可将生长塔50放置于输送系统上以供装载到收割机站32中。自动搁置站41及自动拾取站43可各自包括6自由度(6轴线)机器人臂，例如fanuc机器人。站41及43还可包含用于在相对端处可释放地抓取生长塔50的末端执行器。自动拾取与搁置站42可经配置以执行由站41及 43两者实施的功能。
91.图14图解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。如上文所论述，可为积放式输送机的传送输送机构47从生长环境20递送生长塔50。在一个实施方案中，传送输送机构47的轨道系统1406 延
伸穿过生长环境20中的塔抽出界面39的垂直狭槽1408，从而允许机构45将附接到载架 1202的生长塔50输送到生长环境20外部及朝向拾取位置1404输送。传送输送机构47可使用受控停止刀片来在拾取位置1404处停止载架1202。传送输送机构47可包含防回滚机构，从而将载架1202限定在停止刀片与防回滚机构之间。
92.如图12图解说明，接收器1204可附接到回转机构1210，以在附接到载架1202时允许生长塔50旋转，以便在卸载传送输送机构45中更紧密地缓冲及/或促成装载或卸载生长塔 50的正确定向。在一些实施方案中，针对搁置位置及拾取位置1404，生长塔50可经定向使得钩子52背对自动搁置站41及自动拾取站43以便于将塔传送到经回转载架接收器 1204上/传送塔离开所述经回转载架接收器。钩子52可停留在载架1202的接收器1204中的凹槽中。接收器1204还可具有闩锁1206，其关闭生长塔50的任一侧以防止生长塔50在与传送输送相关联的加速或减速期间滑落。然而，在其它实施方案中，鉴于生长塔向载架1202中及从所述载架的传送可针对所有操作在同一侧上发生，回行传送机构220可经配置以消除对回转机构1210的需要。
93.图16图解说明根据本发明的一个实施方案的末端执行器1450，其提供用于在相对端处可释放地抓取生长塔50的气动抓握解决方案。末端执行器1450可包含横梁1602及安装板1610以附接到机器人，例如机器人臂1402。顶部抓手组合件1604及底部抓手组合件 1606附接到横梁1602的对置端。末端执行器1450还可包含用以在生长塔50固持在水平定向上时支撑所述生长塔的支撑臂1608。举例来说，从横梁1602的中心区段延伸的支撑臂 1608减轻塔架偏转。支撑臂1608可与抓手组合件1604、1606间隔约1.6米，并且可标称地从塔端面偏移30mm，从而在支撑臂1608抓捕塔之前允许30mm的塔偏转。
94.如图17a及17b中所展示，底部抓手组合件1606可包含从横梁1602的端部垂直地延伸且各自具有界定臂1708a及1708b的切口区段1704的板1702。气压缸机构1706(例如smc 气动(smc pneumatics)以mgpm40-40z名称出售的导引气压缸)附接到板1702的臂1708a。臂1708b可包含突出部1712，所述突出部在被抓获于生长塔50的凹槽58b中时接合所述凹槽以将生长塔50定位在抓手组合件1606中及/或防止滑移。在所展示实施方案中，抓手组合件1606像龙虾爪一样操作，即，抓手的一侧(气压缸机构1706)移动，而另一侧(臂1708b) 保持静止。在抓手组合件1606的静止侧上，气压缸机构1706驱动生长塔50进入臂1708中，使塔50与突出部1712对齐。生长塔50与臂1708b及气压缸机构1706之间的摩擦在自动搁置站41或自动拾取站43的操作期间将塔50固持在适当位置。为了抓取生长塔50，气压缸机构1706可延伸。在此实施方案中，气压缸机构1706在涉及生长塔50的传送操作期间收缩到释放位置。在一个实施方案中，气压缸机构1706的螺线管是中心关闭的，因为无论是延伸还是收缩，阀即使失去气压也能锁定。在此实施方案中，在气压缸机构1706延伸时，失去气压将不会导致生长塔50从末端执行器1450中掉出。
95.在一个实施方案中，顶部抓手组合件1604基本上是底部抓手组合件1606的镜像，因为其包含相同的组件并且以与上文所描述相同的方式操作。在一个实施方案中，抓板 1718可仅附接到底部抓手组合件1606。抓板1718可在抓手组合件出故障或生长塔50滑移的情况下用作安全挡。其它实施方案是可能的。举例来说，抓手组合件可为平行抓手组合件，其中每一抓手的两个相对臂在被致动以抓取生长塔50时移动。
96.机器人1402可为6轴线机器人臂，包含：底座；下臂，其附接到所述底座；上臂，其附
接到所述下臂；及腕部机构，其安置在所述上臂的端部与末端执行器1450之间。举例来说，机器人1402可1)围绕其底座旋转；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)将附接到上臂的端部的腕部机构向上及向下倾斜；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)的修改可准许不同类型的机器人及机构，以及使用具有较少移动轴线的机器人。如图18图解说明，机器人1402可为底板安装式的及安装在基架上。向机器人1402的输入可包含电力、与控制系统的数据连接以及将气压缸机构1706连接到加压空气供应的空气管线。在气压缸机构1706上，传感器可用于检测缸体何时处于其打开状态或关闭状态。控制系统可执行一或多个程序或子例程来控制机器人1402的操作以实现将生长塔50从生长环境20输送到中央处理系统20。
97.当生长塔50在卸载传送输送机构45中加速/减速时，生长塔50可略微摆动。图18及19 图解说明用以在自动搁置站41的搁置操作期间停止可能的摆动并准确定位生长塔50的塔约束机构1902。在所展示实施方案中，机构1902是底板安装式单元，其包含导引气压缸1904及托架组合件，所述组合件包含对塔50进行导引的导引板1906及托架臂1908，所述托架臂抓捕生长塔50的底部，将其固持在一个微小的角度，以更好地使生长塔50与底部抓手组合件1606对齐。控制系统可控制机构1902的操作接合生长塔50的底部，借此将其固持在抓手组合件1606的适当位置。
98.搁置操作的最终状态使生长塔50尽可能居中地安放在收割机馈入输送机1420的突出部2004上。在一个实施方案中，生长塔50经定向使得钩子52指向收割机站32，且在具有铰接式侧壁的实施方案中，并且向下铰接侧。根据本发明的一个可能实施方案，以下总结了机器人1402的控制器在搁置操作期间可执行的决策步骤。
99.搁置过程说明
100.机器人控制器的主程序可如下工作：
101.·
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。
102.·
在主程序内，机器人控制器可检查机器人1402是否在其原位置中。
103.·
如果机器人1402不在其原位置中，那么进入其回位程序以移动到原位置。
104.·
主程序接着调用复位i/o程序以将机器人1402上的所有i/o参数复位到默认值。
105.·
接下来，主程序运行与中央处理控制器的握手程序以确保生长塔50在拾取位置 1404处且准备好被拾取。
106.·
主程序可运行进入区带程序以指示其将进入传送输送区带。
107.·
主程序可运行拾取塔程序以抓取生长塔50且将其抬离载架1202。
108.·
主程序可接着调用离开区带程序以指示其已离开传送输送区带。
109.·
接下来，主程序运行与中央处理控制器的握手程序以检查收割机馈入输送机1420 畅通且在适当位置以接收生长塔50。
110.·
主程序可接着运行进入区带程序以指示其将进入收割机馈入输送机区带。
111.·
主程序运行放置塔程序以移动所拾取塔并将其放置到馈入输送机1420上。
112.·
主程序接着调用离开区带程序以指示其已离开收割机馈入输送机区带。
113.·
回位程序可接着运行以使机器人1402返回其原位置。
114.·
最后，主程序可运行与中央处理控制器的握手程序以指示机器人1402已返回其
原位置且准备好拾取下一生长塔50。
115.拾取塔程序可如下工作：
116.·
机器人1402检查以确保抓手1604、1606在打开位置。如果抓手未打开，机器人1402 将发出警报。
117.·
机器人1402可接着开始直线向前移动，这会将末端执行器1450推动到塔端面中，使得生长塔完全坐靠在抓手1604、1606的后壁上。
118.·
机器人1402可接着侧向移动以将刚性指状部1712推靠在塔壁上以便接合凹槽 58b。
119.·
机器人1402可激活机器人输出以关闭抓手1604、1606。
120.·
机器人1402可等待直到传感器指示抓手1604、1606已关闭。如果机器人1402等待得太久，那么机器人1402可发出警报。
121.·
一旦确认抓握，机器人1402便可接着垂直地移动以将生长塔50抬离接收器1204。
122.·
接下来，机器人1402可接着从拾取位置1404拉回。
123.放置塔程序可如下工作：
124.·
机器人1402可移动穿过充当中间点的两个路点以在运动期间恰当对准生长塔50。
125.·
机器人1402继续将末端执行器1450及生长塔50定位在刚好在收割机馈入输送机 1450的中心上方，使得塔处于正确的定向(例如，在刚性手指上铰接钩子52朝向收割机站 32)。
126.·
一旦确认输送机位置，机器人1402便可接着激活输出以打开抓手1604、1606，使得生长塔50正好停留在刚性指状部1712及支撑臂1608上。
127.·
机器人1402可等待直到传感器指示抓手1604、1606已打开。如果机器人1402等待得太久，那么机器人1402可发出警报。
128.·
在释放抓手1604、1606之后，机器人1402可接着垂直地向下移动。在向下的途中，收割机馈入输送机1420的突出部2004承受生长塔50的重量，且末端执行器1450的刚性指状部1712及支撑臂1608在生长塔下方停止并且不接触。
129.·
最后，机器人1402可接着将末端执行器1450从收割机馈入输送机1420朝向机器人1402拉动，且使末端执行器1450的刚性指状部1712从生长塔50下方滑出。
130.图15a及15b图解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。类似于自动搁置站41，机器人1502包含用于可释放地抓取生长塔50的末端执行器1550。在一个实施方案中，末端执行器1550大体上与附接到自动搁置站41的机器人1402的末端执行器1450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的机器人1502 可抓取停留在拾取输送机1504上的生长塔50、将生长塔50旋转到垂直定向且将生长塔50 附接到传送输送机构47的载架1202。如上文所论述，可包含积放式输送机的装载传送输送机构47将生长塔50递送到生长环境20。在一个实施方案中，传送输送机构47的轨道系统1522延伸穿过生长环境20中的塔插进界面38的垂直狭槽，从而允许机构47将附接到载架1202的生长塔50从停止位置1520输送到生长环境20中。传送输送机构47可使用受控停止刀片来在停止
位置1520处停止载架1202。传送输送机构47可包含防回滚机构，从而将载架1202限定在停止刀片与防回滚机构之间。
131.根据本发明的一个可能实施方案，以下总结了机器人1502的控制器在拾取操作期间可执行的决策步骤。
132.拾取过程说明
133.·
机器人控制器的主程序可针对机器人1502如下工作：
134.·
中央处理控制器可激活主程序。
135.·
在主程序内，机器人1502控制器将检查机器人1502是否在其原位置。
136.·
如果机器人1502不在其原位置，那么机器人1502将进入其回位程序以移动到机器人1502的原位置。
137.·
主程序可接着调用复位io程序以将机器人1502上的复位i/o值复位到其默认值。
138.·
接下来，主程序可运行与中央处理控制器的握手程序以请求指示哪一站(拾取输送机1504或移栽机传送输送机2111)具有准备好拾取的生长塔50的决策代码。
139.·
主程序可基于上文的决策代码运行进入区带程序以指示其将进入拾取位置。
140.·
主程序可接着基于上文的决策代码运行拾取塔程序以抓住塔且将其从指定输送机抬起。
141.·
主程序可接着基于上文的决策代码调用离开区带程序以指示其已离开拾取位置。
142.·
接下来主程序可运行与中央处理控制器的握手程序以检查装载传送输送机构47 是否具有在适当位置的载架1202且准备好接收生长塔50。
143.·
主程序可接着运行进入区带程序以指示其将进入传送输送区带。
144.·
主程序可运行放置塔程序以移动所拾取生长塔并将其放置到载架1202的接收器 1204上。
145.·
主程序可接着调用离开区带程序以指示其已离开传送输送区带。
146.·
机器人1502接着运行回位程序以使机器人1502返回到其原位置。
147.·
最后，主程序可运行与中央处理控制器的握手程序以指示机器人1502已返回到其原位置且准备好拾取下一生长塔50。
148.拾取塔程序可如下工作：
149.·
机器人1502可检查以确保抓手在打开位置。如果抓手未打开，那么机器人1502将发出警报。
150.·
如果决策位置分辨为移栽机传送输送机2111，那么机器人1502将垂直地移动以与移栽机传送输送机2111上的生长塔50对准。
151.·
机器人1502可接着开始直线向前移动以将末端执行器1550推动到塔端面中，使得生长塔50完全坐靠在抓手的后壁上。
152.·
机器人1502向上移动以抬起生长塔50来使塔停留在抓手的刚性指状部上。
153.·
机器人1502可接着激活机器人1502输出以关闭抓手。
154.·
机器人1502可等待直到传感器指示抓手已关闭。如果机器人1502等待得太久，那么机器人1502将发出警报。
155.·
一旦确认抓握，机器人1502便垂直地移动且从拾取输送机1504或移栽机传送输送机2111拉回。
156.放置塔程序可如下工作：
157.·
机器人1502可移动穿过充当中间点的两个路点以在运动期间恰当对准生长塔50。
158.·
机器人1502继续将末端执行器1550及生长塔50定位为与载架1202的接收器1204 成直线。
159.·
机器人1502可接着向前移动到点1520，所述点将塔钩子52定位在接收器1204中的通道上方。
160.·
机器人1502可接着向下移动，这将把塔钩子52定位在接收器1204的通道上方略高 (例如，约10毫米)处。
161.·
机器人1502可激活输出以打开抓手，使得塔50的钩子52落入接收器1204的通道中。
162.·
机器人1502可等待直到传感器指示抓手已打开。如果机器人1502等待得太久，那么机器人1502将发出警报。
163.·
一旦释放了抓手，机器人1502便可从塔直线往回移动。
164.中央处理系统
165.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来将塔传送到给定站或从给定站传送所述塔。举例来说，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。这些输送机可为适于输送水平地安放在上面的生长塔50的带式或辊式输送机。如本文中所描述，中央处理系统30还可包含用于识别生长塔50的一或多个传感器以及用于协调及控制各种站及输送机的操作的一或多个控制器。
166.图21图解说明用于中央处理系统30的实例处理路径。如上文所论述，机器人搁置站 41可将具有成熟作物的生长塔50降低到收割机馈入输送机1420上，所述收割机馈入输送机将生长塔50输送到收割机站32。图20图解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，所述带包含从带 2002向外延伸的突出部2004。突出部2004在带2002与从生长塔50延伸的作物之间提供间隙，这有助于避免或减少对作物的损坏。在一个实施方案中，突出部2004的大小可在生长塔50的长度处循环性地变化。举例来说，突出部2004a可经配置以接合生长塔50的端部；顶部突出部2004d可接合生长塔50的对置端；及中间突出部2004b、2004c可定位成在突出部2004b、2004c的长度较低的横向端面处接触生长塔50且当生长塔50偏转超过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的每一完整行进循环为生长塔50提供两个移动循环。然而，在其它实施方案中，所有突出部2004的长度是一致的。
167.如图21展示，收割机馈出输送机2102输送从收割机站32处理的生长塔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生长塔：“再次切割”及“最终切割”。如本文中所使用，“再次切割”塔是指已经由收割机站32处理(即，作物已经从生长在生长塔50中的植物收割，但是植物的根结构保持在原地)并将被重新插入生长环境 20中以便
作物再次生长的生长塔50。如本文中所使用，“最终切割”塔是指已收割作物并且要清除生长塔50的根结构及生长介质并重新种植的生长塔50。再次切割及最终切割型生长塔50可采取不同的处理路径通过中央处理系统30。为了促进生长塔50的选路运输，中央处理系统30在各个位置包含传感器(例如，rfid、条形码或红外线)以跟踪生长塔50。由中央处理系统30的控制器实施的控制逻辑跟踪给定的生长塔50是再次切割还是最终切割型生长塔，并且使各种输送机相应地选路运输此些生长塔。举例来说，传感器可位于拾取位置1404及/或收割机馈入输送机1420处，以及其它位置处。本文中所描述的各种输送机可经控制以沿着中央处理系统30的不同处理路径选路运输经识别的生长塔 50。如图21中所展示，再次切割型输送机2112将再次切割型生长塔50朝向自动拾取站43 的工作包线运送以供插入到生长环境20中。再次切割型输送机2112可由单个累积输送机或一系列输送机组成。再次切割型输送机2112可将生长塔50输送到拾取输送机1504。在一个实施方案中，拾取输送机1504经配置以容纳到达生长塔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的方法包含使用比生长塔50短的输送机区段，或使用两端成角度的输送机，如图22中所展示。
168.另一方面，最终切割型生长塔50在再次进入生长环境20之前行进穿过收割机站32、清洗站34及移栽机36。参考图21，可将经收割生长塔50从收割机馈出输送机2102传送到清洗机传送输送机2103。清洗机传送输送机2103将生长塔移动到清洗机馈入输送机2104 上，所述清洗机馈入输送机将生长塔50馈送到清洗站34。在一个实施方案中，气动滑块可将生长塔50从收割机馈出输送机2102推动到清洗机传送输送机2103。清洗机传送输送机2103可为将塔传送到清洗机馈入输送机2104的三线式输送机。额外推进器缸可将生长塔50推离清洗机传送输送机2103且推动到清洗机馈入输送机2104上。生长塔50在清洗机馈出输送机2106上离开清洗站34，且通过推动机构被传送到移栽机馈入输送机2108。经清洁生长塔50接着在移栽机站36中处理，所述移栽机站将籽苗插进到生长塔的生长位点 53中。移栽机馈出输送机2110将生长塔50传送到最终传送输送机2111，所述最终传送输送机将生长塔50输送到自动拾取站43的工作包线。
169.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2302及料仓输送机 2304。收割机2302可包含刚性框架，各种组件(例如切割器及馈送组合件)安装到所述刚性框架件。在一个实施方案中，收割机2302包含其自身的馈送器机构，所述馈送器机构接合生长塔50并将其馈送通过所述机器。在一个实施方案中，收割机2302在不包含生长位点53的端面上接合生长塔并且可采用与凹槽58a、58b对齐的机构来相对于收割刀片或其它致动器准确地定位生长塔及生长位点53。在一个实施方案中，收割机2302包含定向为靠近生长塔50的第一端面101的第一组旋转刀片及在生长塔50的相对端面101上的第二组旋转刀片。当生长塔50被馈送通过收割机2302时，从生长位点53延伸的作物被切割或以其它方式移除，其中作物落入由料仓输送机2304放置在收割机2302下方的料仓中。收割机2302可包含分组机构，例如物理或空气分组器，以在远离生长塔50的端面板101的生长位点53处将作物分组以促进收割过程。料仓输送机2304可为u形输送机，其将空料仓运送到收割机站34及从收割机站32运送经填充的料仓。在一个实施方案中，料仓可经定大小以载运从单个生长塔50收割的至少一批作物。在此实施方案中，将新的料仓移动到每一经收割的生长塔的适当位置。在一个实施方案中，生长塔50进入装满成熟植物的收割机2302，并离开收割机2302，剩余的茎及土栽被送到下一处理站。
170.图23b是实例收割机2302的俯视图。从旋转驱动系统2308延伸的圆形刀片2306在生长塔50的相对端面101a上收割植物。在一个实施方案中，旋转驱动系统2308安装到线性驱动系统2310以将圆形刀片2306向接近及更远离生长塔50的相对端面101a移动，以优化不同类型植物的切割高度。在一个实施方案中，每一旋转驱动系统2308具有在生长塔50 的生长位点的中心轴线处相交的上部圆形刀片及下部圆形刀片(及相关联的电机)。收割机2302还可包含对准轨道2320，其包含一组辊，所述辊在其被馈送通过机器时接合生长塔50的凹槽58。收割机2302还可包含塔驱动系统，所述塔驱动系统以恒定速率馈送生长塔通过所述机器。在一个实施方案中，塔驱动系统包含位于收割机2302的对置端处的两驱动轮与电机组合件。每一驱动轮及电机组合件可包含位于底部的摩擦驱动辊及位于顶部的气动致动的对准轮。如图23c图解说明，收割机2302还可包含采集滑槽2330，其收集在刀片2306下落时被所述刀片切割的经收割作物并将其导引到位于机器2302下方的料仓中。
171.清洗站34可采用各种机构来清洁来自生长塔50的作物碎屑(例如根及基部或茎结构)。为了清洁生长塔50，清洗站34可采用加压水系统、加压空气系统、机械构件(例如擦洗器、擦洗轮、刮刀等)，或上述系统的任何组合。在使用铰接式生长塔(例如上文所论述的那些)的实施方案中，清洗站34可包含多个子站，所述子站包含在一或多个清洁操作之前打开生长塔50的前端面101的子站及用以在一或多个清洁操作之后关闭生长塔的前端面101的第二子站。
172.在一个实施方案中，移栽机站36包含将籽苗插进到生长塔50的生长位点53中的自动机构。在一个实施方案中，移栽机站36接收含纳待移栽到生长位点53中的籽苗的盆栽托盘。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盆栽托盘抓取满根盆栽且将其插入到生长塔53的生长位点53中的一或多个抓手或拾取头。对于生长位点53沿着生长塔的单个端面延伸的实施方案，生长塔可定向成使得单个端面面朝上。对于生长位点53沿着生长塔50的相对端面延伸的实施方案，生长塔50可定向成使得具有生长位点的相对端面面向横向。图24a及24b图解说明实例移栽机站。移栽机站36可包含将盆栽托盘2432定位于机器人臂2410的工作包线中的盆栽托盘输送机 2430。移栽机站36还可包含将生长塔50装载到进行移栽的适当位置的馈送机构。移栽机站36可包含一或多个机器人臂2410(例如6轴线机器人臂)，每一机器人臂具有适于从盆栽托盘抓取满根盆栽且将满根盆栽插进到生长塔的生长位点53中的末端执行器2402。图 24a图解说明包含底座2404及从底座2404延伸的多个拾取头2406的实例末端执行器 2402。拾取头2406各自可从第一位置枢转到第二位置。在第一位置(图24a的顶部图解) 中，拾取头2406相对于底座垂直地延伸。在图24a中所展示的第二位置中，每一拾取头 2406相对于底座2404以45度角延伸。45度角可用于将盆栽插进到如上文所论述以45度角延伸的生长塔的盆栽容器158中。气动系统可控制拾取头在第一位置与第二位置之间的枢转。在操作中，拾取头2406可在从盆栽托盘拾取满根盆栽时在第一位置中，且接着可在将盆栽插入到盆栽容器158中之前移动到第二位置。在此插入操作中，机器人臂2410可经编程以在与盆栽容器158的定向平行的运动方向上插入。使用图24a中所图解说明的末端执行器，可在单个操作中填充多个盆栽容器158。另外，机器人臂2410可经配置以在生长塔50的一侧或两侧上的其它区处执行相同操作。如图24b展示，在一个实施方案中，使用各自具有末端执行器2402的数个机器人组合件来降低处理时间。在填充所有生长位点53之后，最终将生长塔50输送到自动拾取站43，如本
文中所描述。
173.上文论述的控制器中的一或多者(例如用于中央处理系统30的一或多个控制器)可如下实施。图25图解说明根据本公开的实施例可用于执行存储于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/输出子系统可用于取决于应用而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、图形用户接口、触摸屏，或者用于输入的其它接口，及例如led或其它平面屏幕显示器，或用于输出的其它接口，包含应用程序接口 (api)。本公开的实施例的其它元件(例如控制器)可与计算机系统一起实施，如计算机系统800的元件。
174.程序代码可存储于非暂时性媒体中，例如辅助存储器810中的永久存储装置或主要存储器808或两者。主要存储器808可包含易失性存储器，例如随机存取存储器(ram)，或非易失性存储器，例如只读存储器(rom)，以及用于较快存取指令及数据的不同层级的高速缓冲存储器。辅助存储器可包含永久存储装置，例如固态驱动器、硬盘驱动器或光盘。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得计算机系统能够完成通过本文中的实施例执行的方法。所属领域的技术人员将理解，处理器可引入源代码，且将源代码解译或编译成可在处理器804的硬件门层级处理解的机器代码。处理器804可包含用于处理计算密集型任务的图形处理单元(gpu)。
175.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)与外部网络通信。总线805通信地耦合i/o子系统802、处理器804、外围装置806、通信接口807、存储器808及永久存储装置810。本公开的实施例不限于此代表性架构。替代实施例可采用不同布置及组件类型，例如，用于输入-输出组件及存储器子系统的单独总线。
176.所属领域的技术人员将理解，本公开的实施例的元件中的一些或所有元件及其伴随操作可完全或部分地由一或多个计算机系统实施，所述一或多个计算机系统包含一或多个处理器及一或多个存储器系统，如计算机系统800的那些。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。举例来说，一些元件及功能性可在本地实施，且其它元件及功能性可经由网络通过不同服务器以分布式方式实施，例如以客户端-服务器方式。
177.设施布局及布置
178.图28及29是图解说明实例受控环境农业生产设施2800的功能框图。在一些实施方案中，图28及29中所图解说明的布局并入有图27中所图解说明的生长环境及中央处理的配置，向其添加设施2800的其它空间及功能性的选择及布置。在其它实施方案中，可并入有图1a中所图解说明的配置。如图28图解说明，生产设施2800包含生长环境20、中央处理系统30、营养与热过道2820、繁殖空间2802、收割前处理空间2804，及收割后处理空间2806。生产设施2800还包含播种空间2808、发芽空间2803，及材料或产品供应搬运空间2822。生产设施2800的一或多个空间或区域组件可装纳在仓库建筑或任何其它适合建筑结构内。
179.如上文所论述，生长环境20可为大体上囊封式空间以便于控制作物暴露于其中的一或多个环境条件且减小潜在污染物及害虫的风险。生长环境20可包括多个生长环境20a
‑ꢀ
f的阵列，如图27中所图解说明且如上文所论述。生长环境20a-f中的每一者可单独控制以支持各种不同作物类型的最优生长。如上文所论述，生长环境20a-f可各自含纳具有包含第
一路径区段202a及第二回行路径区段202b(参见上文)的大体上u形行进路径的一或多个生长管线202。在所展示的实施方案中，传送输送机构47可经配置以包含环圈进入每一生长环境20a到20f中的轨道区段。控制系统可致使传送输送机构47将载架1202选路运输到选择生长环境20a到20f内的选择生长管线202。所述控制系统还可致使传送输送机构47 将载架1202选路运输到收割前处理空间2804内的选择收割前缓冲区2190、2192。
180.在图28中所展示的中央处理系统30的实施方案中，与收割站32相关联的处理路径垂直于与清洗站34及移栽机站36相关联的处理路径。收割前处理空间2804可含纳收割机站 32及一或多个收割前缓冲区2190、2192，如上文所论述。自动搁置站41可从缓冲区2190、 2192中的一者接合生长塔50、将生长塔50旋转到水平定向且将其放置于输送机构上，所述输送机构馈送生长塔50通过收割机站32。对于所谓的“再次切割”塔，自动拾取站43b 可将经收割生长塔50放回到传送输送机构47上，所述传送输送机构将所述塔选路运输到选择生长环境20a-f。在其它方面，自动拾取站43b可将生长塔旋转90度且将其水平地放置到输送机构上，所述输送机构将所述生长塔馈送到清洗站34。经清洗生长塔50可与其它生长塔50一起在缓冲机构35中缓冲并最终被馈送到移栽机站36中。自动拾取站43可接合已移栽的生长塔50且将其传送到传送输送机构47，所述传送输送机构将所述塔选路运输到选择生长环境20a-f。
181.营养与热过道2820含纳一或多个流体罐、营养供应与混合设备、流体泵、过滤设备、卫生设备、歧管、管路及相关设备，以将水性营养提供到生长环境20a-f内的生长管线202。营养与热过道2820还包含用于控制热条件的设备，包含例如，延续到空气处理单元及流体冷却器的制冷机及液压管道。在一个实施方案中，模块水性营养供应系统2614可将水性营养溶液供应到生长环境20a-f内的生长管线202。从水性营养供应系统2614递送营养溶液的管路(未展示)可延伸遍于生长环境20及/或生长管线202。此外，hvac系统(例如制冷机、空气处理机及其它设备间)，装纳在生长环境20a-f的区段之间及/或放置于含纳每一生长环境20a-f的结构的顶部上。营养与热过道2820在环境上与生长环境20a-f、繁殖空间2802及中央处理系统30分隔开。鉴于过道2820不含钠农业产品，其可相比于设施 2800中的其它空间经受较宽松环境控制(例如，热量、湿度、绝缘、清洁度等)。举例来说，依据加州法规第24条，过道2820可分类为u组(公用事业及杂项)空间。如此，设施2800 的实施者可通过按照较低要求建造过道2820而在设施2800的其它空间中按照较高要求建造来减小成本。
182.繁殖空间2802包含用于在堆叠式水平床(或盆栽托盘)中生长幼小植物以供稍后移栽到生长塔50中的设备。繁殖空间2802可包含用于垂直地堆叠水平床或盆栽托盘的机架系统。在一个实施方案中，繁殖空间2802是大体上囊封式生长环境，其包含空气处理、照明、气候控制、灌溉及其它设备以使植物从种子阶段生长到移栽阶段。在繁殖空间2802 中使用的生长灯可为空气冷却式的并且位于每一水平床上面。在图28中所展示的实施方案中，盆栽托盘是向繁殖空间2802的单个侧2818(与过道2820相对)插入及从其抽出。在一个实施方案中，繁殖空间2802的位置邻近于生长环境20a-f的阵列的端部会允许位于过道2820中的模块水性营养供应系统2614成为空间2802的灌溉供应器。
183.播种区域2808是包含一或多个站及相关联设备的空间，所述一或多个站及相关联设备用于用生长介质、种子及其它营养或水溶液填充盆栽托盘以满足每种作物品种理想生长的营养需求。除了播种管线之外，播种空间2808还可包含介质/土壤存储、端视需求在受
控温度环境(例如，冰箱)中的种子存储，以及潜在的介质/土壤混合设备。播种区域2808 还可包含通风设备。发芽空间2803是包含一或多个桌子的囊封式空间，在植物发芽期间新播种的盆栽托盘含纳在所述桌子中。在图28中所展示的实施方案中，盆栽托盘是向发芽空间2803的单一侧2809(与过道2820相对)插入及从所述单一侧抽出。在发芽阶段之后，盆栽托盘可被传送到繁殖空间2802。在所展示的实施方案中，发芽区域2803及播种区域 2808邻近于繁殖空间2802。
184.在一个实施例中，植物最初在所谓的盆栽托盘中生长，其中每一托盘包含最终在准备好时被传送到移栽机站36的多个盆栽。如图28演示，繁殖空间2802位于邻近于中央处理系统且接近于移栽机站36之处。此配置最小化盆栽托盘需要从繁殖空间2802行进到移栽机站36的距离。在一个实施方案中，输送机可将经装载盆栽托盘从繁殖区域2802传送到移栽机站36。
185.与中央处理系统30相关联的空间还可划分成若干单独环境以实现各种目标。举例来说，收割前空间2804可为与含纳清洗站34及移栽机站36的空间分隔开的经冷却环境。收割后空间2806也可为单独空间。在一个实施方案中，收割前空间2804包含环境控制，所述环境控制用于提供经冷却空间以在收割及灌溉之前将生长塔50中的作物冷却到目标温度，以在生长塔50从垂直缓冲区2190、2192悬挂时向其供应水或水性营养溶液。在一个实施方案中，灌溉供应器是冷水供应器以在收割之前进一步引起作物冷却到目标温度。对于某些作物(例如绿叶蔬菜)，作物的冷却促成更清洁的收割操作，因为作物稍微更坚硬，从而通过收割机站32的刀片提供更清洁的切割。
186.如上文所论述，垂直塔输送系统47包含将载架1202沿着系统10选路运输到各种目的地的轨道系统。如图28及30图解说明，所述轨道系统可包含第一收割前(再次切割)垂直缓冲区2190及第二收割前(最终切割)垂直缓冲区2192，其两者均含纳于收割前空间2804 中。如上文所论述，中央处理系统30可经配置以选择性地处理某些生长塔50以进行所谓的再次切割处理。图28图解说明系统10还可包含第二自动拾取站43b。特定来说，在由收割机站32进行处理之后，自动拾取站43b可从收割机站32的馈出输送机拾取生长塔50、将生长塔50旋转到垂直且将其放置在塔输送机构47的载架1202上以重新插入到生长管线 202中。经历“最终切割”处理的生长塔50被选路运输到如本文中所描述的清洗站34及移栽机站36。收割前空间2804还可包含用于其它目的的额外缓冲管线，例如用以防止具有受损或以其它方式被拒绝的作物的生长塔的缓冲管线
187.被指定为“再次切割”的塔比被指定为最终切割的塔50花费更少的时间来处理，因为再次切割塔不需要通过清洁站34及移栽机站36。收割前缓冲区2190、2192提供在将收割机站32初始化之前缓冲生长塔50的空间，以确保生长塔50的充足供应以进行高效处理。控制器在适当的情况下选择性地将生长塔50选路运输到再次切割缓冲区2190或最终切割缓冲区2192。自动搁置站41可在控制系统的控制下选择性地从缓冲区2190或2192接达生长塔50，如可能如此需要。单独垂直塔缓冲区的使用允许农场系统10在再次切割塔与最终切割塔之间交替，并维持最终切割生长塔50与再次切割生长塔50的一致混合以进行处理，尽管此些类型的生长塔是从生长环境分批次到达。单独缓冲区的使用还允许系统10适应再次切割塔及最终切割塔的不同循环时间，与在给定时间跨度内可以处理的塔相比增加了塔的总数，并提高了总体塔处理的平均循环时间。在一个实施方案中，自动搁置站41可在最终切割
收割前缓冲区2190与再次切割收割前缓冲区2192之间1:1交替，前提是两种塔类型均可用。然而，在其它实施方案中，此些塔类型之间的循环时间差异可能表明每1个最终切割塔对2个再次切割塔的比率。其它实施方案是可能的。举例来说，系统10还可包含垂直拒绝缓冲区(未展示)以提供空间来暂时存储未通过质量检查的生长塔。拒绝缓冲区允许将被拒绝的塔简单地从处理路径中选路送出并存储以供稍后处理。
188.收割后处理空间2806可为囊封式环境，其包含用于在作物已经在收割机站32处从生长塔50收割之后处理作物的设备。在一些实施方案中，收割后处理空间2806是经受受控环境条件的大体上囊封式空间；举例来说，收割后空间2806可为冷却或冷冻环境，或者是容纳其它类型的作物的温暖环境。在一些实施方案中，包含于收割后处理空间2806中的设备可包含作物清洗及干燥设备、产品质量设备、产品冷却设备、产品包装设备及食品安全设备。其它设备可包含用于卫生目的的过程隔离设备。收割后处理空间2806布置成邻近于中央处理系统30且接近于收割机站32以最小化或减小经收割作物从收割机站 32行进的距离。在一个实施方案中，料仓输送机可直接延伸到收割后处理空间2806中以将装载有经收割作物的料仓输送到所述空间中。在一个实施方案中，经收割产品可直接收割到不具有料仓的输送装置上并被运送到收割后处理空间2806。另外，经收割产品(无论是在料仓中还是直接在输送机上输送)也可在其被输送到收割后处理空间2806时经受冷却系统(例如真空冷却、冷却隧道等)。类似地，设施2800还可包含冷藏空间以提供适于存储经包装作物以供运输的受控冷冻环境，这取决于特定作物存储环境需求。在一些实施方案中，包含于冷藏空间中的设备可包含包装货盘设备、开箱设备及其它库存存储设备或基础设施。在所展示的实施方案中，冷藏空间邻近于收割后处理空间2806。
189.生产设施2800的实施方案还经布置以优化效率。在一些实施方案中，生产设施2800 可经配置以减小或最小化从种子阶段到收割后处理及冷藏的总产品流动距离。最小化或减小此度量会通过例如减小在设施中使用的输送机的总长度而增加成本效率。生产设施 2800的布局还可经配置以减小或最小化其它属性，例如未利用空间的百分比、员工行进的距离、设施2800中任何两个站之间的最大距离，缆线、管路及/或hvac管道的长度及总壁长度。
190.如图28图解说明，从种子到包装的总产品流动既直接又高效，减少了操作时间、操作成本及资本支出。特定来说，产品流动在播种站2808开始，在所述播种站处，以土壤填充盆栽托盘并进行播种。产品流动进行到繁殖空间2802，在所述繁殖空间处，植物发芽且准备好移栽。盆栽托盘接着被输送到中央处理系统30的移栽站36，在所述移栽站处，将盆栽插入作物支承模块(例如生长塔50的盆栽容器)中。将生长塔50插入生长环境20中，在所述生长环境处，所述生长塔沿着生长管线202从空间的一端前进到另一端。生长塔50 接着被传送到收割站32，在所述收割站处，收割作物且将作物输送到收割后处理空间 2806。最终将经包装产品存储于冷藏设施中，最终所述经包装产品可从所述冷藏设施从设施2800运输出去。
191.图28中所图解说明的配置实现各种操作及成本效率以及优点。图28及29中所陈述的配置基本上将系统2800二分成用于装纳热及灌溉设备的共用设施区带及用于生长作物的植物生产区带。举例来说，如所展示定位繁殖空间2802及生长环境的阵列允许大多数热、灌溉及营养供应设备位于单个过道2800中。生长环境20a-f及与中央处理系统30相关联的
空间相对于环境控制具有不同需求，这需要对温度、湿度、空气过滤、过程隔离及 /或照明的较精确控制。另外，鉴于生长环境20a-f及与中央处理系统30相关联的空间含纳农业产品，各种食品安全要求也可能需要额外的控制，例如过程隔离或洁净室设备，以形成适合食品/作物生产的空间。图28中所陈述的布局基本上形成了其中实现所需控制的成本较小的公用设施区带(营养过道)及其中食品安全及其它要求必需更严格的环境控制的生产区带。举例来说，营养与热过道2820及空间2822可不经受环境控制且受制于周围温度及空气条件。在其它实施方案中，营养与热过道2820及空间2822含纳于受控环境中。另外，图28的配置从设计角度及结合现有设施的扩展两者均是可扩缩的。为了扩建系统的容量，可将额外生长环境添加到生长环境20a-f的阵列的端部。类似地，繁殖空间2802 可相对于图28向外扩展。
192.材料搬运空间2822是设施2800的适于接收供应及运输产品的区域。如图29图解说明，空间2822可划分成入站区域2822a及出站区域2822b。另外，空间2822可装纳不需要安装于生产设施的洁净或受控环境内的任何额外电或机械设备。在一个实施方案中，空间2822连接到装载间，所述装载间包含用于接收由卡车运输的供应的一或多个坞门。接收空间2822a可位于较接近于繁殖空间2802及播种空间2808之处，以便减小由此些空间消耗的种子、土壤及其它供应的行进距离。类似地，出站空间2822b可位于较接近于收割后处理空间2806及/或冷藏区域之处以便于作物装载以从设施运输出去。类似地，冷藏空间可包含坞门以允许产品从装载间流动出去。
193.尽管本公开可能未明确公开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，但本公开应解读为描述所属领域的普通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”。
194.所属领域的技术人员将认识到，在一些实施例中，本文中所描述的操作中的一些可通过人为实施而执行，或通过自动与人工手段的组合而执行。当操作并非完全自动时，本公开的实施例的适当组件可例如接收操作的人为执行的结果而非通过其自身的操作能力产生结果。
195.本文中所引用的所有参考、文章、公开案、专利、专利公开案及专利申请案均出于所有目的而在不与本文中明确描述的本公开的实施例矛盾的程度上以全文引用的方式并入。然而，对本文中所引用的任何参考、文章、公开案、专利、专利公开案及专利申请案的提及并非是且不应被视为承认或任何形式的暗示其构成有效的现有技术或形成世界上任何国家的共同一般知识的部分，或者其公开重要事项。
196.已仅通过实例而非通过限制的方式参考特定实施例图解说明且详细地描述了本发明的数个特征及方面。所属领域的技术人员将了解，对所公开实施例的替代实施方案及各种修改在本公开的范围及考虑内。因此，打算将本发明视为仅受所附权利要求书的范围限制。