(57)【要約】      （修正有）【課題】収穫及び植栽回送作業の自動化を促進する一貫自動化収穫システムを提供する。【解決手段】一貫自動化収穫システムは、第一ロボットアーム９０が収集用コンベヤー２０、回送用コンベヤー３０、及び前列の棚１０Ｆ及び後列の棚１０Ｒの間で植栽プレート２００の取り出し及び載置を行い、成熟した植物を有する植栽プレートが掴み取られて収集用コンベヤーに置かれ、接続用コンベヤー４０の前まで順番に移動され、第二ロボットアーム１００により植栽プレートにある成熟した植物が掴み取られて根切り装置５０に送られて根部の切除が完了した後、包装用コンベヤー６０に送られる。同時に、空の植栽プレートが接続用コンベヤーにより収集用コンベヤーの出口端に向けて輸送される。次いで、第三ロボットアーム１１０により定植エリアにある苗床フォーム２２０が植栽プレートの植栽穴に逐一嵌入され、芽を有する植栽プレートが回送用コンベヤーにより所定の前列の棚及び後列の棚の前に送られる。【選択図】図１２
0003230458.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
第一方向に沿って配列するように設置され、複数の植栽作業層が設けられ、各前記植栽作業層は、第二方向に前記植栽作業層の両側に固設される左右に平行すると共に対称に配置される２本のガイドレールと、前記２本のガイドレールの間に設置され、且つ各前記植栽作業層が前列のアクセス開口部を有する植栽水槽と、を含む少なくとも１つの前列の棚と、
逆方向に対応するように前記前列の棚の他側に設置され、前記前列の棚と同じ構造を有し、複数の植栽作業層と、左右に平行すると共に対称に配置される２本のガイドレールと、植栽水槽と、を含み、前記前列の棚の前列のアクセス開口部に対する箇所に後列のアクセス開口部が設けられ、且つ前記前列の棚との間に作業空間が保留される少なくとも１つの後列の棚と、
前記第一方向に前記２本のガイドレールに跨設され、前記２本のガイドレール上で前記第二方向に沿って移動するように前記スライドベースを駆動するためのモーターが設置され、且つ前側には１つ以上の押動片が設置されるスライドベースを含む少なくとも１つのスライドユニットと、
配列状の植栽穴が各々設けられ、前記植栽水槽に設置されると共に前記第二方向に沿って配列され、前記第二方向は前記第一方向に対して垂直になり、前記スライドユニットが順番にスライドすることで移動し、且つ可逆的に双方向に移動する複数の植栽プレートと、
前記第一方向に沿って前記前列の棚の前記前列のアクセス開口部に近接する一側に設置される収集用コンベヤーと、
前記第一方向に沿って前記後列の棚の前記後列のアクセス開口部に近接する一側に設置される回送用コンベヤーと、
前記第二方向に沿って前記収集用コンベヤーの出口端及び前記回送用コンベヤーの入口端に設置され、これによりＵ字形接続形態が構成される接続用コンベヤーと、
前記第二方向に沿って前記接続用コンベヤーの前側に設置され、切断装置が少なくとも設置され、各前記切断装置は、左右に対応する２枚のブレードと、前記２枚のブレードを対応するように逆方向に往復移動するようにそれぞれ押動し、前記２枚のブレードの中間に配置される植物の根部を切断するための２つの空気圧シリンダーと、を含む根切り装置と、
前記第二方向に沿って前記根切り装置の前側に設置されるように延伸される包装用コンベヤーと、
前記第二方向に沿って前記接続用コンベヤーの後側に設置されるように延伸される定植エリアと、
第一レールに設置され、前記第一方向に沿って直線的に前記収集用コンベヤーと前記回送用コンベヤーとの間に設置される第一載置台と、
前記第一載置台に設置されると共に前記第一載置台に従って前記第一レール上で左右に移動し、自由端には上下に開閉する第一締結具が装設され、前記前列のアクセス開口部及び前記後列のアクセス開口部で前記植栽プレートを掴み取るまたは置くための第一ロボットアームと、
前記収集用コンベヤーと前記根切り装置との間に設置され、自由端には外端が左右に開閉すると共に、前記収集用コンベヤーにある前記植栽プレートの成熟した植物を掴み取って前記根切り装置に移動させるための１つ以上のＶ字型第二締結具が装設される第二ロボットアームと、
前記回送用コンベヤー及び前記定植エリアの側辺に設置され、自由端には左右に開閉すると共に、前記定植エリアの苗床フォームを前記植栽プレートの前記植栽穴に逐一嵌入するために用いられるクランプ型第三締結具が装設される第三ロボットアームと、
上述の装置により前記接続用コンベヤーの側辺にＵ字形作業回路が形成される第一植栽エリアと、
前記第一植栽エリアの周辺に設置され、制御プログラム及び操作インターフェースを少なくとも含み、上述の各機構の起動及び動作をそれぞれ制御するための制御装置と、を備え、
これにより、前記制御装置により各前記植栽作業層の前記スライドユニットが制御され、前記植栽プレートが前記第二方向に移動するように押動され、且つ前記第一ロボットアームが前記収集用コンベヤー、前記回送用コンベヤー、及び前記前列のアクセス開口部及び前記後列のアクセス開口部の間で前記植栽プレートを掴み取るまたは置く動作を行い、成熟した植物を栽培した前記植栽プレートが前記収集用コンベヤーに逐一置かれて前記第一方向に前記接続用コンベヤーの前まで移動し、前記第二ロボットアームにより前記植栽プレートにある成熟した植物が掴み取られて前記根切り装置に送られ、前記根切り装置により前記成熟した植物の根部が切除された後、前記成熟した植物が前記包装用コンベヤーに送られて包装され、同時に、空の前記植栽プレートが前記接続用コンベヤーにより前記第二方向に沿って前記収集用コンベヤーの出口端に向けて輸送され、次いで、前記第三ロボットアームにより前記定植エリアにある前記苗床フォームが前記植栽プレートの前記植栽穴に逐一嵌入され、芽を有する前記植栽プレートが前記回送用コンベヤーにより所定の前記前列の棚及び前記後列の棚の前方に送られ、この際、前記第一ロボットアームは前記第一載置台に従って前記第一レール上で前記所定の前記前列の棚及び前記後列の棚の前方まで移動し、前記芽が置いてある前記植栽プレートが前記前列のアクセス開口部または前記後列のアクセス開口部に送られ、前記駆動ユニットにより前記植栽プレートが引っ張られて線形に逆方向に移動して前記植栽作業層に進入し、これにより一貫自動化収穫及び植栽回送作業が完了することを特徴とする一貫自動化収穫システム及び植栽回送装置。
【請求項２】
前記前列の棚及び前記後列の棚の前記前列のアクセス開口部及び前記後列のアクセス開口部の外側は上向きの傾斜状態に設けられることを特徴とする請求項１に記載の一貫自動化収穫システム及び植栽回送装置。
【請求項３】
前記スライドベースの両側には前記２本のガイドレールに跨設される第一ホイールが設置され、且つそのうちの１つの前記第一ホイールは前記モーターにより駆動され、前記２本のガイドレール上で移動するように前記スライドベースを連動させるために用いられることを特徴とする請求項１に記載の一貫自動化収穫システム及び植栽回送装置。
【請求項４】
前記第一ホイールは歯車構造であり、前記ガイドレールはラックであり、且つ前記スライドベースの両側は前記第一ホイールの前側及び後側に、前記ラック上で回転動作を行うように歯車構造が設けられる第二ホイール及び第三ホイールを更に備えることを特徴とする請求項３に記載の一貫自動化収穫システム及び植栽回送装置。
【請求項５】
前記切断装置は複数組あって、各組の左右に対応する前記２枚のブレードは、左端連結棒及び右端連結棒により各々連結されると共に連動され、且つ前記左端連結棒及び前記右端連結棒は前記２つの空気圧シリンダーによりそれぞれ駆動され、前記根切り装置上で複数の植物の根部が一度に同期で切除されることを特徴とする請求項１に記載の一貫自動化収穫システム及び植栽回送装置。
【請求項６】
前記第二締結具は空気圧シリンダーにより駆動されると共に内側が軸心としてＶ字型に開閉するように構成される左右用保持片を備え、前記左右用保持片の対応する箇所には半円状リングが設置され、前記左右用保持片が閉まると、前記成熟した植物を掴み取るための円形収束体が形成されることを特徴とする請求項１に記載の一貫自動化収穫システム及び植栽回送装置。
【請求項７】
前記植栽プレートは発泡スチロール板で構成されることを特徴とする請求項１に記載の一貫自動化収穫システム及び植栽回送装置。
【請求項８】
前記第一植栽エリアの反対側に対応するように設けられる第二植栽エリアを更に備え、前記第二植栽エリアには前記第一植栽エリアと同じ構造が設けられ、少なくとも１つの前列の棚と、少なくとも１つの後列の棚と、スライド装置と、複数の植栽プレートと、収集用コンベヤーと、回送用コンベヤーと、第二載置台と、第一ロボットアームと、第二ロボットアームと、第三ロボットアームと、を含み、前記第二植栽エリア及び前記第一植栽エリアが前記接続用コンベヤー、前記根切り装置、前記包装用コンベヤー、及び前記定植エリアを共用することで、逆方向に対応する第二Ｕ字形作業回路が形成されることを特徴とする請求項１に記載の一貫自動化収穫システム及び植栽回送装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、人工知能植物工場のための一貫自動化収穫システム及び植栽回送装置に関し、更に詳しくは、Ｕ字形作業回路を形成することで一貫自動化収穫及び植栽回送作業を達成する設計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の農作物栽培方式は露地栽培であるが、天候に左右されやすいため温室栽培が更に採用され、農作物の生長に対する天候の影響を軽減している。
【０００３】
しかしながら、前述した従来の技術では、すなわち、従来の温室栽培は天候の影響を軽減できるが、農作物の生長に適した環境を構築することができなかった。そこで環境条件を精確に制御可能な植物工場により農作物の生長に好適な環境を構築し、農作物を工業製品のように量産化している。しかしながら、従来の植物工場は定点植栽方式を採用し、且つ温室の単位面積あたりの生産量を増やすため、多くが立体型植物栽培棚方式で植物を栽培している。生産量を増加させるため、植物栽培棚は多層の棚が積み重ねられることで構成され、且つ各層は通常広い面積でより多くの植物を栽培するようにしている。但し、定点方式では人間が一点一点植栽と収穫作業を行わねばならないため、効率が悪く、人件費も高く、期待するような経済的利益を得られなかった。
【０００４】
特許文献１には栽植棚５２と、複数の栽植水槽５４と、レール装置５６と、複数の栽植板と、ロボットアームシステム６０Ｐと、を備えている植物工場自動収穫装置５０Ｐが記載されている。前記複数の栽植水槽５４は第一方向（Ｘ１）に沿って前記栽植棚５２に配列されるように設置され、前記レール装置５６は前記栽植棚５２に設置されると共に前記複数の栽植水槽５４を跨いでいる。前記複数の栽植板５８は前記レール装置５６に設置されると共に第二方向（Ｘ２）に沿って配列されている。前記ロボットアームシステム６０Ｐは前記レール装置５６の両側に設置され、前記複数の栽植板５８を取るまたは置くために使用されている。しかしながら、特許文献１にはロボットアームシステム６０Ｐにより収穫作業を行う方式が記載されているが、植物工場にとっては、収穫は多くある作業の１つにすぎない。定点方式では人力で一点一点植栽と収穫作業を行う必要があり、且つ各段階を連続して作業することができず、例えば、収穫、根切り、包装、再植栽等の作業段階は人力で別々に処理しなければならなかった。これでは時間がかかるのみならず、効率も悪く、人件費も高くなった。人力で上述の作業を行う場合、作業が不均一になったり、作業を忘れたりする等の欠点があり、生産の自動化効果を達成できずにいた。
【０００５】
そこで、本考案者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本考案の提案に到った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】台湾登録実用新案第Ｍ５２０７９３号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
本考案の主な目的は、上述の問題を解決するために、一貫自動化収穫システム及び植栽回送装置を提供することにある。すなわち、立体層棚及びモジュール化された植栽プレートを利用し、Ｕ字形作業回路を採用することで、収穫及び植栽回送作業の一貫自動化効果を促進する。
【０００８】
本考案の他の目的は、一貫自動化収穫システム及び植栽回送装置を提供することにある。すなわち、人員を削減し、作業面積を減少させ、三次元的に作業を行い、安全性を高め、農作物の栽培、肥料散布、及び収穫作業の効果を促進する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本考案のある態様の一貫自動化収穫システム及び植栽回送装置は、第一ロボットアームが収集用コンベヤー、回送用コンベヤー、及び前列の棚及び後列の棚の間で植栽プレートの取り出し及び載置を行い、成熟した植物を有する植栽プレートが掴み取られて収集用コンベヤーに置かれ、接続用コンベヤーの前まで順番に移動され、第二ロボットアームにより植栽プレートにある成熟した植物が掴み取られて根切り装置に送られて根部の切除が完了した後、包装用コンベヤーに送られる。
同時に、空の植栽プレートが接続用コンベヤーにより収集用コンベヤーの出口端に向けて輸送される。
次いで、第三ロボットアームにより定植エリアにある苗床フォームが植栽プレートの植栽穴に逐一嵌入され、芽を有する植栽プレートが回送用コンベヤーにより所定の前列の棚及び後列の棚の前に送られる。
この際、第一ロボットアームが第一載置台に従って前列の棚及び後列の棚の前方に移動し、芽が置かれた植栽プレートが前列のアクセス開口部及び後列のアクセス開口部に送られると共に、前列の棚及び後列の棚にあるスライドユニットにより植栽プレートが引っ張られて逆方向に移動して植栽作業層に進入する。
これにより、作業回路が形成され、一貫自動化収穫及び植栽回送作業の効果の促進が達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来の台湾登録実用新案第Ｍ５２０７９３号公告の構成を示す概略図。
【図２Ａ】本考案の苗床フォームを示す外観斜視図。
【図２Ｂ】本考案の苗床フォームが植栽プレートに配置される外観斜視図。
【図３Ａ】成熟した植物が植栽プレートの植栽穴から抜き取られた外観斜視図。
【図３Ｂ】成熟した植物の根部から切り取った概略図。
【図４】本考案の好ましい実施形態の上面図。
【図５】図４の部分拡大上面図。
【図６】図５の６−６線に沿う概略図。
【図７】図６の７−７線に沿う概略図。
【図８Ａ】本考案の植栽作業層を示す概略図。
【図８Ｂ】図６に示す第一締め具を示す拡大概略図。
【図９Ａ】本考案の第二締め具が開放された概略図。
【図９Ｂ】本考案の第二締め具が締め付けられた概略図。
【図１０Ａ】本考案の根切り装置を示す概略図。
【図１０Ｂ】本考案の根切り動作を示す概略図。
【図１１】本考案の第三ロボットアームを示す概略図。
【図１２】本考案の自動化作業のフローチャート。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
以下、本考案の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本考案は以下の例に限定されるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。
【００１２】
図２Ａは本考案の苗床フォーム２２０を示す外観斜視図である。図２Ｂは複数の苗床フォーム２００が前記植栽プレート２００の植栽穴２１０に配置される外観斜視図である。前記苗床フォーム２２０の形態は前記植栽穴２１０の形態に適合するように構成され、前記植栽穴２１０に嵌入した後にきつく位置決めされ、且つ前記苗床フォーム２２０では芽２２１が栽培されている。前記苗床フォーム２２０での芽２２１の栽培方法について、従来の種子人工植え付け栽培方式や、本考案人が別途出願した「苗床フォーム種子自動植え付け方法」が採用されてもよい。但し、苗床フォーム２２０に種子を植え付ける方法は本考案の目的ではないため詳述は省略する。
【００１３】
図３Ａは成熟した植物２３０が前記植栽プレート２００から取り出された外観斜視図である。図３Ｂは成熟した植物２３０の根部２２３から切り取った概略図である。すなわち、本考案に係る植物工場の一貫自動化収穫システム及び植栽回送装置は、前記植栽プレート２００に苗床フォーム２２０（図２Ｂ参照）が嵌入された後、植栽プレート２００が各前列の棚１０Ｆ及び前記後列の棚１０Ｒ（図４、図６参照）の植栽作業層１１内に送られ、数週間育成された後、芽２２１が成熟した植物２３０（図２Ｂ参照）に成長するまで一貫自動化されている。次いで、各前列の棚１０Ｆ及び前記後列の棚１０Ｒの植栽作業層１１内で、成熟した植物２３０がある植栽プレート２００（図３Ａ参照、苗床フォーム２２０を含む）が取り出され、苗床フォーム２２０にある芽２２１が成熟した植物２２２まで成長すると、苗床フォーム２２０の底部から長い根部２２３が伸び出る。その後、成熟した植物全体２３０が前記植栽プレート２００の植栽穴２１０から抜き取られ、根部２２３が切除される収穫作業まではすべて人の手で行われるが、これでは生産効率が低く、人件費も高すぎ、経済的利益が得られなかった。そこで、以下に記載される本考案の植物工場の一貫自動化収穫システム及び植栽回送装置では、これらの問題点を克服している。
【００１４】
本考案の特徴について下述する。
各前列の棚１０Ｆ及び前記後列の棚１０Ｒの植栽作業層１１内から成熟した植物全体２３０が取り出される→収穫→根部の切除→包装の順で作業が進行する。同時に、前記空の植栽プレート２００の回送→植栽プレート２００に苗床フォーム２２０が嵌入される→植栽プレート２００が各前列の棚１０Ｆ及び前記後列の棚１０Ｒの植栽作業層１１内に送られるという作業が進行し、完全な一貫自動化収穫及び植栽回送作業が実行される。この好適な実施例では、少なくとも１つの前列の棚１０Ｆが第一方向に沿って配列するように設置され、各前記前列の棚１０Ｆには複数の植栽作業層１１が設けられることを含み、各前記植栽作業層１１は、第二方向に前記植栽作業層１１の両側に固設される左右に平行すると共に対称に配置される２本のガイドレール１５と、前記２本のガイドレール１５の間に設置され、且つ各前記植栽作業層１１は前列のアクセス開口部１４ｆを有する植栽水槽１３と、を備えている。図６に示されるように、前記前列の棚１０Ｆ及び前記後列の棚１０Ｒの前列のアクセス開口部１４ｆ及び後列のアクセス開口部１４ｒの外側は上向きの傾斜状態に設けられ、植栽水槽１３の液体が外部に流出するのを防いでいる。
【００１５】
少なくとも１つの後列の棚１０Ｒは逆方向に対応するように前記前列の棚１０Ｆの他側に設置され、前記前列の棚１０Ｆと同じ構造を有し、複数の植栽作業層１１と、左右に平行すると共に対称に配置される２本のガイドレール１５と、植栽水槽１３と、を備えている。また、前記前列の棚１０Ｆの前列のアクセス開口部１４ｆに対して後列のアクセス開口部１４ｒが設けられ、且つ前記前列の棚１０Ｆ及び前記後列の棚１０Ｒの間には作業空間１０Ｓが保留されている（図４、図１２参照）。本実施例では、前記前列の棚１０Ｆ及び前記後列の棚１０Ｒは各１２個あり、第一方向に沿って配列するように設置され、これにより第一植栽エリア（Ｉ）が形成されているが、但しこの限りではなく、前記前列の棚１０Ｆ及び前記後列の棚１０Ｒの数量は必要に応じて増減される。
【００１６】
少なくとも１つのスライドユニット１２は、第一方向に前記２本のガイドレール１５に跨設され、モーター１２２が設置されるスライドベース１２１を備え、前記モーター１２２は前記２本のガイドレール１５上で第二方向に沿って移動するように前記スライドベース１２１を駆動するために用いられ、且つ前記スライドベース１２１の前側には１つ以上の押動片１２３が設置されている。本実施例では、前記スライドベース１２１の両側には前記２本のガイドレール１５に跨設される第一ホイール１２４が設置され、且つそのうちの１つの第一ホイール１２４は前記モーター１２２により駆動され、前記２本のガイドレール１５上で移動するように前記スライドベース１２１を連動させるために用いられる。さらに、前記第一ホイール１２４は歯車構造であり、前記ガイドレール１５はラックであり、両者が相互に噛合されている。また、前記スライドベース１２１の両側には前記第一ホイール１２４の前側及び後側に、前記ラック１５上で回転動作を行うように歯車構造が設けられる第二ホイール１２５及び第三ホイール１２６を更に備え、移動の安定性が向上する。
【００１７】
図６、図８Ａに示されるように、前述の複数の植栽プレート２００は前記植栽水槽１３に設置されると共に第二方向に沿って配列され、前記第二方向は前記第一方向に対して垂直になる。前記複数の植栽プレート２００は前記スライドユニット１２の押動片１２３が順番にスライドすることで移動し、且つ可逆的に双方向に移動する。本実施例では、前記植栽プレート２００は発泡スチロール板で構成されている。
【００１８】
収集用コンベヤー２０は前記第一方向に沿って前記前列の棚１０Ｆの前記前列のアクセス開口部１４ｆに近接する一側に設置されている。回送用コンベヤー３０は前記第一方向に沿って前記後列の棚１０Ｒの前記後列のアクセス開口部１４ｒに近接する一側に設置されている。本実施例では、前記収集用コンベヤー２０及び回送用コンベヤー３０は一般的なベルトコンベヤーであるか、植栽プレート２００専用に設計されたコンベヤーである。
【００１９】
接続用コンベヤー４０は前記第二方向に沿って前記収集用コンベヤー２０の出口端及び前記回送用コンベヤー３０の入口端に設置され、これによりＵ字形接続形態が構成されている。即ち、前記植栽プレート２００は前記収集用コンベヤー２０の出口端から前記接続用コンベヤー４０の前端に送られた後、前記接続用コンベヤー４０の前端から前記回送用コンベヤー３０の入口端に送られ、こうしてＵ字形輸送回路が形成されている。
【００２０】
根切り装置５０は前記第二方向に沿って前記接続用コンベヤー４０の前側に設置されている。図１０Ａに示されるように、本実施例では、前記根切り装置５０には切断装置５１が少なくとも設置され、各前記切断装置５１は、左右に対応する２枚のブレード５２Ｌ、５２Ｒ、及び、対応するように逆方向に往復移動するように前記２枚のブレード５２Ｌ、５２Ｒをそれぞれ押動するための２つの空気圧シリンダーまたは空気圧シリンダー５３Ｌ、５３Ｒを備え、図１０Ｂに示されるように、２枚のブレード５２Ｌ、５２Ｒの中間に配置される植物の根部２２３が切除される。本実施例では、前記切断装置５１は限定されないが３組備えられており、各組の左右に対応する２枚のブレード５２Ｌ、５２Ｒは、左端連結棒５４Ｌ及び右端連結棒５４Ｒにより各々連結されると共に連動され、且つ前記左端連結棒５４Ｌ及び右端連結棒５４Ｒは前記２つの空気圧シリンダー５３Ｌ、５３Ｒによりそれぞれ駆動される。これにより、前記根切り装置５０で３つの植物の根部２２３が一度に同期で切除可能となり、非常に便利になる。
【００２１】
包装用コンベヤー６０は前記第二方向に沿って前記根切り装置５０の前側に設置されるように延伸され、根部を切除した後の植物または野菜の包装が行われる。但し、前記包装用コンベヤー６０は先行技術に属するため、詳述は省略する。
【００２２】
定植エリア７０は前記第二方向に沿って接続用コンベヤー４０の後側に設置されるように延伸され、前記定植エリア７０には配列される苗床フォーム２２０が配置され、且つ前記苗床フォーム２２０には芽２２１を有する（図２Ａ参照）。
【００２３】
第一載置台８０は第一レール８１上で前記第一方向に沿って直線的に前記収集用コンベヤー２０と前記回送用コンベヤー３０との間に設置されている。本実施例では、前記第一載置台８０は内部のモーター（図示せず）により駆動され、前記第一レール８１上で移動を行う（図７参照）。但し、前記第一載置台８０は先行技術に属するため、詳述は省略する。
【００２４】
第一ロボットアーム９０は前記第一載置台８０に設置されると共に前記第一載置台８０に従って前記第一レール８１上で左右に移動する。前記第一ロボットアーム９０の自由端には上下に開閉する第一締結具９１が装設され、図８Ｂに示されるように、前記前列のアクセス開口部１４ｆ及び後列のアクセス開口部１４ｒで前記植栽プレート２００を掴み取るまたは置くために用いられる。図４及図５のＡで示す円は前記第一ロボットアーム９０の活動範囲を示す。本実施例では、前記第一ロボットアーム９０は一般販売されている多軸ロボットアームであり、その構造は本考案の目的ではないため、詳述は省略する。本考案は第一ロボットアーム９０に前記第一締結具９１が結合されることで前記植栽プレート２００を掴み取れるようになっており、前記第一締結具９１は逆方向に前記植栽プレート２００を前記前列のアクセス開口部１４ｆ及び後列のアクセス開口部１４ｒから内側に向けて逐一押動して前記植栽水槽１３内部に進入させることも可能である。前記第一締結具９１は空気圧シリンダーまたは空気圧シリンダー９１１により上下用保持片９１２が移動するように駆動されるように構成されている。
【００２５】
第二ロボットアーム１００は、図５と図１２に示されるように、前記収集用コンベヤー２０と前記根切り装置５０との間に設置されている。前記第二ロボットアーム１００の構造は図１１の１１０に示されるモデルのように一般販売される多軸ロボットアームであり、詳述は省略する。前記第二ロボットアーム１００の自由端には外端が左右に開閉する１つ以上のＶ字型第二締結具１０１が装設され、図９Ａと図９Ｂに示されるように、前記収集用コンベヤー２０にある植栽プレート２００の成熟した植物２３０を掴み取って前記根切り装置５０に移動させ、前記植物の根部２２３を切除するために用いられている。本実施例では、前記第二締結具１０１は空気圧シリンダー１０２により左右用保持片１０３が駆動され、内側を軸心としてＶ字型に開閉するように構成され、且つ前記左右用保持片１０３の対応箇所には半円状リング１０４が設置されている。前記左右用保持片１０３が閉まると、前記成熟した植物２３０を掴み取るための円形収束体が形成される。
【００２６】
第三ロボットアーム１１０は、図１１に示されるように、前記回送用コンベヤー３０及び前記定植エリア７０の側辺に設置され（図５と図１２参照）、前記第三ロボットアーム１１０の自由端には前記定植エリア７０にある苗床フォーム２２０を前記植栽プレート２００の植栽穴２１０に逐一嵌入するための左右に開閉するクランプ型第三締結具１１１が装設されている（図２Ｂ参照）。本実施例では、前記第三ロボットアーム１１０は一般販売されている多軸ロボットアームであり、詳述は省略する。前記第三締結具１１１は空気圧シリンダー１１２により左右用保持棒１１３が開閉するように駆動されるように構成されている。
【００２７】
第一植栽エリア（Ｉ）では、上述の装置により前記接続用コンベヤー５０の側辺にＵ字形作業回路が形成されている（図４と図１２参照）。
【００２８】
制御装置１４０は、上述の各前記機構の起動及び動作をそれぞれ制御するための制御プログラム１４１及び操作インターフェース１４２を有する。本実施例では、前記制御装置１４０はケーブルまたはワイヤレス伝送方式で上述の各前記機構と電気的に接続されている。
【００２９】
このように、前記制御装置１４０は各前記植栽作業層１１にある前記スライドユニット１２を制御し、第二方向に線形に移動するように前記植栽プレート２００を押動する。前記第一ロボットアーム９０が前記植栽プレート２００を前記収集用コンベヤー２０から掴み取るか置くように動作し、回送用コンベヤー３０と前記前列のアクセス開口部１４ｆ及び後列のアクセス開口部１４ｒとの間で前記植栽プレート２００の掴み取り及び載置動作が行われ、成熟した植物全体２３０がある前記植栽プレート２００が前記収集用コンベヤー２０に逐一載置されて第一方向に向けて前記接続用コンベヤー４０の前まで移動し、前記第二ロボットアーム１００により前記植栽プレート２００にある成熟した植物全体２３０が掴み取られて前記根切り装置５０に送られる。前記根切り装置５０により前記成熟した植物全体２３０の根部２２３が切除され、前記成熟した植物２２２が前記包装用コンベヤー６０に送られて包装される。
【００３０】
同時に、前記空の植栽プレート２００は前記接続用コンベヤー４０により前記第二方向に沿って前記収集用コンベヤー２０の出口端に輸送される。次いで、前記第三ロボットアーム１１０により前記定植エリア７０にある苗床フォーム２２０が前記植栽プレート２００の植栽穴２１０に逐一嵌入され、芽２２１を有する前記植栽プレート２００が前記回送用コンベヤー３０により所定の前記前列の棚１０Ｆ及び前記後列の棚１０Ｒの前方に送られる。この際、前記第一ロボットアーム９０が前記第一載置台８０に従って前記第一レール８１上で前記所定の前記前列の棚１０Ｆ及び前記後列の棚１０Ｒの前方まで移動し、前記芽２２１がある前記植栽プレート２００が前記前列のアクセス開口部１４ｆまたは後列のアクセス開口部１４ｒに送られる。前記スライドユニット１２により前記植栽プレート２００が引っ張られて線形に逆方向に移動して前記植栽作業層１１に進入し、こうして一貫自動化収穫及び植栽回送作業（Ｕ１）が完了する（図８参照）。
【００３１】
本実施例では、図１２に示されるように、前記接続用コンベヤー４０に洗浄装置１３０が設置されるが、但しこの限りではない。洗浄装置１３０は前記空の植栽プレート２００を洗浄し、後続の回送で再使用するために用いられる。
【００３２】
他の実施例では、図４に示されるように、前記第一植栽エリア（Ｉ）の反対側に対応するように設けられる第二植栽エリア（ＩＩ）を更に備え、前記第二植栽エリア（ＩＩ）には前記第一植栽エリア（Ｉ）と同じ構造が設けられ、これは少なくとも１つの前列の棚１０Ｆと、少なくとも１つの後列の棚１０Ｒと、収集用コンベヤー２０’と、第二載置台８０’と、第一ロボットアーム９０’と、第二ロボットアーム１００’と、第三ロボットアーム１１０’と、を含む。前記第二植栽エリア（ＩＩ）及び載置前記第一植栽エリア（Ｉ）が前記接続用コンベヤー４０、根切り装置５０、包装用コンベヤー６０、及び前記定植エリア７０を共用することで、逆方向に対応する第二Ｕ字形作業回路（Ｕ２）が形成されている。このような配置により、空間及び設備の使用効率が促進されている。
【００３３】
以上の技術的特徴により、本考案は、各前列の棚１０Ｆ及び前記後列の棚１０Ｒの植栽作業層１１内から成熟した植物が取り出される→収穫→根部の切除→包装の順番で作業が行われる。同時に、前記空の植栽プレートが回送される→植栽プレートで苗床フォームが嵌入される→植栽プレートが各前列の棚及び後列の棚の植栽作業層内に送られる、という作業も行われる。人工知能により収穫及び植栽回送作業が完全に一貫自動化され、人員を削減し、作業面積を減少させ、三次元的に作業を行い、柔軟に応用される。スマート化され、安全性が高く、農作物の栽培及び収穫作業の効果を促進させる。
【００３４】
本明細書に開示された実施例は、本考案を限定するものではなく、説明するためのものであり、このような実施例によって本考案の思想と範囲が限定されるものではない。本考案の範囲は実用新案登録請求の範囲により解釈すべきであり、それと同等の範囲内にある全ての技術は、実用新案登録請求に含まれるものと解釈すべきである。
【符号の説明】
【００３５】
１０Ｆ  前列の棚
１０Ｒ  後列の棚
１０Ｓ  空間
１１  植栽作業層
１２  スライドユニット
１２１  スライドベース
１２２  モーター
１２３  押動片
１２４  第一ホイール
１２５  第二ホイール
１２６  第三ホイール
１３  植栽水槽
１４ｆ  前列のアクセス開口部
１４ｒ  後列のアクセス開口部
１５  ガイドレール
２０、２０’  収集用コンベヤー
３０、３０’  回送用コンベヤー
４０  接続用コンベヤー
５０  根切り装置
５１  切断装置
５２Ｌ、５２Ｒ  ブレード
５３Ｌ、５３Ｒ  空気圧シリンダー
５４Ｌ  左端連結棒
５４Ｒ  右端連結棒
６０  包装用コンベヤー
７０  定植エリア
８０  第一載置台
８０’    第二載置台
８１  第一レール
８１’  第二レール
９０、９０’  第一ロボットアーム
９１  第一締結具
９１１  空気圧シリンダー
９１２  上下用保持片
１００、１００’  第二ロボットアーム
１０１  第二締結具
１０２  空気圧シリンダー
１０３  左右用保持片
１０４  半円状リング
１１０、１１０’  第三ロボットアーム
１１１  第三締結具
１１２  空気圧シリンダー
１１３  左右用保持棒
１３０  洗浄装置
１４０  制御装置
１４１  制御プログラム
１４２  操作インターフェース
２００  植栽プレート
２１０  植栽穴
２２０  苗床フォーム
２２１  芽
２２２  成熟した植物
２２３  根部
２３０  成熟した植物全体
（Ｉ）  第一植栽エリア
（ＩＩ）  第二植栽エリア
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年10月9日(2020.10.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
第一方向に沿って配列するように設置され、複数の植栽作業層が設けられ、各前記植栽作業層は、第二方向に前記植栽作業層の両側に固設される左右に平行すると共に対称に配置される２本のガイドレールと、前記２本のガイドレールの間に設置され、且つ各前記植栽作業層が前列のアクセス開口部を有する植栽水槽と、を含む少なくとも１つの前列の棚と、
逆方向に対応するように前記前列の棚の他側に設置され、前記前列の棚と同じ構造を有し、複数の植栽作業層と、左右に平行すると共に対称に配置される２本のガイドレールと、植栽水槽と、を含み、前記前列の棚の前列のアクセス開口部に対する箇所に後列のアクセス開口部が設けられ、且つ前記前列の棚との間に作業空間が保留される少なくとも１つの後列の棚と、
前記第一方向に前記２本のガイドレールに跨設され、前記２本のガイドレール上で前記第二方向に沿って移動するように前記スライドベースを駆動するためのモーターが設置され、且つ前側には１つ以上の押動片が設置されるスライドベースを含む少なくとも１つのスライドユニットと、
配列状の植栽穴が各々設けられ、前記植栽水槽に設置されると共に前記第二方向に沿って配列され、前記第二方向は前記第一方向に対して垂直になり、前記スライドユニットが順番にスライドすることで移動し、且つ可逆的に双方向に移動する複数の植栽プレートと、
前記第一方向に沿って前記前列の棚の前記前列のアクセス開口部に近接する一側に設置される収集用コンベヤーと、
前記第一方向に沿って前記後列の棚の前記後列のアクセス開口部に近接する一側に設置される回送用コンベヤーと、
前記第二方向に沿って前記収集用コンベヤーの出口端及び前記回送用コンベヤーの入口端に設置され、これによりＵ字形接続形態が構成される接続用コンベヤーと、
前記第二方向に沿って前記接続用コンベヤーの前側に設置され、切断装置が少なくとも設置され、各前記切断装置は、左右に対応する２枚のブレードと、前記２枚のブレードを対応するように逆方向に往復移動するようにそれぞれ押動し、前記２枚のブレードの中間に配置される植物の根部を切断するための２つの空気圧シリンダーと、を含む根切り装置と、
前記第二方向に沿って前記根切り装置の前側に設置されるように延伸される包装用コンベヤーと、
前記第二方向に沿って前記接続用コンベヤーの後側に設置されるように延伸される定植エリアと、
第一レールに設置され、前記第一方向に沿って直線的に前記収集用コンベヤーと前記回送用コンベヤーとの間に設置される第一載置台と、
前記第一載置台に設置されると共に前記第一載置台に従って前記第一レール上で左右に移動し、自由端には上下に開閉する第一締結具が装設され、前記前列のアクセス開口部及び前記後列のアクセス開口部で前記植栽プレートを掴み取るまたは置くための第一ロボットアームと、
前記収集用コンベヤーと前記根切り装置との間に設置され、自由端には外端が左右に開閉すると共に、前記収集用コンベヤーにある前記植栽プレートの成熟した植物を掴み取って前記根切り装置に移動させるための１つ以上のＶ字型第二締結具が装設される第二ロボットアームと、
前記回送用コンベヤー及び前記定植エリアの側辺に設置され、自由端には左右に開閉すると共に、前記定植エリアの苗床フォームを前記植栽プレートの前記植栽穴に逐一嵌入するために用いられるクランプ型第三締結具が装設される第三ロボットアームと、
上述の装置により前記接続用コンベヤーの側辺にＵ字形作業回路が形成される第一植栽エリアと、
前記第一植栽エリアの周辺に設置され、制御プログラム及び操作インターフェースを少なくとも含み、上述の各機構の起動及び動作をそれぞれ制御するための制御装置と、を備え、
これにより、前記制御装置により各前記植栽作業層の前記スライドユニットが制御され、前記植栽プレートが前記第二方向に移動するように押動され、且つ前記第一ロボットアームが前記収集用コンベヤー、前記回送用コンベヤー、及び前記前列のアクセス開口部及び前記後列のアクセス開口部の間で前記植栽プレートを掴み取るまたは置く動作を行い、成熟した植物を栽培した前記植栽プレートが前記収集用コンベヤーに逐一置かれて前記第一方向に前記接続用コンベヤーの前まで移動し、前記第二ロボットアームにより前記植栽プレートにある成熟した植物が掴み取られて前記根切り装置に送られ、前記根切り装置により前記成熟した植物の根部が切除された後、前記成熟した植物が前記包装用コンベヤーに送られて包装され、同時に、空の前記植栽プレートが前記接続用コンベヤーにより前記第二方向に沿って前記収集用コンベヤーの出口端に向けて輸送され、次いで、前記第三ロボットアームにより前記定植エリアにある前記苗床フォームが前記植栽プレートの前記植栽穴に逐一嵌入され、芽を有する前記植栽プレートが前記回送用コンベヤーにより所定の前記前列の棚及び前記後列の棚の前方に送られ、この際、前記第一ロボットアームは前記第一載置台に従って前記第一レール上で前記所定の前記前列の棚及び前記後列の棚の前方まで移動し、前記芽が置いてある前記植栽プレートが前記前列のアクセス開口部または前記後列のアクセス開口部に送られ、前記駆動ユニットにより前記植栽プレートが引っ張られて線形に逆方向に移動して前記植栽作業層に進入し、これにより一貫自動化収穫及び植栽回送作業が完了することを特徴とする一貫自動化収穫システム。
【請求項２】
前記前列の棚及び前記後列の棚の前記前列のアクセス開口部及び前記後列のアクセス開口部の外側は上向きの傾斜状態に設けられることを特徴とする請求項１に記載の一貫自動化収穫システム。
【請求項３】
前記スライドベースの両側には前記２本のガイドレールに跨設される第一ホイールが設置され、且つそのうちの１つの前記第一ホイールは前記モーターにより駆動され、前記２本のガイドレール上で移動するように前記スライドベースを連動させるために用いられることを特徴とする請求項１に記載の一貫自動化収穫システム。
【請求項４】
前記第一ホイールは歯車構造であり、前記ガイドレールはラックであり、且つ前記スライドベースの両側は前記第一ホイールの前側及び後側に、前記ラック上で回転動作を行うように歯車構造が設けられる第二ホイール及び第三ホイールを更に備えることを特徴とする請求項３に記載の一貫自動化収穫システム。
【請求項５】
前記切断装置は複数組あって、各組の左右に対応する前記２枚のブレードは、左端連結棒及び右端連結棒により各々連結されると共に連動され、且つ前記左端連結棒及び前記右端連結棒は前記２つの空気圧シリンダーによりそれぞれ駆動され、前記根切り装置上で複数の植物の根部が一度に同期で切除されることを特徴とする請求項１に記載の一貫自動化収穫システム。
【請求項６】
前記第二締結具は空気圧シリンダーにより駆動されると共に内側が軸心としてＶ字型に開閉するように構成される左右用保持片を備え、前記左右用保持片の対応する箇所には半円状リングが設置され、前記左右用保持片が閉まると、前記成熟した植物を掴み取るための円形収束体が形成されることを特徴とする請求項１に記載の一貫自動化収穫システム。
【請求項７】
前記植栽プレートは発泡スチロール板で構成されることを特徴とする請求項１に記載の一貫自動化収穫システム。
【請求項８】
前記第一植栽エリアの反対側に対応するように設けられる第二植栽エリアを更に備え、前記第二植栽エリアには前記第一植栽エリアと同じ構造が設けられ、少なくとも１つの前列の棚と、少なくとも１つの後列の棚と、スライド装置と、複数の植栽プレートと、収集用コンベヤーと、回送用コンベヤーと、第二載置台と、第一ロボットアームと、第二ロボットアームと、第三ロボットアームと、を含み、前記第二植栽エリア及び前記第一植栽エリアが前記接続用コンベヤー、前記根切り装置、前記包装用コンベヤー、及び前記定植エリアを共用することで、逆方向に対応する第二Ｕ字形作業回路が形成されることを特徴とする請求項１に記載の一貫自動化収穫システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記課題を解決するために、本考案のある態様の一貫自動化収穫システムは、第一ロボットアームが収集用コンベヤー、回送用コンベヤー、及び前列の棚及び後列の棚の間で植栽プレートの取り出し及び載置を行い、成熟した植物を有する植栽プレートが掴み取られて収集用コンベヤーに置かれ、接続用コンベヤーの前まで順番に移動され、第二ロボットアームにより植栽プレートにある成熟した植物が掴み取られて根切り装置に送られて根部の切除が完了した後、包装用コンベヤーに送られる。
同時に、空の植栽プレートが接続用コンベヤーにより収集用コンベヤーの出口端に向けて輸送される。
次いで、第三ロボットアームにより定植エリアにある苗床フォームが植栽プレートの植栽穴に逐一嵌入され、芽を有する植栽プレートが回送用コンベヤーにより所定の前列の棚及び後列の棚の前に送られる。
この際、第一ロボットアームが第一載置台に従って前列の棚及び後列の棚の前方に移動し、芽が置かれた植栽プレートが前列のアクセス開口部及び後列のアクセス開口部に送られると共に、前列の棚及び後列の棚にあるスライドユニットにより植栽プレートが引っ張られて逆方向に移動して植栽作業層に進入する。
これにより、作業回路が形成され、一貫自動化収穫及び植栽回送作業の効果の促進が達成される。
【手続補正書】
【提出日】令和2年11月18日(2020.11.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
第一方向に沿って配列するように設置され、複数の植栽作業層が設けられ、各前記植栽作業層は、第二方向に前記植栽作業層の両側に固設される左右に平行すると共に対称に配置される２本のガイドレールと、前記２本のガイドレールの間に設置され、且つ各前記植栽作業層が前列のアクセス開口部を有する植栽水槽と、を含む少なくとも１つの前列の棚と、
逆方向に対応するように前記前列の棚の他側に設置され、前記前列の棚と同じ構造を有し、複数の植栽作業層と、左右に平行すると共に対称に配置される２本のガイドレールと、植栽水槽と、を含み、前記前列の棚の前列のアクセス開口部に対する箇所に後列のアクセス開口部が設けられ、且つ前記前列の棚との間に作業空間が保留される少なくとも１つの後列の棚と、
前記第一方向に前記２本のガイドレールに跨設され、前記２本のガイドレール上で前記第二方向に沿って移動するようにスライドベースを駆動するためのモーターが設置され、且つ前側には１つ以上の押動片が設置される前記スライドベースを含む少なくとも１つのスライドユニットと、
配列状の植栽穴が各々設けられ、前記植栽水槽に設置されると共に前記第二方向に沿って配列され、前記第二方向は前記第一方向に対して垂直になり、前記スライドユニットが順番にスライドすることで移動し、且つ可逆的に双方向に移動する複数の植栽プレートと、
前記第一方向に沿って前記前列の棚の前記前列のアクセス開口部に近接する一側に設置される収集用コンベヤーと、
前記第一方向に沿って前記後列の棚の前記後列のアクセス開口部に近接する一側に設置される回送用コンベヤーと、
前記第二方向に沿って前記収集用コンベヤーの出口端及び前記回送用コンベヤーの入口端に設置され、これによりＵ字形接続形態が構成される接続用コンベヤーと、
前記第二方向に沿って前記接続用コンベヤーの前側に設置され、切断装置が少なくとも設置され、各前記切断装置は、左右に対応する２枚のブレードと、前記２枚のブレードを対応するように逆方向に往復移動するようにそれぞれ押動し、前記２枚のブレードの中間に配置される植物の根部を切断するための２つの空気圧シリンダーと、を含む根切り装置と、
前記第二方向に沿って前記根切り装置の前側に設置されるように延伸される包装用コンベヤーと、
前記第二方向に沿って前記接続用コンベヤーの後側に設置されるように延伸される定植エリアと、
第一レールに設置され、前記第一方向に沿って直線的に前記収集用コンベヤーと前記回送用コンベヤーとの間に設置される第一載置台と、
前記第一載置台に設置されると共に前記第一載置台に従って前記第一レール上で左右に移動し、自由端には上下に開閉する第一締結具が装設され、前記前列のアクセス開口部及び前記後列のアクセス開口部で前記植栽プレートを掴み取るまたは置くための第一ロボットアームと、
前記収集用コンベヤーと前記根切り装置との間に設置され、自由端には外端が左右に開閉すると共に、前記収集用コンベヤーにある前記植栽プレートの成熟した植物を掴み取って前記根切り装置に移動させるための１つ以上のＶ字型第二締結具が装設される第二ロボットアームと、
前記回送用コンベヤー及び前記定植エリアの側辺に設置され、自由端には左右に開閉すると共に、前記定植エリアの苗床フォームを前記植栽プレートの前記植栽穴に逐一嵌入するために用いられるクランプ型第三締結具が装設される第三ロボットアームと、
上述の装置により前記接続用コンベヤーの側辺にＵ字形作業回路が形成される第一植栽エリアと、
前記第一植栽エリアの周辺に設置され、制御プログラム及び操作インターフェースを少なくとも含み、上述の各機構の起動及び動作をそれぞれ制御するための制御装置と、を備え、
これにより、前記制御装置により各前記植栽作業層の前記スライドユニットが制御され、前記植栽プレートが前記第二方向に移動するように押動され、且つ前記第一ロボットアームが前記収集用コンベヤー、前記回送用コンベヤー、及び前記前列のアクセス開口部及び前記後列のアクセス開口部の間で前記植栽プレートを掴み取るまたは置く動作を行い、成熟した植物を栽培した前記植栽プレートが前記収集用コンベヤーに逐一置かれて前記第一方向に前記接続用コンベヤーの前まで移動し、前記第二ロボットアームにより前記植栽プレートにある成熟した植物が掴み取られて前記根切り装置に送られ、前記根切り装置により前記成熟した植物の根部が切除された後、前記成熟した植物が前記包装用コンベヤーに送られて包装され、同時に、空の前記植栽プレートが前記接続用コンベヤーにより前記第二方向に沿って前記収集用コンベヤーの出口端に向けて輸送され、次いで、前記第三ロボットアームにより前記定植エリアにある前記苗床フォームが前記植栽プレートの前記植栽穴に逐一嵌入され、芽を有する前記植栽プレートが前記回送用コンベヤーにより所定の前記前列の棚及び前記後列の棚の前方に送られ、この際、前記第一ロボットアームは前記第一載置台に従って前記第一レール上で前記所定の前記前列の棚及び前記後列の棚の前方まで移動し、前記芽が置いてある前記植栽プレートが前記前列のアクセス開口部または前記後列のアクセス開口部に送られ、駆動ユニットにより前記植栽プレートが引っ張られて線形に逆方向に移動して前記植栽作業層に進入し、これにより一貫自動化収穫及び植栽回送作業が完了することを特徴とする一貫自動化収穫システム。