(57)【要約】【課題】植物の生育状態の検出機能を向上する。【解決手段】栽培対象の複数の植物２を搬送移動させつつ栽培する積層栽培棚５及び搬送ロボット６と、積層栽培棚５における植物２の搬送経路の途中位置に検出領域が配置され、検出領域を通過する植物２の個体ごとに生育状態を検出する寸法検出センサ９及び重量検出センサ１０と、を有し、積層栽培棚５は上下方向に並んで配置された複数の栽培棚５ａを有し、搬送ロボット６は複数の栽培棚５ａの間で植物２を搬送し、寸法検出センサ９及び重量検出センサ１０の検出領域は、搬送ロボット６上又は搬送ロボット６の搬送経路の途中位置に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
栽培対象の複数の植物を搬送移動させつつ栽培する搬送栽培部と、
前記搬送栽培部における前記植物の搬送経路の途中位置に検出領域が配置され、前記検出領域を通過する前記植物の個体ごとに生育状態を検出する個体生育検出部と、
を有し、
前記搬送栽培部は、
上下方向に並んで配置された複数の栽培棚と、
前記複数の栽培棚の間で前記植物を搬送する搬送ロボットと、
を有し、
前記個体生育検出部の検出領域は、
前記搬送ロボット上又は前記搬送ロボットの搬送経路の途中位置に配置されている
ことを特徴とする植物栽培システム。
【請求項２】
前記個体生育検出部は、
前記生育状態として前記植物の各部の生育寸法を検出する寸法検出部
を有することを特徴とする請求項１記載の植物栽培システム。
【請求項３】
前記寸法検出部は、
前記搬送ロボットが前記植物を搬送する経路上に前記検出領域が配置され、検出光の通光状態と遮光状態を検知可能な光センサであり、
前記光センサでの前記検出光の通光状態と遮光状態の切り替えタイミングにおける前記搬送ロボットの位置と前記光センサの位置との差に基づいて前記生育寸法を算出する寸法算出部
をさらに有することを特徴とする請求項２記載の植物栽培システム。
【請求項４】
前記寸法算出部は、
前記搬送ロボットが前記植物を上方へ搬送する場合に、
前記光センサにおける前記検出光の遮光状態が開始された際の前記搬送ロボットの高さ位置と前記光センサの高さ位置との差に基づいて前記植物の草丈の生育寸法を算出し、
前記光センサにおける前記検出光の通光状態が再開した際の前記搬送ロボットの高さ位置と前記光センサの高さ位置との差に基づいて前記植物の根の長さの生育寸法を算出する
ことを特徴とする請求項３記載の植物栽培システム。
【請求項５】
前記寸法算出部は、
前記搬送ロボットが前記植物を下方へ搬送する場合に、
前記光センサにおける前記検出光の遮光状態が開始された際の前記搬送ロボットの高さ位置と前記光センサの高さ位置との差に基づいて前記植物の根の長さの生育寸法を算出し、
前記光センサにおける前記検出光の通光状態が再開した際の前記搬送ロボットの高さ位置と前記光センサの高さ位置との差に基づいて前記植物の草丈の生育寸法を算出する
ことを特徴とする請求項３記載の植物栽培システム。
【請求項６】
前記個体生育検出部は、
前記生育状態として前記植物の全体の生育重量を検出する重量検出部
を有することを特徴とする請求項１記載の植物栽培システム。
【請求項７】
前記重量検出部は、
前記搬送ロボットに配置された荷重センサであり、
前記荷重センサが検出した荷重と、前記荷重センサから前記植物までの間の機構部分の構成及び重量と、前記荷重センサと前記植物の配置関係と、前記搬送ロボットの搬送加速度とに基づいて前記生育重量を算出する重量算出部
をさらに有することを特徴とする請求項６記載の植物栽培システム。
【請求項８】
前記植物を個体ごとに保持しつつ前記搬送栽培部で搬送移動可能な保持具
をさらに有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の植物栽培システム。
【請求項９】
前記保持具は、
当該保持具の個体の識別情報を記憶し、無線通信を介して前記識別情報を送信可能な無線ＩＣタグ
を有し、
前記個体生育検出部は、
無線通信を介して前記無線ＩＣタグから前記識別情報を受信可能な個体識別部
を有することを特徴とする請求項８記載の植物栽培システム。
【請求項１０】
前記保持具は、
当該保持具が保持する植物の個体における周囲環境状態を検出する個体環境検出部
を有し、
前記無線ＩＣタグは、
前記個体環境検出部が検出した前記周囲環境状態を無線通信を介して送信可能であり、
前記個体識別部は、
無線通信を介して前記無線ＩＣタグから前記周囲環境状態を受信可能である
ことを特徴とする請求項９記載の植物栽培システム。
【請求項１１】
栽培対象の複数の植物を上下方向に搬送移動させつつ栽培することと、
前記植物の上下方向の搬送経路の途中位置で前記植物の個体ごとに生育状態を検出することと、
を実行することを特徴とする植物栽培方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、植物栽培システム及び植物栽培方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、植物の栽培環境状態を検出し管理する植物栽培システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１２７２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら最適な栽培条件を導出するためには栽培する全ての植物の個体ごとに高い精度で生育状態のデータを取る必要があり、そのような個体ごとのデータの検出作業を人手によって行う場合は非常に煩雑となっていた。
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、植物の生育状態の検出機能を向上できる植物栽培システム及び植物栽培方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、栽培対象の複数の植物を搬送移動させつつ栽培する搬送栽培部と、前記搬送栽培部における前記植物の搬送経路の途中位置に検出領域が配置され、前記検出領域を通過する前記植物の個体ごとに生育状態を検出する個体生育検出部と、を有し、前記搬送栽培部は、上下方向に並んで配置された複数の栽培棚と、前記複数の栽培棚の間で前記植物を搬送する搬送ロボットと、を有し、前記個体生育検出部の検出領域は、前記搬送ロボット上又は前記搬送ロボットの搬送経路の途中位置に配置されている植物栽培システムが適用される。
【０００７】
また、本発明の別の観点によれば、栽培対象の複数の植物を上下方向に搬送移動させつつ栽培することと、前記植物の上下方向の搬送経路の途中位置で前記植物の個体ごとに生育状態を検出することと、を実行する植物栽培方法が適用される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、植物の生育状態の検出機能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る植物栽培システム全体の概略構成を表すシステムブロック図である。
【図２】積層栽培棚の一例を表す斜視図である。
【図３】積層栽培棚の各栽培棚におけるレールの配置の一例を表す説明図である。
【図４】積層栽培棚の各栽培棚における光源の配置の一例を表す説明図である。
【図５】ロボットの構成の一例を表す斜視図である。
【図６】保持具の構造の一例を表す斜視図である。
【図７】保持具を支持した状態のレールの構造の一例を表す横断面図である。
【図８】搬送ロボットが植物を上昇搬送する場合に寸法検出センサで生育寸法を検出する前の配置状態の一例を表す斜視図である。
【図９】搬送ロボットが植物を上昇搬送する場合に寸法検出センサで草丈を検出する際の配置状態の一例を表す斜視図である。
【図１０】搬送ロボットが植物を上昇搬送する場合に寸法検出センサで根の長さを検出する際の配置状態の一例を表す斜視図である。
【図１１】搬送ロボットが植物を下降搬送する場合に寸法検出センサで根の長さを検出する際の配置状態の一例を表す斜視図である。
【図１２】搬送ロボットが植物を下降搬送する場合に寸法検出センサで草丈を検出する際の配置状態の一例を表す斜視図である。
【図１３】重量検出センサをＹ軸ユニットのスライダに配置した場合の搬送ロボットの構成の一例を表す斜視図である。
【図１４】重量検出センサをＹ軸ユニットのビームとハンドの連結部に配置した場合の搬送ロボットの構成の一例を表す斜視図である。
【図１５】タグリーダを搬送ロボットの支柱に設置した構成の一例を表す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下において、植物栽培システムの構成の説明の便宜上、上下左右前後等の方向を各図中に示す方向に定義して適宜使用する場合がある。但し、植物栽培システムの各構成の位置関係を限定するものではない。
【００１１】
＜１．植物栽培システムの構成＞
図１乃至図４を参照しつつ、本実施形態に係る植物栽培システム１の全体構成の一例について説明する。なお図１においては、図示の煩雑を避けるためにシステム全体の構成を概略的に示すだけとし、各部の詳細な構造については簡略化して模式的に示している。
【００１２】
図１及び図２に示すように、植物栽培システム１は、栽培対象である植物２を保持具３で保持し、当該保持具３を所定の期間をかけてレール４に沿って移動させることにより、植物を生育させるシステムである。植物栽培システム１は、積層栽培棚５と、搬送ロボット６と、搬入コンベア７と、搬出コンベア８と、寸法検出センサ９と、重量検出センサ１０と、タグリーダ１１と、管理サーバ１２を有する。また、植物２とともに上記積層栽培棚５で搬送される後述の保持具３には、個体環境検出センサ１３と無線ＩＣタグ１４が備えられている。
【００１３】
（１−１．積層栽培棚）
積層栽培棚５には、複数段（この例では８段）の栽培棚５ａが上下方向に多段で積層するよう配置されている。なお、「上下方向」は厳密な鉛直方向である必要はなく、実質的な鉛直方向であればよい。したがって、「上下方向」には鉛直方向に対して若干傾斜した方向も含まれる。また、積層栽培棚５における栽培棚５ａの積み重ね方向は、上下方向に限定されるものではなく、上下方向に対して所定の角度傾斜した方向としてもよい。
【００１４】
各栽培棚５ａのそれぞれには、複数のレール４が前後方向に沿って水平に延設されている。なお、本実施形態でいう「前後方向」は各栽培棚５ａにおける植物２の流れ方向であり、レール４の長手方向あるいは延設方向でもある。また、「水平方向」は厳密な水平方向である必要はなく、実質的に水平方向であればよい。したがって、水平方向に対して若干傾斜した方向も含まれる。複数のレール４は、各栽培棚５ａにおいて左右方向に並設されており、各レール４は実質的に平行に配置されている。なお、本実施形態でいう「左右方向」は上記上下方向及び前後方向と直交する方向である。
【００１５】
詳細な構造については後述するが、レール４は、複数の保持具３を長手方向に沿って移動可能に支持する。そして、レール４においては、保持具３が前後方向における一方側から供給されることで、他の支持された複数の保持具３が前後方向における他方側に向けて押し出されてスライド移動するよう構成される。
【００１６】
積層栽培棚５における栽培棚５ａの段数は特に限定されるものではないが、本実施形態では８段である場合を一例として説明する。以下では、説明の便宜上、積層栽培棚５の栽培棚５ａの段について適宜、最下段の１段をＡ段、最上段の１段をＢ段、上から２段目〜５段目をまとめてＣ段、上から６、７段目をまとめてＤ段という。すなわち、図１乃至図４に示すように、Ａ段は１つの栽培棚５ａを有し、Ｂ段は１つの栽培棚５ａを有し、Ｃ段は４つの栽培棚５ａを有し、Ｄ段は２つの栽培棚５ａを有する。図３に示す例では、Ａ段の栽培棚５ａには比較的多数（図示する例では８つ）のレール４が設置されている。Ｂ段の栽培棚５ａには、Ａ段よりも少ない数（図示する例では６つ）のレール４が設置されている。Ｃ段の栽培棚５ａのそれぞれには、Ｂ段よりもさらに少ない数（この例では４つ）のレール４が設置されている。Ｄ段の栽培棚５ａのそれぞれには、Ｃ段よりもさらに少ない数（この例では３つ）のレール４が設置されている。
【００１７】
（１−２．搬送順序）
次に、植物栽培システム１における保持具３及び植物２の搬送順序の一例について説明する。搬入コンベア７は、種子が播種されて発芽した状態の植物２を保持する保持具３（詳細は後述する）を、図示しないパレタイザからＡ段の後側から搬入供給する。また搬出コンベア８は、Ｄ段における各段の栽培棚５ａの後側から、十分に生育した状態の植物２を保持した保持具３を搬出する。
【００１８】
図１、図３に、各栽培棚５ａそれぞれにおける保持具３及び植物２の搬送方向を示す。なお、図１中における破線矢印が各栽培棚５ａでの保持具３及び植物２の搬送方向を示している。また、図３中の記号１０１は、上記前後方向における前側から後側への保持具３及び植物２の搬送方向を示し、記号１０２は、反対に後側から前側への保持具３及び植物２の搬送方向を示している。図１、図３に示すように、Ａ段では、各レール４において保持具３及び植物２が後側から前側へ向けて搬送される。Ｂ段では、各レール４において保持具３及び植物２が前側から後側へ向けて搬送される。Ｃ段では、各段とも、各レール４において保持具３及び植物２が後側から前側へ向けて搬送される。Ｄ段では、各段とも、各レール４において保持具３及び植物２が前側から後ろ側へ向けて搬送される。
【００１９】
積層栽培棚５の前側に位置する搬送ロボット６は、Ａ段からＢ段への保持具３及び植物２の上昇搬送と、Ｃ段からＤ段への保持具３及び植物２の下降搬送を行う。このとき、前側の搬送ロボット６は、左右方向の振り分けを行うとともに、異なる段数にあるＣ段とＤ段の間の上下方向の振り分けも行う。また、積層栽培棚５の後側に位置する搬送ロボット６は、搬入コンベア７からＡ段への保持具３及び植物２の水平搬送と、Ｂ段からＣ段への保持具３及び植物２の下降搬送と、Ｄ段から搬出コンベア８への保持具３及び植物２のまとめ搬送を行う。このとき、前側の搬送ロボット６は、左右方向の振り分けを行うとともに、異なる段数にあるＢ段とＣ段の間の上下方向の振り分けも行う。
【００２０】
また、図４に示すように、積層栽培棚５の栽培棚５ａの上方には、植物２の葉２ｂ（後述の図７参照）に光を当てるための複数の光源１５が設置されている。各光源１５は、各栽培棚５ａの上方にそれぞれ設けられた支持板１１の下面に、左右方向に沿って延在する姿勢で設置されている。各光源１５は、前後方向に沿って所定の間隔で配置されている。なお、光源１５は特に限定されるものではないが、例えばＬＥＤや蛍光灯等が使用される。
【００２１】
以上の搬送経路において、Ａ段→Ｂ段→Ｃ段→Ｄ段の順で搬送されるに従い左右方向におけるレール間隔が次第に広くなる。これにより、植物２全体の大きさが保持具３よりも小さい育苗段階ではレール間隔が最も狭いＡ段で密集して栽培し、その後にレール間隔が広くなる順のＢ段→Ｃ段→Ｄ段で搬送することができる。すなわち、各植物２の全体が次第に大きく生育する段階に応じて配置間隔を広くでき、当該積層栽培棚５全体の設置面積に対して植物２の栽培面積を効率的に利用できるいわゆる定植が可能となる。
【００２２】
＜２．搬送ロボット＞
次に、図５を用いて、搬送ロボット６の構成の一例について説明する。なお、図５においては積層栽培棚５の前側に配置される搬送ロボット６を斜視で示しており、Ｘ軸正の方向が右、Ｘ軸負の方向が左、Ｙ軸正の方向が後、Ｙ軸負の方向が前、Ｚ軸正の方向が上、Ｚ軸負の方向が下に対応する。また、積層栽培棚５の後側に配置される搬送ロボット６については、同じ構成のものをＸ軸、Ｙ軸のそれぞれの正負方向を逆にしただけであるため、その図示を省略する。
【００２３】
搬送ロボット６は、保持具３及び植物２を一のレール４の端部から取り出して搬送し、他のレール４の端部へ押し込んで供給する。図５に示すように、搬送ロボット６は、基台１６と、基台１６上に設置された門型の支持枠１７と、支持枠１７に設けられたアクチュエータ３０と、ハンド２１とを有する。
【００２４】
支持枠１７は、基台１６上にＸ軸方向に対向するようにＺ軸方向に沿って設置された一対の支柱１７ａと、一対の支柱１７ａの上端にＸ軸方向に沿って架け渡された略水平な梁１７ｂとを有する。
【００２５】
アクチュエータ３０は、Ｘ軸ユニット１８、Ｚ軸ユニット１９、及びＹ軸ユニット２０を有する。Ｘ軸ユニット１８は、ビーム１８ａと、スライダ１８ｂと、Ｘ軸モータ１８ｃとを有する。ビーム１８ａは、一対の支柱１７ａ間にＸ軸方向に略水平に架設される。スライダ１８ｂは、ビーム１８ａにＸ軸方向に沿って移動自在に支持される。Ｘ軸モータ１８ｃは、ビーム１８ａの左端に取り付けられ、スライダ１８ｂに装着された図示しないチェーン等を介してスライダ１８ｂをＸ軸方向に駆動する。
【００２６】
Ｚ軸ユニット１９は、ビーム１９ａと、スライダ１９ｂと、Ｚ軸モータ１９ｃとを有する。ビーム１９ａは、上端が梁１７ｂにＸ軸方向に移動自在に支持されるとともに、スライダ１８ｂに固定される。スライダ１９ｂは、ビーム１９ａにＺ軸方向に沿って移動自在に支持される。Ｚ軸モータ１９ｃは、ビーム１９ａの下端に取り付けられ、スライダ１９ｂに装着された図示しないチェーン等を介してスライダ１９ｂをＺ軸方向に駆動する。
【００２７】
Ｙ軸ユニット２０は、ビーム２０ａと、スライダ２０ｂと、Ｙ軸モータ２０ｃとを有する。スライダ２０ｂは、スライダ１９ｂに固定される。ビーム２０ａは、スライダ２０ｂがＹ軸方向に沿って移動自在に支持される。Ｙ軸モータ２０ｃは、ビーム２０ａの前端に取り付けられ、スライダ２０ｂに装着された図示しないチェーン等を介してスライダ２０ｂをＹ軸方向に駆動するＹ軸モータ２０ｃとを有する。
【００２８】
アクチュエータ３０では、Ｘ軸モータ１８ｃによりスライダ１８ｂがＸ軸方向に駆動すると、ビーム１９ａがＸ軸方向に移動し、スライダ１９ｂ及びスライダ２０ｂを介してビーム２０ａがＸ軸方向に移動する。また、Ｚ軸モータ１９ｃによりスライダ１９ｂがＺ軸方向に駆動すると、スライダ１９ｂ及びスライダ２０ｂを介してビーム２０ａがＺ軸方向に移動する。また、Ｙ軸モータ２０ｃによりスライダ２０ｂをＹ軸方向に駆動すると、スライダ２０ｂを介してビーム２０ａがＹ軸方向に移動する。このようにして、アクチュエータ３０は、ビーム２０ａをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三軸方向に移動することができる。
【００２９】
ハンド２１は、アクチュエータ３０のビーム２０ａの後側の先端に取り付けられ、保持具３を把持する。アクチュエータ３０は、ビーム２０ａを三軸方向に移動することにより、ハンド２１を三軸方向に移動することができる。すなわち、アクチュエータ３０は、ハンド２１を前後方向（レール４の長手方向）に沿って移動させる。またアクチュエータ３０は、前後方向と垂直且つ互いに直交する２方向、すなわち左右方向（レール４の並設方向。略水平方向でもある）と上下方向（棚部９の積み重ね方向。高さ方向でもある）の２方向に沿って移動させることができる。
【００３０】
なお、上記の積層栽培棚５と搬送ロボット６を組み合わせた構成が、各請求項記載の搬送栽培部に相当する。
【００３１】
＜３．保持具＞
次に、図６及び図７を用いて、保持具３の構成の一例について説明する。なお、図６に示す方向は、保持具３がレール４に支持された状態での方向を示す。
【００３２】
保持具３は、植物栽培システム１の栽培対象である植物２を１株ごとに保持する部材である。なお、ここでいう「１株」とは、単一の種子から生育される１つの個体をいう。例えば図７に示す植物２のように、複数（単一でもよい）の葉２ｂが１本の茎２ａによって支持されることで１つの個体としてまとまっているものは１株である。また、例えば茎が分岐等により複数ある場合でもその根がつながることで１つの個体としてまとまっているものは１株である。なお、保持具３が、レール４に沿って移動可能であり、栽培対象の植物２を１株ごとに保持する手段の一例に相当する。
【００３３】
図６に示すように、保持具３は、上下方向、左右方向、前後方向の各方向においてそれぞれ対称な形状を有する。保持具３は、摺動性の高い材料（例えば樹脂。金属等でもよい）で一体成形されており、保持具３を支持するレール４に対してスライド可能に構成されている。保持具３は、上下方向の両側にそれぞれ突起部３３ａ，３３ｂを有し、左右方向の両側にそれぞれ対向部３２，３２を有する。突起部３３ａ，３３ｂは、レール４のガイド溝４３ａ，４３ｂ（後述の図７参照）に収容されることで、保持具３のレール４に沿った移動を可能とする。対向部３２は、上側及び下側にレール４と対向する対向面３２ａ，３２ｂを有し、これら対向面３２ａ，３２ｂがレール４と接触して摺動する。
【００３４】
対向部３２は、左右両側に突出した略直方体状の部分であり、その上側の面及び下側の面が平行な上記対向面３２ａ，３２ｂとなっている。保持具３は、左右の対向部３２の先端部にそれぞれ、搬送ロボット６のハンド２１により把持された際に支持される支持部３５を有する。また、突起部３３ａ、３３ｂは、上下両側に突出した略直方体状の部分であり、その前後方向略中央部には、上下方向に貫通する穴部３４が形成されている。この例では、穴部３４は例えば丸穴であるが、四角形等の他の形状としてもよい。図７に示すように、穴部３４には培地３６が充填され、培地３６に播種された種から発芽した植物２が保持される。培地３６としては、例えば寒天等のゲル状培地を使用してもよいし、ウレタン、ロックウール等の固形培地を使用してもよい。
【００３５】
対向面３２ａ，３２ｂには、前後方向の２箇所に穴部３７が形成されている。この穴部３７により保持具３とレール４との接触面積（接触抵抗）が減少され、レール４との摺動性を向上できる。また、突起部３３ａ，３３ｂには、穴部３４の前後方向両側に穴部３９が形成されている。この穴部３９により保持具３の重量が軽減され、レール４との摺動性をさらに向上できる。
【００３６】
なお、以上説明した保持具３の構成は一例であり、上記以外の構成としてもよい。例えば、上記では保持具３を一体成形としたが、複数の部品で構成されてもよい。また、保持具３が車輪を備え、レール４に対して車輪により移動する構成としてもよい。
【００３７】
なお、植物栽培システム１では、複数の保持具３の間に挿入されることで保持具３の前後方向の間隔を規定するスペーサが使用される。スペーサは、上記保持具３と共通の部品で構成される。すなわち、スペーサ３ｓとして、穴部３４に培地３６を充填しない空の状態の保持具３が使用される。したがって、レール４では、複数の保持具３と共に複数のスペーサも前後方向に沿って移動可能に支持される。そして、スペーサがレール４に前後方向における一方側から供給されるごとに、支持された保持具３及びスペーサが他方側に向けて供給されたスペーサに応じて移動する。
【００３８】
＜４．レール＞
次に、図７を用いて、レール４の構成の一例について説明する。なお、図７に示す方向は、レール４が栽培棚５ａに設置された状態での方向を示す。
【００３９】
図７に示すように、レール４は、レール部４０と、水槽部４７とを有する。レール部４０は、それぞれ左右方向に所定の幅を有し前後方向に延設された左右一対の上ガイド板４１ａと、これら上ガイド板４１ａの下方位置で同じくそれぞれ左右方向に所定の幅を有し前後方向に延設された左右一対の下ガイド板４２ａが設けられている。上ガイド板４１ａと下ガイド板４２ａとの間には、保持具３を収容する空間４４が形成される。一対の上ガイド板の間には、保持具３の突起部３３ａが収容されるガイド溝４３ａが形成されている。一対の下ガイド板の間には、保持具３の突起部３３ｂが収容されるガイド溝４３ｂが形成されている。
【００４０】
水槽部４７は、上側が開放された断面略Ｕ字状の長尺の水槽であり、内部に培養液４８が貯留される。培養液４８は、例えばポンプ等の適宜の流動手段により前後方向に流動される。
【００４１】
レール４に挿入された保持具３は、レール部４０の空間４４に収容される。保持具３は、上下の突起部３３ａ，３３ｂがそれぞれ上下のガイド溝４３ａ，４３ｂに収容されることで、レール４の長手方向に沿って移動可能に支持される。また、保持具３の左右の対向部３２の対向面３２ａ，３２ｂはそれぞれ、左右の上レール部４１のガイド板４１ａの下面、左右の下レール部４２のガイド板４２ａの上面にスライド可能に接触する。これにより、保持具３はレール４の長手方向に滑らかに移動可能に支持される。このように、レール４の上レール部４１と下レール部４２により保持具３を上下から挟み込む構成とすることで、保持具３の傾きや倒れを防止することができる。
【００４２】
保持具３の穴部３４内には、培地３６が充填され、保持具３は培地３６に播種された種から生育した植物２の茎２ａを保持する。植物２は、根２ｃを下方に垂らして培養液４８に浸しつつ、葉２ｂをレール４の上方で成長させることができる。
【００４３】
＜５：本実施形態の特徴＞
上記構成の植物栽培システム１は、播種、育苗、定植の工程を通じ、葉物野菜等の植物２を多数株まとめて大量に栽培することが可能である。そして近年では、栽培工程中にある植物２の生育状態とその環境状態に関するデータを測定、記録し、そのデータから統計的手法や機械学習等を用いたいわゆるＡＩ技術などにより最適な栽培条件を導出したいという要望がある。
【００４４】
これまでに植物２の生育状態に関するデータを取得する方法としては、栽培工程中にある多数の植物２の全体的な外観状況を視認するなどによっておおよその生育状態を判断したり、または多数の植物２の中から人手によっていくつかのサンプルを採取しそれらの寸法や重量などの生育状態を手作業で測定するなどの手法が取られていた。
【００４５】
しかしながら、例えばシステム中における個々の植物２の配置位置が生育状態に及ぼす影響等まで認識できるようデータの精度が要求される場合には、やはり栽培する全ての植物２の個体ごとにデータを取る必要がある。そのために全ての植物２の個体を人手で採取し測定する作業は非常に煩雑となるとともに、そのような手作業で扱われた植物２は損傷が大きく商品価値を著しく損ねてしまう。
【００４６】
これに対して本実施形態では、栽培対象の複数の植物２を搬送移動させつつ栽培する積層栽培棚５及び搬送ロボット６（搬送栽培部）と、これら積層栽培棚５及び搬送ロボット６における植物２の搬送経路の途中位置に検出領域が配置され、当該検出領域を通過する植物２の個体ごとに生育状態を検出する寸法検出センサ９及び重量検出センサ１０（個体生育検出部）と、を有している。
【００４７】
植物栽培システム１が積層栽培棚５及び搬送ロボット６を有していることで、植物２をその成長段階に適した栽培位置へ搬送移動させるいわゆる定植工程を自動的に行うことができ、その結果システム全体の設置面積を効率的に利用できる。このような積層栽培棚５及び搬送ロボット６を有する植物栽培システム１において、植物２の搬送経路の途中位置に当該植物２の個体ごとに生育状態を検出するセンサ等の検出領域が配置されていることにより、当該植物栽培システム１で栽培している全ての植物２に対して個体ごとの生育状態の検出を人手によらず自動的な流れ作業として実行できる。
【００４８】
さらに、積層栽培棚５が植物２の成長段階に応じた複数の栽培棚５ａを上下方向に並べて配置していることで、当該植物栽培システム１全体の設置床面積を縮小化できる。このような上下配置の複数の栽培棚５ａを有する植物栽培システム１において、搬送ロボット６が各栽培棚５ａ間に渡る植物２の昇降搬送を行う場合、その昇降搬送経路の途中位置となる空間領域は各栽培棚５ａの外方側部に位置するため広い空間領域を確保でき、そのような空間領域に配置された各センサは各栽培棚５ａにおける植物２の栽培に何ら影響を与えることがないため好適である。以下、このような生育状態の検出を行う各センサ等の構成について順次詳細に説明する。
【００４９】
＜６：個体環境検出センサ及び無線タグＩＣ＞
上記図６に戻り、個体環境検出センサ１３及び無線タグＩＣの一例について説明する。本実施形態の例では、保持具３の２つの穴部３９のうち一方の底面に個体環境検出センサ１３が設けられている。この個体環境検出センサ１３（個体環境検出部）は、例えば温度、湿度、照射光強度などの周囲環境状態を検出するセンサであり、当該保持具３に保持される植物２の搬送中（栽培中）における当該植物２の個体に対応した周囲環境状態を検出し記憶することができる。
【００５０】
また２つの穴部３９のうち他方の底面には無線ＩＣタグ１４が設けられている。この無線ＩＣタグ１４は、当該保持具３の個体を識別可能な識別情報（ＩＤコードなど）を記憶しており、後述するタグリーダ１１から無線通信を介して受信した識別情報要求に応答して、そのタグリーダ１１に無線通信を介して識別情報を送信する。また、無線ＩＣタグ１４は上記の個体環境検出センサ１３にも情報送受可能に接続されており、タグリーダ１１から受信した環境情報要求に応答して、個体環境検出センサ１３がそれまでに当該保持具３で保持している植物２に関し検出、記憶した周囲環境状態の環境情報をタグリーダ１１に送信する。なお、タグリーダ１１と管理サーバ１２による情報の管理については後に詳述する（後述の図１５等参照）。
【００５１】
なお、上記の個体環境検出センサ１３はバッテリ電源を備えて定期的に周囲環境状態を検出し所定のメモリに記憶するが、無線ＩＣタグ１４は同じバッテリ電源を利用して作動するアクティブ型であってもよいし、タグリーダ１１から受信する無線通信電波のエネルギーを利用して作動するパッシブ型であってもよい。また個体環境検出センサ１３は、所定の物理的操作や指令情報が入力されることで、それまで記憶していた周囲環境状態を消去しリセットする機能を有してもよい。また、上記スペーサ３ｓとして専用に利用される保持具３を用意する場合には、当該スペーサにおいて上記の個体環境検出センサ１３や無線ＩＣタグ１４の設置を省略してもよい。
【００５２】
また、無線ＩＣタグ１４と個体環境検出センサ１３は、それぞれ個別に外部と無線通信を行う機能を有してもよい。例えば無線ＩＣタグ１４はいわゆるＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）に用いられる通信方式でタグリーダ１１と無線通信を行う一方、それとまた別に個体環境検出センサ１３が例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＷｉ−Ｆｉ（登録商標）などの他の通信方式で別途管理サーバ１２に接続する他のアンテナ（図示省略）と無線通信を行ってもよい。
【００５３】
＜７：寸法検出センサ＞
次に、図８乃至図１２を用いて、寸法検出センサ９の構成及び検出手法の一例について説明する。なお、図８乃至図１２に示す方向は上記図５中のＸＹＺ方向（積層栽培棚５の前側位置）に対応しているが、Ｚ方向（上下方向）以外のＸ方向及びＹ方向については搬送ロボット６と寸法検出センサ９の設置構成に応じて適宜変更してもよい。また、図示の煩雑を避けるために、図８乃至図１２に示す搬送ロボット６は上記図５に示した構成から適宜変更し細部を簡略化して示している。
【００５４】
図８乃至図１２に図示するように、本実施形態の例における寸法検出センサ９（寸法検出部、個体生育検出部）は、投光器９ａと受光器９ｂを有する光センサである。投光器９ａと受光器９ｂはそれぞれＹ軸方向（前後方向）に同じ長さで延設された平面視略矩形の平板形状で形成されており、Ｘ軸方向（左右方向）に所定の離間距離で平行に対向するよう配置されている。投光器９ａは、受光器９ｂと対向する側の縁部で、上記延設方向（Ｙ軸方向、前後方向）に沿って多数の検出光Ｒの光線を平行かつ十分に狭い間隔で上記対向方向（Ｘ軸方向、左右方向）に向けて投光する。受光器９ｂは、投光器９ａと対向する側の縁部で、上記の多数の検出光Ｒの光線を全て個別に受光する。投光器９ａと受光器９ｂの間の矩形平面領域（多数の検出光の通光領域）が当該寸法検出センサ９の検出領域となり、受光器９ｂがこの検出領域における多数の検出光Ｒの通光状態と遮光状態の違いを個別に検知することで当該検出領域に何らかの物体が存在していずれかの検出光Ｒが遮光されているか否かを検知できる。本実施形態の例では、投光器９ａと受光器９ｂが同じ高さ位置（Ｚ軸方向、上下方向の位置）に配置されることで、検出領域の矩形平面が水平な姿勢で設置される。
【００５５】
また上記図１に示したように、積層栽培棚５の前側に位置する搬送ロボット６は、Ａ段からＢ段への保持具３及び植物２の上昇搬送と、Ｃ段からＤ段への保持具３及び植物２の下降搬送を行う。また、積層栽培棚５の後側に位置する搬送ロボット６は、Ｂ段からＣ段への保持具３及び植物２の下降搬送を行う。本実施形態の例では、積層栽培棚５の前側で搬送ロボット６による上昇搬送と下降搬送の各搬送経路の重複位置（途中位置）に寸法検出センサ９を配置する。また、積層栽培棚５の後側で搬送ロボット６による下降搬送の搬送経路途中位置にも寸法検出センサ９を配置する。
【００５６】
一方、上記図７で示したように、保持具３の穴部３４は植物２の茎２ａの部分を保持しており、さらに搬送ロボット６のハンド２１はこの保持具３を把持する。そして、搬送ロボット６がハンド２１で保持具３を設計通りに把持した状態では、ハンド２１と保持具３の穴部３４との間の相対配置関係は設計値に基づいて既知となる。これにより、搬送ロボット６の制御装置（図１中の管理サーバ１２；後述）は、当該搬送ロボット６を制御するためのロボット座標系において保持具３の穴部３４の中心位置Ｐを植物２の茎２ａの中心位置として検知できる。そして本実施形態の例では、この植物２の茎２ａの中心位置Ｐから上方の葉２ｂの部分の上端までの高さを草丈Ｌ１とし、また植物２の茎２ａの中心位置から下方の根２ｃの部分の下端までの高さを根の長さＬ２とし、これら草丈Ｌ１及び根の長さＬ２の生育寸法を当該植物２の個体の生育状態として検出する。
【００５７】
図示する積層栽培棚５の前側の位置の場合においては、上述したように搬送ロボット６は保持具３及び植物２に対して上昇搬送と下降搬送の両方を行うことから、それぞれの場合における草丈Ｌ１及び根の長さＬ２の生育寸法の検出工程を順に説明する。
【００５８】
（７−１：上昇搬送時における生育寸法検出工程）
最初に上昇搬送の場合の検出工程について説明する。まず上昇搬送の場合の検出前には、図８に示すように、搬送ロボット６が把持する植物２が寸法検出センサ９より十分低い高さに位置している。このとき、植物２の葉２ｂは寸法検出センサ９の検出領域に存在せず、つまりいずれの検出光Ｒも遮光されることがないため受光器９ｂは全ての検出光Ｒの通光状態を検知する。その後に搬送ロボット６が上昇搬送した場合、図９に示すように植物２の葉２ｂの上端がいずれかの検出光Ｒを遮光することで受光器９ｂがその遮光状態を検知する。このように検出光Ｒの通光状態から遮光状態へ切り換えたタイミングにおける、茎２ａの中心部分と寸法検出センサ９の高低差がすなわち草丈Ｌ１の生育寸法に相当する。ここで、上述したように搬送ロボット６の制御位置に対して植物２の茎２ａの中心位置との間の相対位置関係が既知であり、またロボット座標系における寸法検出センサ９の設置高さ位置も既知であることで、上記遮光状態が開始された際における搬送ロボット６の高さ位置と寸法検出センサ９の高さ位置との差に基づいて草丈Ｌ１の生育寸法を算出できる。
【００５９】
さらに搬送ロボット６が上昇搬送を継続した場合、図１０に示すように植物２の根２ｃの下端が検出領域を通過して検出光Ｒの通光が許容されることで受光器９ｂがその通光状態を検知する。このように検出光Ｒの遮光状態から通光状態へ切り換えたタイミングにおける、茎２ａの中心部分と寸法検出センサ９の高低差がすなわち根の長さＬ２の生育寸法に相当する。つまり、上記通光状態が再開した際における搬送ロボット６の高さ位置と寸法検出センサ９の高さ位置との差に基づいて根の長さＬ２の生育寸法を算出できる。
【００６０】
（７−２：下降搬送時における生育寸法検出工程）
次に下降搬送の場合の検出工程について説明する。まず下降搬送の場合の検出前には、図１０に示すよりも搬送ロボット６が把持する植物２が寸法検出センサ９より十分高い高さに位置している（特に図示せず）。このとき、植物２の根２ｃは寸法検出センサ９の検出領域に存在せず、つまりいずれの検出光Ｒも遮光されることがないため受光器９ｂは全ての検出光Ｒの通光状態を検知する。その後に搬送ロボット６が下降搬送した場合、図１１に示すように植物２の根２ｃの下端がいずれかの検出光Ｒを遮光することで受光器９ｂがその遮光状態を検知する。このように検出光Ｒの通光状態から遮光状態へ切り換えたタイミングにおける、茎２ａの中心部分と寸法検出センサ９の高低差がすなわち根の長さＬ２の生育寸法に相当する。つまり、上記遮光状態が開始した際における搬送ロボット６の高さ位置と寸法検出センサ９の高さ位置との差に基づいて根の長さＬ２の生育寸法を算出できる。
【００６１】
さらに搬送ロボット６が下降搬送を継続した場合、図１２に示すように植物２の葉２ｂの上端が検出領域を通過して検出光Ｒの通光が許容されることで受光器９ｂがその通光状態を検知する。このように検出光Ｒの遮光状態から通光状態へ切り換えたタイミングにおける、茎２ａの中心部分と寸法検出センサ９の高低差がすなわち草丈Ｌ１の生育寸法に相当する。つまり、上記通光状態が再開した際における搬送ロボット６の高さ位置と寸法検出センサ９の高さ位置との差に基づいて草丈Ｌ１の生育寸法を算出できる。
【００６２】
＜８：重量検出センサ＞
次に、図１３及び図１４を用いて、重量検出センサ１０の構成及び検出手法の一例について説明する。なお、図１３及び図１４に示す方向は上記図５中のＸＹＺ方向（積層栽培棚５の前側位置）に対応しているが、Ｚ方向（上下方向）以外のＸ方向及びＹ方向については搬送ロボット６と寸法検出センサ９の設置構成に応じて適宜変更してもよい。また、重量検出構成の理解を容易にするため、図１３及び図１４に示す搬送ロボット６は上記図５に示した構成から適宜変更し細部を簡略化して示している。
【００６３】
まず図１３に図示する搬送ロボット６の構成において、Ｙ軸ユニット２０のビーム２０ａは、スライダ２０ｂを介してＸ軸ユニット１８のビーム１８ａに支持されている。本実施形態の例における重量検出センサ１０（重量検出部、個体生育検出部）は、Ｙ軸ユニット２０のスライダ２０ｂ中に設けられた圧接センサで構成する荷重センサ１０であり、この荷重センサ１０はＸ軸ユニット１８のビーム１８ａに対してＹ軸ユニット２０のビーム２０ｂが負荷する圧接荷重を検出する。ここで図示するように、Ｙ軸ユニット２０の自由端側で保持具３及び植物２が保持され、その片持ち梁の態様となっているＹ軸ユニット２０の固定端側で荷重センサ１０の重量検出センサ１０が配置されている。このため、荷重センサ１０が検出した荷重検出値と、荷重センサ１０から植物２までの間の機構部分（Ｙ軸ユニット２０のビーム２０ａ、ハンド２１、及び保持具３）の構成及び重量と、荷重センサ１０と植物２の配置関係（モーメント等）と、搬送ロボット６の搬送加速度（慣性力等）とに基づいて植物２全体の生育重量を算出し、これを当該植物２の個体の生育状態として検出する。以上の重量検出センサ１０においては、搬送ロボット６が保持具３及び植物２を把持して搬送する領域が検出領域となる。
【００６４】
また上記図１３に示した配置以外にも、図１４に示すようにＹ軸ユニット２０のビーム２０ａの自由端とハンド２１との連結部分に圧接センサで構成する荷重センサ１０を配置してもよい。この場合には、荷重センサ１０はＹ軸ユニット２０のビーム２０ａの自由端に対してハンド２１が負荷するつり下げ荷重を検出する。このため、荷重センサ１０が検出した荷重検出値と、荷重センサ１０から植物２までの間の機構部分（ハンド２１及び保持具３）の構成及び重量と、荷重センサ１０と植物２の配置関係（モーメント等）と、搬送ロボット６の搬送加速度（慣性力等）とに基づいて植物２全体の生育重量を算出し、これを当該植物２の個体の生育状態として検出する。
【００６５】
また図示する以外にも、重量検出センサ１０は、ビーム２０ａの自由端にハンド２１を水平方向に直列に配置した場合のそれらの側面間に挟持される配置で設けられた剪断力検出センサで構成してもよい（図示省略）。
【００６６】
＜９：タグリーダ＞
次に、図１５を用いて、タグリーダ１１の構成及び検出手法の一例について説明する。なお、図１５に示す方向は上記図５中のＸＹＺ方向（積層栽培棚５の前側位置）に対応しているが、Ｚ方向（上下方向）以外のＸ方向及びＹ方向については搬送ロボット６と寸法検出センサ９の設置構成に応じて適宜変更してもよい。また、重量検出構成の理解を容易にするため、図１３及び図１４に示す搬送ロボット６は上記図５に示した構成から適宜変更し細部を簡略化して示している。
【００６７】
図１５に図示するように、本実施形態の例におけるタグリーダ１１（個体識別部）は、搬送ロボット６の支柱１７ａに設置された無線アンテナである。タグリーダ１１の指向性が強くその通信可能領域１０３は限定的に展開されており、Ｙ軸ユニット２０のビーム２０ａが前側に十分に引き込んだ際に保持具３に備えられた無線ＩＣタグ１４と無線通信が可能となっている。これにより、積層栽培棚５の各栽培棚５ａ中に位置する多数の保持具３の無線ＩＣタグ１４はタグリーダ１１との間で無線通信することがなく、搬送ロボット６が把持した単一の保持具３の無線ＩＣタグ１４のみがタグリーダ１１と無線通信することができる。
【００６８】
また、特に図示しないが、タグリーダ１１を搬送ロボット６のハンド２１に設け、当該ハンド２１で把持した保持具３に備えられる無線ＩＣタグ１４と無線通信を行ってもよい。この場合には、タグリーダ１１が積層栽培棚５の各栽培棚５ａ中に位置する他の多数の保持具３の無線ＩＣタグ１４との混信を避けるためにも、いわゆるＮＦＣ（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）方式の近距離無線通信によってハンド２１が把持した無線ＩＣタグ１４とだけ無線通信を行うようにしたり、タグリーダ１１の無線通信範囲とそのメインローブ方向（指向方向）を限定したり、タグリーダ１１を搬送ロボット６上の可動部品上に設けてハンド２１で把持した保持具３の無線ＩＣタグ１４とだけ無線通信可能なように移動させる構成としたり、ハンド２１が各栽培棚５ａから十分に離間した位置にいる間だけタグリーダ１１から応答要求信号を送信したりするとよい。このように搬送ロボット６自体（またはハンド２１）にタグリーダ１１を設けることで、当該搬送ロボット６の周囲がどのような構造（例えば上記支柱１７ａがない構造）で構成され、搬送ロボット６がどのような搬送経路で搬送しても（例えば上記支柱１７ａの近傍を通過しない経路で搬送しても）、ハンド２１で把持した保持具３の無線ＩＣタグ１４とだけ無線通信を行うことができる。
【００６９】
＜１０：管理サーバ＞
次に、図１に戻り、管理サーバ１２における処理の一例について説明する。管理サーバ１２は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＨＤＤなどの大容量記憶装置を備えた汎用コンピュータで構成され、積層栽培棚５の外部に配置される。図１において、管理サーバ１２は、寸法算出部４１と、重量算出部４２と、搬送制御部４３と、データベース４４とを有している。
【００７０】
寸法算出部４１は、上記寸法検出センサ９から入力されたその検知状態と、予め記憶していた寸法検出センサ９の設計上の配置位置と、後述する搬送制御部４３から入力された搬送ロボット６の制御位置とに基づいて、当該搬送ロボット６が把持している植物２の草丈Ｌ１及び根の長さＬ２を算出する（具体的には、上記７−１、７−２の項目参照）。
【００７１】
重量算出部４２は、重量検出センサ１０が検出した荷重検出値と、重量検出センサ１０から植物２までの間の機構部分（Ｙ軸ユニットのビーム、ハンド２１、及び保持具３）の設計上の構成及び重量と、重量検出センサ１０と植物２の設計上の配置関係（モーメント等）と、後述する搬送制御部４３から入力された搬送ロボット６の搬送加速度（慣性力等）とに基づいて、当該搬送ロボット６が把持している植物２全体の生育重量を算出する。
【００７２】
搬送制御部４３は、各植物２の栽培工程に対応して、積層栽培棚５の前側と後側それぞれの搬送ロボット６に対してそれぞれに設定したロボット座標系における目標制御位置を算出し、その目標制御位置への移動制御とハンド２１の駆動制御を行う。このとき、搬送ロボット６のその時点の移動位置、移動速度、及び移動加速度も算出する。また特に図示しないが、搬送制御部４３は積層栽培棚５の各栽培棚５ａそれぞれに対応した植物２の配置マップを記憶しており、保持具３の識別情報と紐付けて各植物２の配置も管理している。このとき、生育不良などで任意の植物２が人手により保持具３ごと間引かれる場合があるが、その場合にも搬送ロボット６が保持具３を保持する度にタグリーダ１１が当該保持具３の識別情報を読み取って配置の変更を確認し、上記配置マップの修正を行うことができる。
【００７３】
データベース４４は、タグリーダ１１が読み取った保持具３の識別情報に紐付けて、上記寸法算出部４１が算出した草丈Ｌ１及び根の長さＬ２の生育寸法と、上記重量算出部４２が算出した生育重量と、タグリーダ１１が読み取った周囲環境情報とを、植物２の個体ごとに記憶する。なお、上記搬送制御部４３の配置マップで記録された積層栽培棚５中における各植物２の搬送経路履歴も併せてデータベースが記憶してもよい。
【００７４】
以上により、管理サーバ１２は、搬送ロボット６を利用した植物２の搬送を制御できるとともに、積層栽培棚５で栽培される全ての植物２についてそれらの個体ごとに生育状態や周囲環境情報などの各種情報を記録し、管理できる。
【００７５】
＜１１．実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態の植物栽培システム１は、栽培対象の複数の植物２を搬送移動させつつ栽培する積層栽培棚５及び搬送ロボット６（搬送栽培部）と、これら積層栽培棚５及び搬送ロボット６における植物２の搬送経路の途中位置に検出領域が配置され、当該検出領域を通過する植物２の個体ごとに生育状態を検出する寸法検出センサ９及び重量検出センサ１０（個体生育検出部）と、を有している。
【００７６】
植物栽培システム１が積層栽培棚５及び搬送ロボット６を有していることで、植物２をその成長段階に適した栽培位置へ搬送移動させるいわゆる定植工程を自動的に行うことができ、その結果システム全体の設置面積を効率的に利用できる。このような積層栽培棚５及び搬送ロボット６を有する植物栽培システム１において、植物２の搬送経路の途中位置に当該植物２の個体ごとに生育状態を検出するセンサ等の検出領域が配置されていることにより、当該植物栽培システム１で栽培している全ての植物２に対して個体ごとの生育状態の検出を人手によらず自動的な流れ作業として実行できる。
【００７７】
さらに、積層栽培棚５が植物２の成長段階に応じた複数の栽培棚５ａを上下方向に並べて配置していることで、当該植物栽培システム１全体の設置床面積を縮小化できる。このような上下配置の複数の栽培棚５ａを有する植物栽培システム１において、搬送ロボット６が各栽培棚５ａ間に渡る植物２の昇降搬送を行う場合、その昇降搬送経路の途中位置となる空間領域は各栽培棚５ａの外方側部に位置するため広い空間領域を確保でき、そのような空間領域に配置された各センサは各栽培棚５ａにおける植物２の栽培に何ら影響を与えることがないため好適である。なお、搬送ロボット６が栽培棚５ａの左右方向に対しても植物２を搬送する場合には、その左右方向での搬送経路の途中位置に各センサを配置してもよい。この結果、植物栽培システム１における植物２の生育状態の検出機能が向上する。
【００７８】
また、本実施形態では特に、生育状態として植物２の各部（草丈Ｌ１、根の長さＬ２）の生育寸法を検出する寸法検出センサ９を有している。これにより、植物２の最適な栽培条件を導出するために有用な生育状態の１つである生育寸法の検出が可能となる。
【００７９】
また、本実施形態では特に、寸法検出センサ９は、搬送ロボット６が植物２を搬送する経路上に検出領域が配置され、検出光Ｒの通光状態と遮光状態を検知可能な光センサであり、光センサでの検出光Ｒの通光状態と遮光状態の切り替えタイミングにおける搬送ロボット６の位置と光センサの位置との差に基づいて生育寸法を算出する寸法算出部４１を有している。これにより、光センサの検知状態の監視と、搬送ロボット６と光センサとの間の位置の差の算出といった簡易な処理だけで、植物２に対し非接触かつ高精度な各部の生育寸法の検出が可能となる。
【００８０】
また、本実施形態では特に、寸法算出部４１は、搬送ロボット６が植物２を上方へ搬送する場合に、光センサにおける検出光Ｒの遮光状態が開始された際の搬送ロボット６の高さ位置と光センサの高さ位置との差に基づいて植物２の草丈Ｌ１の生育寸法を算出し、光センサにおける検出光Ｒの通光状態が再開した際の搬送ロボット６の高さ位置と光センサの高さ位置との差に基づいて植物２の根の長さＬ２の生育寸法を算出する。これにより、搬送ロボット６が植物２を上昇搬送させる場合において、植物２の草丈Ｌ１及び根の長さＬ２の簡易かつ高精度な検出が可能となる。
【００８１】
また、本実施形態では特に、寸法算出部４１は、搬送ロボット６が前記植物２を下方へ搬送する場合に、光センサにおける検出光Ｒの遮光状態が開始された際の搬送ロボット６の高さ位置と光センサの高さ位置との差に基づいて植物２の根の長さＬ２の生育寸法を算出し、光センサにおける検出光Ｒの通光状態が再開した際の搬送ロボット６の高さ位置と光センサの高さ位置との差に基づいて植物２の草丈Ｌ１の生育寸法を算出する。これにより、搬送ロボット６が植物２を下降搬送させる場合において、植物２の草丈Ｌ１及び根の長さＬ２の簡易かつ高精度な検出が可能となる。
【００８２】
また、本実施形態では特に、生育状態として前記植物２の全体の生育重量を検出する重量検出センサ１０を有する。これにより、植物２の最適な栽培条件を導出するために有用な生育状態の１つである生育重量の検出が可能となる。
【００８３】
また、本実施形態では特に、重量検出センサ１０は、搬送ロボット６に配置された荷重センサ（圧接センサ）であり、荷重センサが検出した荷重検出値と、荷重センサから植物２までの間の機構部分（搬送ロボット６のビーム、ハンド２１、及び保持具３）の構成及び重量と、荷重センサと植物２の配置関係（モーメント等）と、搬送ロボット６の搬送加速度（慣性力等）とに基づいて生育重量を算出する重量算出部４２を有する。これにより、荷重センサの検出値に基づいて、植物２に対し高精度な生育重量の検出が可能となる。なお、荷重センサは上述した圧接センサ以外にも歪みゲージを使用してもよい。
【００８４】
また、本実施形態では特に、植物２を個体ごとに保持しつつ搬送栽培部（積層栽培棚５、栽培棚、及び搬送ロボット６）で搬送移動可能な保持具３を有する。これにより、植物２の損傷を抑えつつ、栽培棚５ａにおける円滑な搬送移動や、搬送ロボット６による確実かつ安定したハンドリングが可能となる。
【００８５】
また、本実施形態では特に、保持具３は、当該保持具３の個体の識別情報を記憶し、無線通信を介して前記識別情報を送信可能な無線ＩＣタグ１４を有し、植物栽培システム１は無線通信を介して無線ＩＣタグ１４から識別情報を受信可能なタグリーダ１１を有する。これにより、タグリーダ１１が検出した生育状態と、対応する個々の植物２（保持具３）の識別情報との紐付け管理が容易となる。
【００８６】
また、本実施形態では特に、保持具３は、当該保持具３が保持する植物２の個体における周囲環境状態（温度、湿度、照射光強度等）を検出する個体環境検出センサ１３を有し、無線ＩＣタグ１４は、個体環境検出センサ１３が検出した周囲環境状態を無線通信を介して送信可能であり、タグリーダ１１は、無線通信を介して無線ＩＣタグ１４から周囲環境状態を受信可能である。これにより、植物２の最適な栽培条件を導出するために必要な環境状態の情報を植物２の個体ごとに検出でき、対応する個々の植物２（保持具３）の識別情報との紐付け管理が容易となる。
【００８７】
なお、上記実施形態では植物２の栽培に関する関係情報を検出するセンサの例として寸法検出センサ９、重量検出センサ１０、及び個体環境検出センサ１３を備えていたが、これに限られない。他にも栽培中の植物２の外観画像を撮像するカメラなどの光学センサ（特に図示せず）を設けてもよい。この場合には、撮像された画像データ（いわゆるビジョンデータ）を適宜の画像認識技術により処理することで、当該植物２の草丈Ｌ１、根の長さＬ２、及び重量も含めた多様な個体生育情報を検出することができる。
【００８８】
なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。
【００８９】
また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさが「同一」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一」「等しい」「異なる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。
【００９０】
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
【００９１】
その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００９２】
１              植物栽培システム
２              植物
３              保持具
４              レール
５              積層栽培棚（搬送栽培部）
５ａ            栽培棚
６              搬送ロボット（搬送栽培部）
７              搬入コンベア
８              搬出コンベア
９              寸法検出センサ（寸法検出部、個体生育検出部）
９ａ            投光器
９ｂ            受光器
１０            重量検出センサ（重量検出部、個体生育検出部）
１１            タグリーダ（個体識別部）
１２            管理サーバ
１３            個体環境検出センサ（個体環境検出部）
１４            無線ＩＣタグ
１５            光源
２１            ハンド
４１            寸法算出部
４２            重量算出部
４３            搬送制御部
４４            データベース
Ｒ              検出光
【図１】
2019115293.tif 000003
【図２】
2019115293.tif 000004
【図３】
2019115293.tif 000005
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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