(57)【要約】【課題】農薬を使用することなしに、植物の害が生じている箇所の障害状態を低減または予防させることができる装置を提供する。【解決手段】装置が、植物に対する障害を低減または予防させる照射光を照射する照射部を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物に対する障害を低減または予防させる照射光を照射する照射部、
を備えていることを特徴とする照射装置。
【請求項２】
前記照射部は、
前記植物に対して、前記障害が生じている箇所の障害状態を低減または予防させる第１照射光を前記照射光として照射する第１照射部、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の照射装置。
【請求項３】
前記照射部は、
前記植物に害をなす生物を不活化させる第２照射光を前記照射光として照射する第２照射部、
を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照射装置。
【請求項４】
前記障害が生じている植物の箇所を前記植物から取り除く取り除き部、
を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の照射装置。
【請求項５】
前記照射部は、前記取り除き部として、
前記障害が生じている植物の箇所を前記植物から取り除く第３照射光を前記照射光として照射する第３照射部、
を備えていることを特徴とする請求項４に記載の照射装置。
【請求項６】
前記取り除き部は、
前記障害が生じている植物の箇所を前記植物から切り取って取り除く切り取り部、
を備えていることを特徴とする請求項５に記載の照射装置。
【請求項７】
植物の状態を監視する監視部と、
前記監視部により監視された前記植物の状態に基づいて、植物に障害が生じていると判定された場合に、前記照射部に前記照射光を照射させる第１制御部と、
を備えていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の照射装置。
【請求項８】
予め定められている周期ごとのタイミングで、植物に対して、前記照射部に前記照射光を照射させる第２制御部、
を備えていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の照射装置。
【請求項９】
撮像部により撮像された画像に基づいて、前記植物に害をなす生物が撮像されているか否かを判定する判定部と、
前記判定部により、前記植物に害をなす生物が撮像されていると判定された場合、前記第２照射部により、前記植物に害をなす生物に対して、前記第２照射光を照射させる第３制御部と、
を備えていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の照射装置。
【請求項１０】
撮像部により撮像された画像に基づいて、前記第２照射部により前記第２照射光を照射する照射方向において、前記植物に害をなす前記生物の背後の空間を検出する検出部と、
前記検出部により検出された背後の空間に基づいて、前記植物に害をなす生物に対して、前記第２照射部により前記第２照射光を照射させるか否かを制御する第４制御部と、
を備えていることを特徴とする請求項９に記載の照射装置。
【請求項１１】
前記第２照射光が記第２照射光を照射する位置または方向を変更する第１変更部、
を備えており、
前記第４制御部は、
前記検出部により検出された背後の空間に植物が存在する場合、
前記検出部により検出される背後の空間に前記植物が存在しないように、かつ、前記植物に害をなす生物に対して前記第２照射部が前記第２照射光を照射することができるように、前記第１変更部により、前記第２照射部が前記第２照射光を照射する位置または方向を変更させる、
ことを特徴とする請求項１０に記載の照射装置。
【請求項１２】
前記第２照射部は、前記第２照射光を集光させて照射する
ことを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の照射装置。
【請求項１３】
前記照射部が前記照射光を照射する位置または方向を変更する第２変更部、
備えていることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の照射装置。
【請求項１４】
前記第２変更部は、
前記植物の害が生じている箇所に前記照射光が照射されるように、前記照射部が前記照射光を照射する位置または方向を変更する、
ことを特徴とする請求項１３に記載の照射装置。
【請求項１５】
前記照射部が前記照射光を照射する照射対象までの距離を測定する測距部と、
前記測距部により測定された距離に基づいて、前記照射部により照射される照射光の照射範囲径を算出し、当該算出した照射範囲径に基づいて、前記照射部により照射される照射光のパワー密度を算出し、当該算出したパワー密度に基づいて、前記照射部が照射する照射光の照射時間を変更する照射強度制御部と、
を備えていることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の照射装置。
【請求項１６】
前記照射部は、
前記植物に供給される水を殺菌する第４照射光を前記照射光として照射する第４照射部、
を備えていることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の照射装置。
【請求項１７】
請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の照射装置が取り付けられているロボットアーム
を備えていることを特徴とするロボット。
【請求項１８】
請求項１７に記載のロボット
を備えていることを特徴とする植物栽培プラント。
【請求項１９】
請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の照射装置
を備えていることを特徴とする植物栽培プラント。
【請求項２０】
植物を成長させる波長の照射光を照射する育成波長照射部、
を備えていることを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載の植物栽培プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照射装置、ロボット、および、植物栽培プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
育成される植物を、庫内において移動させる植物の栽培装置が知られている（特許文献１を参照）。この特許文献１に記載の栽培装置は、収納した植物を上下に移動させ、植物を庫内の適応する最適の環境位置に配置することにより、植物の品質にバラツキのない栽培、養生、貯蔵、順化等が行える方法を提供するものである。このように、植物の育成環境などの環境条件について制御を施すことにより植物の品質にバラツキを抑え、また収穫量を高めることができる。しかしながら、近時、消費者における食品の安全性への関心が高まっており、上記栽培方法を使用する場合においても、農薬を使用することなしに、植物に生じる病気などの害を低減または予防させることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−６１６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、植物に生じる病気などの害を低減または予防させるために、農薬などが使用されていた。しかしながら、農薬は人体に対する影響がある可能性があるため、農薬を使用することなしに、植物に生じる病気などの害を低減または予防させることが望まれている。
【０００５】
そこで、本発明は、農薬を使用することなしに、植物の害が生じている箇所の障害状態を低減または予防させることができる照射装置、ロボット、および植物栽培プラント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】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の照射装置は、植物に対する障害を低減または予防させる照射光を照射する照射部、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明のロボットは、上述の照射装置が取り付けられているロボットアームを備えていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の植物栽培プラントは、上述の照射装置を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、植物における障害を低減または予防することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係わる植物栽培プラントの概要を示す図である。
【図２】ロボット（照射装置）の構成を示す図である。
【図３】育成床ごとにアーム部を設備する例を示す図である。
【図４】アーム部を天井側に移動可能に取り付ける例を示す図である。
【図５】アーム部を天井側に固定して取り付ける例を示す図である。
【図６】本実施形態における植物栽培システムの構成例を示す概略ブロック図である。
【図７】本実施形態におけるロボット（照射装置）の第１の構成例を示す概略ブロック図である。
【図８】本実施形態におけるロボット（照射装置）の第２の構成例を示す概略ブロック図である。
【図９】取り除き部として刃物機構を用いる例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１２】
［本発明のロボット（照射装置）が使用される植物栽培プラントの概要の説明］
図１は、本発明のロボット４００が使用される植物栽培プラント４の概要を示す図である。図１（Ａ）は、その断面図を示し、図１（Ｂ）は、その平面図を示す。
【００１３】
植物栽培プラント４は、植物栽培システム１（図６を参照）を備え、植物の栽培を行う設備である。図１に示すように、植物栽培プラント４は、植物９が育成される植物栽培用の育成床６と、育成床６を外気空間７と隔てるために囲うプラント囲い８と、育成床６で育成される植物９に光を照射するランプ１０とを備えている。植物栽培プラント雰囲気調整装置２はプラント囲い８の内側空間１３の雰囲気を調整するものである。また、育成床６は、植物９の一苗毎に設けられている。そして、台座６０は、育成床６が並べて配置される台座である。
【００１４】
プラント囲い８は、育成床６の周辺を外気空間７と隔てて、栽培される植物に適した雰囲気に保つためのものである。ランプ１０は、図示の例ではプラント囲い８の内部に設置されている。さらに、植物栽培プラント４はプラント囲い８の内部に、所定条件に調整された空気を供給するための空調機１２を備える。通常、空調機１２は内側空間１３から吸入口１６を通じて空気を取り込んで、調整し、排出口１８から内側空間１３に戻す。
【００１５】
植物栽培プラント雰囲気調整装置２においては、ランプ１０がランプ囲い２０で囲われている。ランプ囲い２０の壁の少なくとも一部は透明である。ランプ囲い２０には、ランプ囲い２０の内側と、内側空間１３及び外気空間７とを選択的に導通する一の管路２２が接続されている。また、ランプ囲い２０には、ランプ囲い２０の内側と、内側空間１３及び外気空間７とを選択的に導通する他の管路２４が接続されている。即ち、一の管路２２は二股管２６の根元で分岐し、二股管２６の一方が内側空間１３に通じ、他方が外気空間７に通じている。他の管路２４は二股管２８の根元で分岐し、二股管２８の一方が内側空間１３に通じ、他方が外気空間７に通じている。二股管２６、２８の根元には２方切り替え弁部３０、３２がそれぞれ設けられている。
【００１６】
外気空間７の温度が内側空間１３の設定温度より高いときには、一の管路２２、他の管路２４とも、外気空間７に通ずるように２方切り替え弁部３０、３２で設定する。外気空間７の温度が内側空間１３の設定温度より低いときには、一の管路２２、他の管路２４とも、内側空間１３に通ずるように２方切り替え弁部３０、３２で設定する。この選択的な設定により、外気空間７の温度が内側空間１３の設定温度より高いときには、空気が外気空間７から取り込まれ、空気が一の管路２２、ランプ囲い２０、他の管路２４をこの順に経由して矢印Ａの方向に進行して再び外気空間７に放出されるので、ランプ１０がこの空気で冷却される。また、ランプ１０の熱で暖められた空気が内側空間１３に流入することがない。従って、ランプ１０の熱による空調機１２の冷房負荷の増大を防ぎ、空調負荷が軽減される。
【００１７】
また、選択的な設定により、外気空間７の温度が内側空間１３の設定温度より低いときには、空気が内側空間１３から取り込まれ、空気が一の管路２２、ランプ囲い２０、他の管路２４をこの順に経由して矢印Ｂの方向に進行して再び内側空間１３に放出されるので、ランプ１０がこの空気で冷却されるとともにランプ１０の熱で暖められた空気が内側空間１３に還流する。従って、ランプ１０の熱により空調機１２の暖房負荷を軽減することができる。なお、一の管路２２には、空気を矢印Ａ或いは矢印Ｂの方向に送風するためのファンのような送風手段３６が備えられている。
【００１８】
また、育成床６の周囲には給水管７０が設備され、給水ポンプ７１を定期的に駆動することにより、この給水管７０を介して植物９に水が補給される。例えば、図２（Ｂ）に示すように、育成床６に側面に配置された給水管７０に設けたノズル部７２から植物９に対して散水が行われる
【００１９】
また、図１（Ｂ）に示すように、植物９が栽培されている育成床６の間の通路には、誘導路８０に沿って走行するロボット４００が配置されている。このロボット４００を自動で走行させることにより、育成床６に植えられた植物９の状態（例えば、障害の発生状況）を検出し、必要な場合には植物９に対して照射光（例えば、レーザー光）の照射を行う。
【００２０】
[ロボット４００についての説明]
次に、植物栽培プラント４において、ロボット４００が移動しながら、植物９の状態を検出するとともに、植物９に照射光を照射する場合を例示する。図２は、植物栽培プラント４における植物９の状態を検出し照射光（例えば、レーザー光）を照射するロボット４００を示す図である。
【００２１】
この図２（Ａ）に示すロボット４００は、移動手段とする車輪４０３Ｗを備え、駆動部（不図示）から供給される動力により移動するアーム型ロボットの例である。このロボット４００において、移動型車両本体４０１の上面には、鉛直軸を中心として回転自在に支持されるブラケット４０２が設けられる。そのブラケット４０２には、多関節型のアーム部４２０が設けられ、ブラケット４０２は、アーム部４２０を前後方向に転動自在に支持している。また、図２に示すように、ロボット４００は、連続して接続される複数のアーム部４２０（４２０−１、４２０−２、４２０−３、４２０−４）を備え、アーム部４２０の先端には、照射部４３０と、撮像部４２１とが設けられている。
【００２２】
なお、このアーム部４２０には、このアーム部４２０を多関節型のアームロボットとして動作させるアクチュエータ機構（例えば、モータ機構や、油圧機構や、空圧機構等）が内蔵されているが、多関節型のアームロボットのアクチュエータ機構自体はよく知られたものであり、また本発明とは直接には関係しないため、その説明は省略する。
【００２３】
このロボット４００は、アーム部４２０、照射部４３０、撮像部４２１、の制御部（不図示）を機能させ、自走可能とする電源部（不図示）を備えている。ロボット４００の制御部（不図示）は、車両本体４０１の移動制御、アーム部４２０を要求に応じて駆動して、照射部４３０及び撮像部４２１の位置及び方向を定める駆動制御、照射部４３０を機能させる照射制御、撮像部４２１を機能させる撮像制御、撮像した画像情報に基づいて植物９の障害箇所等の検出処理、処理結果などを通信する通信制御などを行う。ロボット４００は、植物栽培プラント４（図１）において栽培される植物９（図１）の状態を移動しながら検出し、植物９の障害箇所に照射光を照射する。
【００２４】
なお、照射部４３０は、後述する複数種類の照射光（例えば、異なる波長のレーザー光）を出力するための第１照射部４３１と、第２照射部４３２と、第３照射部４３３と、第４照射部４３４と、育成波長照射部４３５と、を備えている。また、照射部４３０は、この照射部４３０と植物９までの距離を測距するための測距部４３６を備えている。
【００２５】
そして、図２（Ｂ）に示すように、ロボット４００は、アーム部４２０の先端に設備された撮像部４２１により、撮像対象の植物９（例えば、葉Ｌ１０）の状態（例えば、障害発生の有無）、および植物９に付着している害虫等を撮像する。また、ロボット４００は、照射部４３０により、植物９（或いは植物９に付着した害虫）に対して照射光（例えば、レーザー光）を照射する。また、ロボット４００は、照射部４３０により、ノズル７２から植物９に対して散水される水７３に対して照射光（例えば、レーザー光）を照射し、水７３の殺菌を行う。
【００２６】
なお、図２に示す例は、ロボット４００を、車輪４０３Ｗにより床面を移動する自走型ロボットで構成した例を示したが、これに限定されず、ロボット４００を種々の構成とすることができる。
【００２７】
例えば、図３は、育成床６ごとにアーム部４２０を設備する例を示す図であり、図３（Ａ）は、育成床６の側面にアーム支持台６Ａを水平方向に取り付け、このアーム支持台６Ａの上面に、３関節型のアーム部４２０を矢印Ａ方向に回転自在に支持する例である。また、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示すアーム部４２０をより簡単な構成にした例であり、アーム支持台６Ａの上面に、１関節型のアーム部４２０Ａを矢印Ａ方向に回転自在に支持する例である。
【００２８】
また、図４は、アーム部４２０Ｂをプラント囲い８の天井側（ランプ囲い２０側）に取り付けた例を示す図である。この図に示す例では、ランプ囲い２０と並行にガイドレール９０を配置し、このガイドレール９０に沿って移動する移動台車９１を設ける。そして、この移動台車９１の下面側に、アーム部４２０Ｂを矢印Ａに回転自在に支持する。この図４に示す構成例では、移動台車９１を走行させることにより、通路に沿って左右並列に配置された育成床６の位置にアーム部４２０Ｂを順番に移動させる。そして、アーム部４２０Ｂの先端に設備された撮像部４２１により育成床６に植えられた植物９を撮像するとともに、照射部４３０により植物９に対して照射光の照射を行う。
【００２９】
また、図５は、図４に示す移動台車９１とガイドレールを用いる代わりに、固定的に設けられたアーム支持台を用いる例である。例えば、ランプ囲い２０の側面に設備されたアーム支持台２０Ａに、アーム部４２０Ｃを矢印Ａ方向に回転自在に支持する。この図５に示す例では、アーム支持台２０Ａを移動させることができないため、所定個数の育成床６（例えば、左右並列に配置された３個の育成床６）ごとに１つのアーム部４２０Ｃを設備することになる。
【００３０】
以上、ロボット４００と、そのアーム部４２０の種々の構成例を示したが、ロボット４００の構成は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、植物栽培プラント４の実情（例えば、栽培する植物の種類や規模）に合わせて種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３１】
［植物栽培システムの概要についての説明］
次に、図６を参照し、植物、すなわち農作物の栽培を制御する植物栽培システムの概要について説明する。
図６は、植物栽培システムの構成例を示す概略ブロック図である。植物栽培システム１は、栽培する植物を収穫して出荷されるまでの工程において、育成環境などの環境条件について制御を施すことにより収穫時期を制御して、収穫予定時期の収穫量を高めることができる。収穫予定時期の収穫量を高めるには、発芽から収穫までの各工程で、植物の成長を管理する直接的な制御と、間接的な制御とがある。
【００３２】
直接的な制御とは、間引き、剪定などにより植物自体を加工することなどが含まれる。また、間接的な制御とは、各種環境条件の設定を行うことなどが含まれる。植物栽培システムは、植物と、その植物を栽培する環境を制御対象として、その植物の育成状況、収穫時期などを最適化して、収穫予定時期の収穫量を増加するように制御する。
【００３３】
図６に示す植物栽培システム１では、植物の栽培環境を制御対象として、モデル化することにより、それぞれの栽培工程の制御を容易化する。また、植物９の育成状況に応じて、そのモデルを最適化することにより、収穫予定時期の収穫量を確保する制御を容易にする。
【００３４】
この図６に示される植物栽培システム１は、例えば、制御対象部１００、育成状況判定部２００、プラント制御部３００、及び、ロボット（照射装置）４００を備えている。制御対象部１００は、管理対象である植物９と、植物９の育成環境を制御する環境駆動部１２０を備えている。植物９は、発芽後の葉、茎、花・実、及び根の状態によって育成状況を判定できる。その育成状況は、基準時（発芽時など）からの経過時間に関係付けて判定することができる。例えば、葉の状態による判定では、葉の枚数、１枚の葉の大きさ、生い茂った葉の投影面積、しおれ具合（角度、縦横比）などがあげられる。茎の状態による判定では、背丈、枝の張り具合、太さなどがあげられる。花・実の状態による判定では、数、密度、配置、実の成熟度などがあげられる。根の状態による判定では、長さ、広がり具合などがあげられる。
【００３５】
環境駆動部１２０は、プラント制御部３００から供給される環境制御量に応じて、植物が栽培される育成環境を制御する。ここで、育成環境とは、例えば、植物９に供給される光に関する条件、空気に関する条件、水に関する条件、又は、肥料に関する条件等に基づく環境である。光に関する条件としては、植物９に供給される光の光量、又は、波長等の条件があり、空気に関する条件としては、植物９の周囲の温度、湿度、風量、及び、二酸化炭素濃度等の条件がある。また、水に関する条件としては、植物９に供給される水の水量、又は、水温等の条件があり、肥料に関する条件としては、植物９に供給される水に含まれる養分濃度等の条件がある。
【００３６】
環境駆動部１２０は、光制御部１２１、空調設備１２２、二酸化炭素処理部１２３及び水調整設備１２４を備えている。光制御部１２１は、発光部又は遮光部を含み、植物９に与える光の光量又は波長を制御する。一般的な植物９は、適当な光の強度及び照射時間に依存する光の量により光合成が行われ、成長が促進される。また、植物９の好日性を利用して、光の照射方向を制御して、植物９の成長する方向を制御する。また、光制御部１２１は、太陽などの自然光と異なり、特定の波長を制限して与えることにより、特定の成長を促進させる。例えば、発光波長を制限できる発光部としては、発光ダイオード、高圧ネオンランプなどがある。遮光部によって波長を制限する場合には、波長選択性のフィルターを用いる。
【００３７】
空調設備１２２は、植物９が置かれている周囲温度、湿度、及び、風量を制御する。この空調設備１２２が十分な容量の空気を、適正な周囲温度、湿度、及び、風量に制御して与えることにより、植物９の成長にダメージを与えることなく成長を促進させることができる。二酸化炭素処理部１２３は、空調設備１２２によって管理されている空気中の二酸化炭素濃度を制御する。適正量の二酸化炭素濃度を維持することにより、光合成を促進させることができる。二酸化炭素処理部１２３は、単に二酸化炭素を発生させるのではなく、他の設備が発生した二酸化炭素を再利用してもよい。
【００３８】
水調整設備１２４は、植物９に給水する水量、水温、及び、養分濃度のうちから、少なくとも１つを制御する。特に水耕栽培である場合、水温及び養分濃度は大事な管理項目である。このように、植物栽培システム１では、環境駆動部１２０を備えることにより、屋外環境の変化を遮蔽して、人工環境の元で栽培環境を構築する形態と、屋外環境の変化も利用しつつ、適切な環境を補助的に構築する管理支援型の栽培環境とする形態のいずれにも適用可能である。いずれの形態を採用するかは、栽培する植物の種別、栽培時期、成長過程、施設が置かれた環境などの条件により適宜選択される。例えば、発芽から所定の期間は、人工光を用いて連続照射することにより、成長が促進される植物があることが知られている。また、照射する波長を選択することにより、成長量を制御して目的の成長を促進させることを可能とする。
【００３９】
育成状況判定部２００は、ロボット４００のアーム部４２０に搭載された撮像部４２１によって撮像された画像情報と、植物９の育成モデルとに基づいて、植物９の育成状況を判定する。育成状況判定部２００は、育成状況検出部２１０、育成モデル部２２０、状況記憶部２３０（記憶部）、及び、育成状況判定部２４０を備えている。育成状況検出部２１０は、撮像された植物９の画像情報から、該植物９の育成状況を検出し、該画像情報と該育成状況を状況記憶部２３０に記憶させる。また、育成状況検出部２１０は、撮像された植物９の画像情報と、その画像を撮像した位置情報から、その画像情報に含まれる植物９の特徴点の位置又は植物９の位置を検出し、検出した位置情報と撮像した時間情報とを、状況記憶部２３０に記憶される画像情報に関連づけて記憶する。
【００４０】
育成モデル部２２０は、複数の育成モデルを備える。育成モデル部２２０に設定される複数の育成モデルは、例えば、基準時（発芽時など）からの経過時間と植物９の育成状況とを関連づける、経過時間による育成状況モデル２２１（第１育成モデル）、花が成実した時の実の位置を推定した、花の位置に対する実の配置モデル２２２（第２育成モデル）、及び、大きさ、形又は色を基準とするパターンを用いて、検出する対象の特徴を抽出し、収穫時期を判定する収穫時期判定モデル２２３（第３育成モデル）を含む。
【００４１】
状況記憶部２３０は、植物９の画像情報、育成状況、画像情報に含まれる植物９の特徴点の位置情報又は植物９の位置情報、及び、撮像した時間情報を関連づけて記憶する。育成状況判定部２４０は、記憶された画像情報と育成状況との少なくとも一方を用いて、植物９の育成モデルに基づいて育成状況を判定する。育成状況判定部２４０は、育成モデル部３２０に含まれる、経過時間による育成状況モデル２２１（第１育成モデル）、花の位置に対する実の配置モデル２２２（第２育成モデル）、及び、収穫時期判定モデル２２３（第３育成モデル）の少なくとも一つを基準として、植物９の育成状況を判定する。
【００４２】
プラント制御部３００は、ロボット４００によって移動した位置から撮像された植物９の画像情報に基づいて、植物９の育成モデルを基準として育成状況を判定した結果に従って、植物９の育成環境を制御する。
このプラント制御部３００は、育成モデル生成部３１０、環境制御部３２０、ロボット制御部３３０、生産計画設計部３４０、収穫計画設計部３５０、及び剪定計画設計部を備えている。
【００４３】
育成モデル生成部３１０は、育成モデルを画像情報に基づいて生成し、育成モデル部２２０に保持される育成モデルを更新する。育成モデル生成部３１０は、画像情報から生成された育成状況によって第１育成モデルを決定する第１モデル生成部、画像情報から開花時の花の位置を検出し第２育成モデルを生成する第２モデル生成部、画像情報から収穫時期を判定する第３育成モデルを生成する第３モデル生成部を備えている。
【００４４】
環境制御部３２０は、育成状況判定部２００によりされた育成状況に応じて育成環境を制御する環境制御量を生成する。例えば、環境制御部３２０は、判定された育成状況に応じて植物９に与える光を制御する場合には、光制御部１２１によって、植物９に与える光の光量又は波長を制御する。環境制御部３２０は、判定された育成状況に応じて植物９に与える二酸化炭素濃度を制御する場合には、二酸化炭素処理部１２３によって、植物９が置かれている二酸化炭素濃度を制御する。環境制御部３２０は、判定された育成状況に応じて植物９に与える空気を制御する場合には、空調設備１２２によって、植物９に給水する周囲温度、湿度、及び、風量の少なくともいずれか１つを制御する。環境制御部３２０は、判定された育成状況に応じて植物９に与える水を制御する場合には、水調整設備１２４によって、植物９に給水する水量、水温、周囲温度、及び、養分濃度の少なくともいずれか１つを制御する。
【００４５】
ロボット制御部３３０は、ロボット４００の動作を制御するための制御部である。このロボット制御部３３０は、ロボットアーム４２０の動作を制御することにより、撮像部４２１の位置、撮像方向を変更し、目的に応じた画像情報を撮像させる。また、ロボット制御部３３０は、撮像部４２１により撮像された画像情報を基にロボットアーム４２０の動作を制御することにより、照射部４３０の位置、照射方向を変更し、植物９（例えば、植物９の障害発生箇所）に対して照射光（例えば、レーザー光）を照射させる。
【００４６】
生産計画設計部３４０は、撮像された画像情報に基づいて生産計画を設計する。収穫計画設計部３５０は、第３育成モデルに基づいて、収穫計画を設計する。配置計画設計部３６０は、第１育成モデルに基づいて、植物栽培プラント４において栽培される植物９の配置計画を設計する。また、配置計画設計部３６０は、第１育成モデルと撮像された画像情報に基づいて判定された育成状況に応じて、植物９の配置計画を変更する。剪定計画設計部３７０は、第１育成モデルに基づいて、植物９を剪定する剪定計画を設計する。また、剪定計画設計部３７０は、第２育成モデルに応じて、植物９の花（実）を剪定する剪定計画を設計する。
【００４７】
（植物の育成状況の判定）
育成状況判定部２００によって行われる植物９の育成状況の判定では、検出対象に応じて複数の判定項目を選択することができる。例えば、育成状況判定部２００によって行われる植物９の育成状況の判定では、検出対象として、葉、茎、花・実、又は、根を選択することができ、選択された検出対象に応じて複数の判定項目を選択することができる。
【００４８】
育成状況検出部２１０は、以下に示す判定項目に応じて、選択された検出対象の状態を検出する。育成状況判定部２４０は、検出された検出対象の状態について、記憶された画像情報と育成状況との少なくとも一方を用いて、植物９の育成モデルに基づいて育成状況を判定する。また、育成状況判定部２４０は、判定の基準とする育成モデルを、育成モデル部２２０に備えられている複数の育成モデルの中から判定項目に応じて選択する。
【００４９】
育成状況判定部２００における葉の状態による判定では、葉の枚数、１枚の葉の大きさ、生い茂った葉の投影面積、しおれ具合（角度、一枚の葉の縦横比）などが判定項目としてあげられる。葉の枚数は、予め定められた範囲内に存在する枚数、或いは、茎（特定された枝）に着いた葉の枚数を計数することにより検出される。１枚の葉の大きさは、特定された葉の大きさ、予め定められた範囲内に存在する葉の大きさの平均、或いは、茎（特定された枝）に着いた葉の大きさの平均を算出することにより検出される。また、葉の大きさは、長手方向（縦）の長さ、長手方向と直交する方向（横）の長さ、面積とすることができる。
【００５０】
また、葉のしおれ具合によって、水分不足などのストレスを容易に検出することができる。しおれた状態では、葉先が下を向くことから、葉のしおれ具合は、水平面と葉の表面とがなす角度から検出される。或いは、葉のしおれ具合は、一枚の葉の縦横比から算出されてもよい。しおれたことにより葉の張りがなくなり、見かけ上の横幅が狭くなる。そのため、しおれ具合により、一枚の葉の縦横比が変化する。
【００５１】
育成状況判定部２００における茎の状態による判定では、茎の背丈、枝の張り具合、茎の太さなどが判定項目としてあげられる。茎の背丈は、茎（或いは先端の葉）の先の高さから検出される。例えば、茎の背丈は、撮像部４２１の高さを茎の高さと一致させることにより、撮像部４２１の高さから検出できる。枝の張り具合は、枝分かれしている分岐数、或いは、枝の長さから検出される。茎の太さは、基準の高さの茎の太さから検出される。育成状況判定部２００における花・実の状態による判定では、数、密度、配置、実の成熟度などが判定項目としてあげられる。
【００５２】
育成状況判定部２００における根の状態による判定では、長さ、広がり具合などが判定項目としてあげられる。水耕栽培であれば、根の長さを検出できる場合がある。根の長さは、株の位置からの長さとして検出される。根の広がり具合は、株の位置から広がった根の面積により検出される。根の長さも広がり具合も、いずれも水中であることから直接的には検出されにくい。しかし、例えば、補助光を照射することにより生じる根の影により、根の長さや広がり具合を間接的に検出することができる。
【００５３】
（周囲環境の制御）
環境制御部３２０は、判定された育成状況に応じて育成環境を制御する環境制御量を生成する。例えば、環境制御部３２０は、判定された育成状況に応じて植物９に与える光を制御する場合には、光制御部１２１によって、植物９に与える光の光量又は波長を制御する。環境制御部３２０は、判定された育成状況に応じて植物９に与える二酸化炭素濃度を制御する場合には、二酸化炭素処理部１２３によって、植物９が置かれている二酸化炭素濃度を制御する。環境制御部３２０は、判定された育成状況に応じて植物９に与える空気を制御する場合には、空調設備１２２によって、植物９に供給する空気の温度、湿度、及び、風量の少なくともいずれか１つを制御する。環境制御部３２０は、判定された育成状況に応じて植物９に与える水を制御する場合には、水調整設備１２４によって、植物９に給水する水量、水温、及び、養分濃度の少なくとも１つを制御する。例えば、育成状況を促進させるためには、環境制御部３２０は、光制御部１２１によって、植物９に与える光の照度を高め、照射時間を長くして、光量が増加するように制御する。また、空調設備１２２によって、植物９の周囲温度を高めることにより、育成状況を促進させることができる。このような条件の制御では、植物の種類、育成過程などによって異なり、それぞれに適する制御内容が定められる。
【００５４】
［ロボット（照射装置）の構成と動作の説明］
次に、図７を参照し、ロボット４００の構成と動作について説明する。図７は、本実施形態におけるロボット４００の第１の構成例を示す概略ブロック図である。このロボット４００には、照射装置４１０が搭載されており、また、このロボット４００を誘導路８０（図２を参照）に沿って走行させるためのロボット移動部４６０が設備されている。このロボット移動部４６０は、例えば、不図示のサーボモータ等を有しており、このサーボモータを回転駆動することによりギヤ４６１等の駆動機構を介して車輪４０３Ｗを回転させ、ロボット４００を所定の位置（撮像および照射光の照射対象になる植物９が植えられた育成床６の位置）まで移動させる。
【００５５】
また、照射装置４１０は、制御部４１１と、通信部４１２と、アーム部（ロボットアーム）４２０と、障害検出部４４０と、照射制御部４５０と、を有して構成される。制御部４１１は、ロボット４００の各部を統括して制御し、このロボット４００が必要とする機能を実現させるための主制御部である。通信部４１２は、ロボット４００と、育成状況判定部２００（およびプラント制御部３００）との間で無線通信（或いは有線通信）により通信を行うための通信制御部である。
【００５６】
アーム部４２０は、多関節型のロボットアームであり、このアーム部４２０には、撮像部４２１、撮像照射位置変更部（第２変更部）４２２、レーザー発振部４２３、照射部４３０が搭載されている。アーム部４２０において、撮像部４２１は、植物９と、植物９の周囲の状況と、植物９に付着した撮像対象（たとえば、害虫）とを撮像し、画像情報を生成する。この撮像部４２１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどを搭載した撮像装置、及び、撮像用の補助光の発光装置を備えている。この撮像部４２１は、アーム部４２０の先端部に搭載される。
【００５７】
この撮像部４２１で撮像された画像情報は、障害検出部４４０（および照射制御部４５０）に向けて出力されるとともに、通信部４１２を介して、プラント制御部３００および育成状況判定部２００に送信される。
【００５８】
また、障害検出部４４０は、撮像部４２１により撮像された植物９の画像情報から、該植物９の状況（障害箇所の有無や、生物の付着の情報や、周囲の状況等）を検出する。また、障害検出部４４０は、植物９に生物が付着している場合に、この生物の背後の空間を検出する処理も行う。この障害検出部４４０により検出される各種の情報は、後述する照射制御部４５０内の障害監視部４５１（障害の発生の有無の検出部）および害虫判定部４５４（害虫の有無の判定部）において利用されるものである。なお、障害監視部４５１または害虫判定部４５４において、障害検出部４４０の処理機能を実行するようにしてもよい。
【００５９】
また、撮像照射位置変更部（第２変更部）４２２は、照射制御部４５０から送られる制御信号に基に、アーム部４２０の先端部（より正確には撮像部４２１と照射部４３０）の動き（位置および方向）を制御する。この撮像照射位置変更部（第２変更部）４２２によりアーム部４２０の先端部の位置が変更されることにより、撮像部４２１および照射部４３０と、植物９との相対位置が変化する。これにより、撮像部４２１は、目的に応じた画像情報を撮像するために、任意の位置、任意の方向から植物９を撮像することが可能となる。また、照射部４３０は、任意の位置、任意の方向から植物９に照射光（例えば、レーザー光）を照射することが可能となる。例えば、照射部４３０が植物９の下側から照射光を照射するなど、植物９の障害が生じている箇所に応じて照射光を照射する位置または方向を任意に変更することが可能になる。
【００６０】
レーザー発振部４２３は、半導体レーザーと光増幅器とで構成されており、照射制御部４５０により発振周波数（波長）およびパワー強度が制御される。このレーザー発振部４２３は、後述するレーザー光（第１照射光、第３照射光、第４照射光、第２照射光、および育成波長光）を生成し、このレーザー光（照射光）をグラスファイバを介して照射部４３０に出力する。
【００６１】
照射部４３０は、レーザー発振部４２３から出力されるレーザー光（照射光）を受光し、この受光したレーザー光を、植物９に対して障害を低減または予防させる照射光として照射する。なお、照射するレーザー光には、例えば、植物自体の殺菌用の照射光、植物の障害箇所を取り除く照射光、植物に供給する水の殺菌用の照射光、害虫駆除用の照射光、または、植物の成長を促進する照射光（育成波長光）がある。この照射部４３０は、レーザー光（照射光）の波長と照射距離とに応じて、後述する第１照射部４３１、第２照射部４３２、第２照射部４３３、第４照射部４３４、または育成波長照射部４３５のいずれかを選択し、レンズにより焦点距離を調整して、植物９に対してレーザー光を照射する。
【００６２】
第１照射部４３１は、植物に対して、障害が生じている箇所の障害状態を低減または予防させる第１照射光を照射光として照射する。例えば、植物自体を殺菌および殺カビ（２６０ｎｍ付近の紫外光（殺菌線））または、植物固有の免疫力を高める波長（紫外領域）の光を照射する。なお、植物によっては、殺菌線によって枯れてしまうことがあるため、この植物に殺菌線を当てないほうがよい場合には、植物以外の場所（土、肥料など）を殺菌するようにしてもよい。また、免疫力増強波長は、植物によって差があるため、植物の種類に応じて、植物固有の免疫力を高める波長（紫外領域）を設定するようにしてもよい。
【００６３】
第２照射部４３２は、植物に害（障害や病気）をなす生物（例えば、害虫）を不活化させる第２照射光を照射光として照射する。なお、この第２照射部４３２により害虫をレーザー光で駆除する場合に、直線状のコリメートビームを使うと、バックの植物や施設を焼いてしまう可能性がある。そのため、害虫の後ろにある程度の距離（光線のパワー密度が十分小さくなる距離）の空間がある場合にのみ、レンズで集光させたレーザー光を害虫に照射する。それにより、害虫以外へのダメージを極力なくすことができる。背後の空間長は、画像処理で判断できる害虫が植物表面上にいる場合は、表面面内位置に照射装置を移動させる。
【００６４】
また、第３照射部４３３は、植物９の障害箇所の取り除き部（障害が生じている植物の箇所を植物から取り除くための装置）として作用する装置であり、この第３照射部（取り除き部）は、植物の障害箇所に第３照射光（例えば、レーザー光）を照射して切り取ることにより、障害箇所を取り除く。
【００６５】
なお、本実施形態では、取り除き部として第３照射光を用いているが、これに限定されない。例えば、ロボットアームの先端に刃物機構（例えば、回転刃やハサミ機構）を取り付け、この刃物機構により、植物の障害箇所を取り除くようにしてもよい。例えば、図９に示すように、アーム部４２０の先端部のアーム４２０−４に、取り除き部４７０としての刃物機構（回転刃４７１とその回転駆動機構）を搭載し、刃物機構の先端に設けた回転刃４７１をモータ（不図示）により回転させるとともに、この回転刃４７１の刃先を植物９の障害箇所（例えば、枯れた枝等）に押し当てて切断する。なお、取り除き部４７０においては、回転刃４７１に代えてハサミ機構（或るいはカミソリ刃）を用いるようにしてもよい。
【００６６】
また、第４照射部４３４は、植物に供給される水を殺菌する第４照射光を照射光として照射する装置である（図２（Ｂ）を参照）。また、育成波長照射部４３５は、殺菌とは別に、植物を成長させる波長の照射光を照射する照射部である。例えば、育成波長照射部４３５では、４００〜５００(中心：４７０)ｎｍおよび６００〜７００ (中心：６６０)ｎｍの２波長域（植物を成長させる波長）の照射光を照射する。また、測距部４３６は、照射部４３０が照射光を照射する照射対象までの距離を測定する。この測距部４３６には、汎用のレーザー距離センサ等を用いることができる。
【００６７】
また、照射制御部４５０は、アーム部４２０内の撮像部４２１、撮像照射位置変更部（第２変更部）４２２、レーザー発振部４２３、および照射部４３０を制御するための制御部である。この照射制御部４５０により、撮像部４２１における撮像動作が制御され、また、照射部４３０における照射光の照射動作が制御される。
【００６８】
この照射制御部４５０内の障害監視部４５１は、障害検出部４４０により検出された植物９の障害検出情報に基づいて、植物９に障害が発生しているか否かを判定する。この障害監視部４５１により植物９に障害が生じていると判定された場合、第１制御部４５２は、照射部４３０を制御し、当該植物９に対して照射光（例えば、レーザー光）を照射させる。このように、本実施形態の照射装置４１０では、照射光を常時照射するのではなく、特定のタイミング（障害監視部４５１により障害が発生していると判定された場合）に植物９に照射光を照射することができる。
【００６９】
また、第２制御部４５２は、予め定められているタイミング（例えば、所定の時間ごとや、所定の日数ごとの周期）ごとに、植物９に対して照射光を照射させるように照射部４３０を制御する。この第２制御部４５２では、タイマ（図示せず）等によりタイミング（周期）を計測し、予め定められている周期ごとのタイミングで、植物９に対して照射光を照射させる。
【００７０】
また、害虫判定部４５４は、撮像部４２１により撮像された画像（或いは障害検出部４４０の検出情報）に基づいて、植物９に害をなす生物が付着しているか否かを判定する。この害虫判定部４５４において、植物９に害をなす生物が撮像されていると判定された場合、第３制御部４５５により照射部４３０を制御し、第２照射部４３２から植物９に害をなす生物に対して、第２照射光を照射させる。
たとえば、害虫判定部４５４が備える記憶部に、植物９に害をなす様々な種類の生物の画像がパターン画像として予め記憶されている。そして、害虫判定部４５４は、撮像部４２１により撮像された画像の画像領域に、記憶部から読み出したパターン画像に一致する画像領域があるか否かを判定し、一致する場合、植物９に害をなす生物が撮像されていると判定する。なお、害虫判定部４５４は、撮像部４２１により撮像された画像において、記憶部から読み出したパターン画像に一致すると判定された画像領域に対応する位置に、植物９に害をなす様々な種類の生物が存在すると判定する。
【００７１】
また、第４制御部４５６は、障害検出部４４０により検出された背後の空間の検出情報に基づいて、植物９に害をなす生物に対して、第２照射部４３２により第２照射光を照射させるか否かを制御する。これは、例えば、害虫の後ろにある程度の距離（光線のパワー密度が十分小さくなる距離）の空間がある場合にのみ、レンズで集光させたレーザー光を害虫に照射するためである。それにより、害虫以外へのダメージを極力なくすことができる。この場合、障害検出部４４０は、撮像部４２１により撮像された画像に基づいて、第２照射部４３２により第２照射光を照射する照射方向において、植物９に害をなす生物の背後の空間を検出してもよい。
【００７２】
また、第１変更部４５７は、第２照射部４３２が第２照射光を照射する際に、その照射位置または方向を変更するための処理部である。第４制御部４５６は、障害検出部４４０により検出された背後の空間に植物９が存在する場合、障害検出部４４０により検出される背後の空間に植物９が存在しないように、かつ、植物９に害をなす生物に対して第２照射部４３２から第２照射光を照射することができるように、第１変更部４５７により、第２照射部４３２が第２照射光を照射する位置または方向を変更させる。
【００７３】
なお、第２照射部４３２は、第２照射光をレンズにより集光させて照射する。これは、例えば、直線状のコリメートビームを使うと、バックの植物や施設を焼いてしまう可能性がある。そのため、害虫の後ろにある程度の距離（光線のパワー密度が十分小さくなる距離）の空間がある場合にのみ、レンズで集光させたレーザー光を害虫に照射する。それにより、害虫以外へのダメージを極力なくすことができる。
【００７４】
また、測距部４３６により、照射部４３０が照射光を照射する照射対象までの距離を測定する。照射制御部４５０内の照射強度制御部４５８は、測距部４３６により測定された距離に基づいて、照射部４３０により照射される照射光の照射範囲径を算出し、当該算出した照射範囲径に基づいて、照射部４３０により照射される照射光のパワー密度を算出し、当該算出したパワー密度に基づいて、照射部４３０が照射する照射光の照射時間を変更する。この場合に、照射強度制御部４５８は、画像処理、もしくは測距により照射範囲径を判定し、レーザー光のパワー密度から照射時間を決定する。
【００７５】
また、図８は、本実施形態におけるロボット４００の第２の構成例を示す概略ブロック図である。図８に示すロボット４００Ａは、図７に示すロボット４００と比較して、図７に示す照射装置４１０内の全ての処理部を、図８に示すロボットアーム４２０内に移設した点が異なり、その他の構成については、図７に示すロボット４００と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７６】
上記ロボット４００及び４００Ａの構成により、撮像部４２１による植物９の撮像と、植物９への照射光の照射と、を自動で行うことができる。例えば、植物９の状態に応じて、植物自体の殺菌用の照射光、植物の障害箇所を取り除く照射光、植物に供給する水の殺菌用の照射光、または、害虫駆除用の照射光を照射することができる。これにより、農薬を使用することなしに、植物における障害を低減または予防することができる。
【００７７】
なお、上記ロボット４００及び４００Ａにおいて、照射部４３０には、それぞれが異なる波長の照射光を照射する第１照射部４３１〜第４照射部４３４、および育成波長照射部４３５を独立に設けているが、これに限定されず、第１照射部４３１〜第４照射部４３４、および育成波長照射部４３５を一体化することも可能である。例えば、レーザー発振部４２３から出力される照射光（レーザー光）の波長を用途に応じて切り替え、１つの照射部（例えば、第１照射部４３１）から異なる波長の照射光を照射するようにしてもよい。
【００７８】
また、照射装置４１０内の障害検出部４４０や、照射制御部４５０（或いは照射制御部４５０内の各処理部）は、必ずしも照射装置４１０内に設ける必要はなく、例えば、プラント制御部３００内や、育成状況判定部２００内に設けるようにしてもよい。また、照射光についてもレーザー光に限定されず、例えば、紫外線ランプや、キセノンランプ等を光源とする照射光としてもよい。
【００７９】
以上本発明の実施形態について説明したが、ここで本発明と上記実施形態との対応関係について補足して説明しておく。上記実施形態において、本発明におけるロボットは、ロボット４００が対応し、本発明における照射装置は、ロボット４００に搭載された照射装置４１０が対応し、本発明における照射部は、アーム部４２０内の照射部４３０が対応する。また、本発明における第１照射部は、照射部４３０内の第１照射部４３１が対応し、本発明における第２照射部は、第２照射部４３２が対応し、本発明における第３照射部は、第３照射部４３３が対応し、本発明における第４照射部は、第４照射部４３４が対応する。また、本発明における取り除き部は、第３照射部４３３が対応する。
【００８０】
また、本発明における監視部は、照射制御部４５０内の障害監視部４５１が対応し、本発明における第１制御部は、照射制御部４５０内の第１制御部４５２が対応し、本発明における第２制御部は、第２制御部４５３が対応し、本発明における判定部は、照射制御部４５０内の害虫判定部４５４が対応し、本発明における第３制御部は、第３制御部４５５が対応し、本発明における第４制御部は、第４制御部４５６が対応する。また、本発明における第１変更部は、照射制御部４５０内の第１変更部４５７が対応し、本発明における照射強度制御部は、照射強度制御部４５８が対応する。また、本発明における測距部は、照射部４３０内の測距部４３６が対応する。
【００８１】
（１）そして、上記実施形態において、照射装置４１０は、植物９に対する障害を低減または予防させる照射光を照射する照射部４３０を有して構成される。
このような構成の照射装置４１０では、照射部４３０により、例えば、植物自体の殺菌用の照射光、植物の障害箇所を取り除く照射光、植物に供給する水の殺菌用の照射光、または、害虫駆除用の照射光を照射する。
これにより、農薬を使用することなしに、植物９における障害を低減または予防することができる。
【００８２】
（２）また、上記実施形態において、照射部４３０は、植物９に対して、障害が生じている箇所の障害状態を低減または予防させる第１照射光を照射光として照射する第１照射部４３１を備えている。
このような構成の照射装置４１０では、第１照射部４３１により、植物９自体を殺菌および殺カビ（例えば、２６０ｎｍ付近の紫外光（殺菌線））または、植物固有の免疫力を高める波長（紫外領域）の照射光（例えば、レーザー光）を第１照射光として照射する。
これにより、害が生じている箇所の障害状態を低減または予防させる第１照射光を植物９に照射することができる。
【００８３】
（３）また、上記実施形態において、照射部４３０は、植物９に害をなす生物を不活化させる第２照射光を照射光として照射する第２照射部４３２、を備えている。
このような構成の照射装置４１０では、第２照射部４３２から第２照射光（例えば、コリメートビーム）を害虫に対して照射する。なお、害虫を照射光（レーザー光）で駆除するために、直線状のコリメートビームを使うと、バックの植物や施設を焼いてしまう可能性がある。そのため、害虫の後ろにある程度の距離（光線のパワー密度が十分小さくなる距離）の空間がある場合にのみ、レンズで集光させた照射光を害虫に照射する。それにより、害虫以外へのダメージを極力なくすことができる。背後の空間長は、画像処理で判定する。また、害虫が植物表面上にいる場合は、表面面内位置に照射部４３０を移動させ、射程範囲を限定して照射する。
これにより、植物９に付着して障害を与える害虫（昆虫および微生物コロニー等）のみを照射光（例えば、レーザー光）で排除することができる。
【００８４】
（４）また、上記実施形態において、照射装置４１０は、害が生じている植物の箇所を植物９から取り除く取り除き部（第３照射部４３３）を備えて構成される。
このような構成の照射装置４１０では、取り除き部（例えば、第３照射部４３３）から照射光（例えば、基本的に赤外領域のレーザー光）を照射し、植物の障害箇所を切り取って、取り除く。
これにより、植物の障害箇所を取り除くことができ、植物の障害状態を低減し、また、障害の拡大を抑止することができる。
【００８５】
（５）また、上記実施形態において、照射部４３０は、取り除き部として、障害が生じている植物９の箇所をこの植物９から取り除く第３照射光を照射光として照射する第３照射部４３３を備えて構成される。
このような構成の照射装置４１０では、第３照射部４３３から第３照射光レーザー光（基本的に赤外領域のレーザー光）を照射し、植物９の障害箇所を切り取って、取り除く。
これにより、植物９の障害箇所を取り除くことができ、植物９の障害状態を低減し、また、障害の拡大を抑止することができる。
【００８６】
（６）また、上記実施形態において、取り除き部（図８に示す取り除き部４７０）は、害が生じている植物９の箇所をこの植物９から切り取って取り除く切り取り部（回転刃４７１）、を備えて構成される。
このような構成の照射装置４１０では、取り除き部４７０の先端の回転刃４７１を回転させ、この回転刃２７１の先端を、植物９の障害箇所（例えば、葉や枝等）に押し当て、この部分を切り取る。
これにより、植物９の障害箇所を取り除くことができ、植物９の障害状態を低減し、また、障害の拡大を抑止することができる。
【００８７】
（７）また、上記実施形態において、照射装置４１０は、植物９の状態を監視する障害監視部４５１と、障害監視部４５１により監視された植物９の状態に基づいて、植物９に害が生じていると判定された場合に、照射部４３０に照射光を照射させる第１制御部４５２と、を備えている。
このような構成の照射装置４１０では、障害監視部４５１により植物９の障害の発生状態を監視し、植物９に障害が生じていると判定された場合に、第１制御部４５２は、照射部４３０に照射光を照射させる。すなわち、照射装置４１０は、植物９に対して照射光を常時照射するのではなく、特定のタイミング（障害を検出したタイミング）でのみ照射する。
これにより、照射光を常時照射しないことにより、照射光が植物に悪影響を与える可能性を低減しつつ、かつ、農薬を使用することなしに、植物における障害を低減または予防することができる。
【００８８】
（８）また、上記実施形態において、照射装置４１０は、予め定められている周期ごとのタイミングで、植物９に対して、照射部４３０に照射光を照射させる第２制御部４５３、を備えて構成される。すなわち、照射装置４１０は、植物９に対して照射光を常時照射するのではなく、特定のタイミングでのみ照射する。
これにより、照射光を常時照射しないことにより、照射光が植物９に悪影響を与える可能性を低減しつつ、かつ、農薬を使用することなしに、植物９における障害を低減または予防することができる。
【００８９】
（９）また、上記実施形態において、照射装置４１０は、撮像部４２１により撮像された画像に基づいて、植物９に害をなす生物が撮像されているか否かを判定する害虫判定部４５４と、害虫判定部４５４により、植物９に害をなす生物が撮像されていると判定された場合、第２照射部４３２により、植物９に害をなす生物に対して、第２照射光を照射させる第３制御部４５５と、を備える。
このような構成の照射装置４１０では、害虫判定部４５４により、植物９に害をなす生物が撮像されていると判定された場合、第２照射部４３２により、植物９に害をなす生物に対して、第２照射光（例えば、コリメートビーム）を照射させる。
これにより、テントウムシなど植物にとって有益な虫は駆除せず、害虫のみを駆除することができる。
【００９０】
（１０）また、上記実施形態において、照射装置４１０は、撮像部４２１により撮像された画像に基づいて、第２照射部４３２により第２照射光を照射する照射方向において、植物９に害をなす生物の背後の空間を検出する障害検出部４４０と、障害検出部４４０により検出された背後の空間に基づいて、植物９に害をなす生物に対して、第２照射部４３２により第２照射光（例えば、コリメートビーム）を照射させるか否かを制御する第４制御部４５６と、を備える。
このような構成の照射装置４１０は、障害検出部４４０により害虫の後ろにある程度の距離（光線のパワー密度が十分小さくなる距離）の空間がある場合にのみ、レンズで集光させたレーザー光を害虫に照射する。これにより、レーザー光照射により植物９にダメージを与えることを抑止できる。
【００９１】
（１１）また、上記実施形態において、照射装置４１０は、第２照射部４３２が第２照射光を照射する位置または方向を変更する第１変更部４５７、を備えており、第４制御部４５６は、障害検出部４４０により検出された背後の空間に植物９が存在する場合、障害検出部４４０により検出される背後の空間に植物９が存在しないように、かつ、植物９に害をなす生物に対して第２照射部４３２が第２照射光を照射することができるように、第１変更部４５７により、第２照射部４３２が第２照射光を照射する位置または方向を変更させる。
このような構成の照射装置４１０では、第４制御部４５６が、障害検出部４４０により検出される背後の空間に植物９が存在しないように、かつ、植物９に害をなす生物に対して第２照射部４３２が第２照射光を照射することができるように、第１変更部４５７により、第２照射部４３２が第２照射光を照射する位置または方向を変更させる。
これにより、照射光（例えば、レーザー光）を害虫に照射するともに、照射光の照射により植物９にダメージを与えることを抑止できる。
【００９２】
（１２）また、上記実施形態において、第２照射部４３２は、第２照射光を、集光させて照射する。
このような構成の照射装置４１０では、第２照射光として直線状のコリメートビームを使うと、バックの植物や施設を焼いてしまう可能性がある。そのため、害虫の後ろにある程度の距離（光線のパワー密度が十分小さくなる距離）の空間がある場合にのみ、レンズで集光させた照射光（例えば、レーザー光）を害虫に照射する。これにより、害虫以外へのダメージを極力なくすことができる。
【００９３】
（１３）また、上記実施形態において、照射装置４１０は、照射部が照射光を照射する位置または方向を変更する照射位置方向変更部（第２変更部）４２２を備える。
このような構成の照射装置４１０では、照射位置方向変更部（第２変更部）４２２により、照射部４３０から照射されるレーザー光の照射位置および方向を任意に変更する。
これにより、害虫の所在位置や、植物の障害箇所等に合わせて、照射部４３０から照射光（例えば、レーザー光）を照射することができる。
【００９４】
（１４）また、上記実施形態において、照射位置方向変更部（第２変更部）４２２は、植物９の害が生じている箇所に照射光が照射されるように、照射部４３０が照射光を照射する位置または方向を変更する。
このような構成の照射装置４１０では、照射部４３０が照射光を照射する位置または方向を変更し、植物の障害箇所等に合わせて、照射部４３０からレーザー光を照射する。例えば、植物９の下側からも照射光を照射する。これは、単に一方向から植物に対して照射光を照射した場合には、葉の裏など、植物において、照射光が照射されない箇所が生じる可能性がある。この問題に対して、任意の方向から、植物に対して照射光を照射することができる。
これにより、植物において、照射光が照射されない箇所が生じる可能性を減じることができる。このため、農薬を使用することなしに、植物における障害を低減または予防することができる。
【００９５】
（１５）また、上記実施形態において、照射装置４１０は、照射部４３０が照射光を照射する照射対象までの距離を測定する測距部４３６と、測距部４３６により測定された距離に基づいて、照射部４３０により照射される照射光の照射範囲径を算出し、当該算出した照射範囲径に基づいて、照射部４３０により照射される照射光のパワー密度を算出し、当該算出したパワー密度に基づいて、照射部４３０が照射する照射光の照射時間を変更する照射強度制御部４５８と、を備える。
このような構成の照射装置４１０では、測距部４３６（或いは障害検出部４４０における画像処理）による測距により照射範囲径を判定し、照射部４３０により照射される照射光のパワー密度から照射時間を決定する。
これにより、害虫や、植物９の障害箇所に応じて、照射部４３０が照射する照射光の照射時間を変更することができる。このため、照射光（例えば、レーザー光）の照射により植物９の正常な部分にダメージを与えることを抑止できる。
【００９６】
（１６）また、上記実施形態において、照射部４３０は、植物９に供給される水を殺菌する第４照射光を照射光として照射する第４照射部４３４、を備えている。
このような構成の照射装置４１０では、図２（Ｂ）に示すように、第４照射部４３４から第３照射光（例えば、植物に供給する水を殺菌する２６０ｎｍ付近の紫外光）を、ノズル７２から散水される水７３に照射する。
これにより、植物９に与える水７３を殺菌することにより、水により植物に障害が発生することを低減しまたは予防することができる。
【００９７】
（１７）また、上記実施形態において、ロボット４００は、上記照射装置（より正確には照射部４３０）が取り付けられているロボットアーム４２０（図７を参照）を備える。
このような構成のロボットアームでは、ロボットアーム４２０の先端部に照射装置（照射部４３０）が取り付けられている。このため、ロボットアーム４２０の先端部の動き（位置および方向）を制御することにより、照射部４３０は、任意の位置、任意の方向から植物９に照射光（例えば、レーザー光）を照射することができる。
【００９８】
（１８）また、上記実施形態において、植物栽培プラント４は、上記照射装置４１０が設備されたロボット４００を備える。
このような構成の植物栽培プラント４では、上記照射装置４１０が設備されたロボット４００を備えるので、このロボット４００を制御することにより、植物９に対して自動で照射光（例えば、レーザー光）を照射することができる。このため、植物栽培プラント４において、植物９における障害を低減または予防することができる。
【００９９】
（１９）また、上記実施形態において、植物栽培プラント４は、上記照射装置４１０を備える。このような構成の植物栽培プラント４では、上記照射装置４１０（例えば、ロボット４００に搭載された照射装置）を備えるので、この照射装置４１０により、植物９に対して自動で照射光（例えば、レーザー光）を照射することができる。このため、植物栽培プラント４において、植物９における障害を低減または予防することができる。
【０１００】
（２０）また、上記実施形態において、植物栽培プラント４は、植物を成長させる波長の照射光を照射する育成波長照射部４３５を備える。
このような構成の植物栽培プラント４では、殺菌とは別に、育成用の照射光（例えば、４００〜５００(中心：４７０)ｎｍよび６００〜７００ (中心：６６０)ｎｍの２波長域）を照射する育成波長照射部４３５を備える。
これにより、植物栽培プラント４では、植物９の成長を促進させる波長の照射光を照射することができる。
【０１０１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の照射装置、ロボット、および植物栽培プラントは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【０１０２】
例えば、照射装置４１０は、たとえば人が手に持って使用する装置であってもよいし、ロボットアームの先端に備えられている装置であってもよい。また、この照射装置４１０は、閉鎖型の植物栽培プラントで用いられてもよいし、開放型の農場（自然農場）で用いられてもよい。
【０１０３】
また、上記実施形態においては、撮像部４２１および照射部４３０は、アーム部４２０の先端部に配置するものとしたが、アーム部４２０の先端に近いアームや、同アームに設けられた雲台に設けられていても良い。また、アーム部４２０の先端としたが、アーム部４２０に内蔵されていても良い。
【０１０４】
また、上記実施形態においては、植物栽培プラント４に１台のロボット４００のみが配置される例を示したが、複数台のロボット４００を配置するようにしてもよい。
【０１０５】
また、上記の説明においては、撮像部４２１はＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサなどを搭載した撮像装置を備えているものとして説明したが、撮像部４２１は、複数の撮像装置を備えていてもよい。この場合、照射装置４１０または照射装置４１０が備える障害検出部４４０などの各構成は、この複数の撮像装置により撮像された画像を解析することにより、３次元的な対象（植物や生物など）の位置を検出してもよい。
また、撮像部４２１は撮像装置のみならず、３次元的な対象（植物や生物など）の位置を検出する任意のセンサを備えていてもよい。この場合、照射装置４１０または照射装置４１０が備える障害検出部４４０などの各構成は、この任意のセンサによる検出結果に基づいて、３次元的な対象（植物や生物など）の位置を検出してもよい。
【０１０６】
また、上述の植物栽培システム１、ロボット４００は、コンピュータシステムを有している。そして、各機能部の動作の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータシステムが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでいうコンピュータシステムとは、ＣＰＵ及び各種メモリやＯＳ、周辺機器等のハードウェアを含むものである。
【０１０７】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１  植物栽培システム、４  植物栽培プラント、４００  ロボット、４１０  照射装置、４２０  アーム部（ロボットアーム）、４２１  撮像部、４２２  撮像照射位置変更部（第２変更部）、４３０  照射部、４３１  第１照射部、４３２  第２照射部、４３３  第３照射部（取り除き部）、４３４  第４照射部、４３５  育成波長照射部、４３６  測距部、４４０  障害検出部（検出部）、４５０  照射制御部、４５１  障害監視部（監視部）、４５２  第１制御部、４５３  第２制御部、４５４  害虫判定部（判定部）、４５５  第３制御部、４５６  第４制御部、４５７  第１変更部、４５８  照射強度制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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８】
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【図９】
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