特開 2023-3031 苗植替えシステムおよびそれに用いる植替え方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023003031

(43)【公開日】2023-01-11

(54)【発明の名称】苗植替えシステムおよびそれに用いる植替え方法

(51)【国際特許分類】

   A01G 9/08 20060101AFI20221228BHJP

   A01G 31/04 20060101ALI20221228BHJP

   A01G 7/00 20060101ALI20221228BHJP

【ＦＩ】

A01G9/08 610B

A01G31/04 A

A01G7/00 603

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021103947

(22)【出願日】2021-06-23

(71)【出願人】

【識別番号】000211592

【氏名又は名称】株式会社日立産機中条エンジニアリング

(71)【出願人】

【識別番号】514135904

【氏名又は名称】有限会社アイエムエイ

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】澁木 光

(72)【発明者】

【氏名】今口 正一

【テーマコード（参考）】

2B314

2B327

【Ｆターム（参考）】

2B314NC24

2B314PD03

2B314PD07

2B327XA11

(57)【要約】

【課題】
不良苗を排除して移植することが可能な苗植替えシステムおよびそれに用いる植替え方法を提供する。
【解決手段】
苗植替えシステムであって、苗床から個別苗床に切り離して苗間距離をより大きく確保する水耕パネルへ移植する移植装置と、移植された苗を有する水耕パネルを撮影する第１のカメラと、第１のカメラで撮影された画像から画像処理により水耕パネルの位置と水耕パネル内にある移植された苗の位置を座標設定し、座標設定された座標をもとに水耕パネル内の苗の状態を診断し、診断の結果に基づき植替えを行う植替え機を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

苗床から個別苗床に切り離して苗間距離をより大きく確保する水耕パネルへ移植する移植装置と、
前記移植された苗を有する水耕パネルを撮影する第１のカメラと、
前記第１のカメラで撮影された画像から画像処理により前記水耕パネルの位置と該水耕パネル内にある前記移植された苗の位置を座標設定し、該座標設定された座標をもとに前記水耕パネル内の苗の状態を診断し、該診断の結果に基づき植替えを行う植替え機を有することを特徴とする苗植替えシステム。

【請求項2】

請求項１に記載の苗植替えシステムにおいて、
前記植替え機は第２のカメラを有し、
前記診断は、前記第２のカメラで前記座標設定された座標をもとに前記水耕パネル内の苗を撮影し、該撮影された画像から画像処理により苗の状態を診断することを特徴とする苗植替えシステム。

【請求項3】

請求項２に記載の苗植替えシステムにおいて、
前記診断は、前記撮影された画像から画像処理により取得した画像データと、事前に取得した苗の状態を示す複数の画像データと比較し診断することを特徴とする苗植替えシステム。

【請求項4】

請求項２に記載の苗植替えシステムにおいて、
前記植替え機は多軸ロボットであって、
前記第２のカメラは、前記多軸ロボットのハンド部に取り付けられていることを特徴とする苗植替えシステム。

【請求項5】

請求項２に記載の苗植替えシステムにおいて、
前記第１のカメラと前記第２のカメラは１つのカメラであることを特徴とする苗植替えシステム。

【請求項6】

請求項１に記載の苗植替えシステムにおいて、
前記植替え機は多軸ロボットであって、
前記植替え機は、前記診断した結果をもとに前記多軸ロボットのハンド部に取り付けた把持爪で苗を植替えることを特徴とする苗植替えシステム。

【請求項7】

請求項１に記載の苗植替えシステムにおいて、
前記診断は、正常苗か、不良苗か、苗がない状態か、苗が正常に植えられていない状態であるかを診断することを特徴とする苗植替えシステム。

【請求項8】

請求項７に記載の苗植替えシステムにおいて、
前記植替え機は多軸ロボットであって、
前記診断の結果が、苗が正常に植えられていない状態であった場合、
前記植替え機は、前記多軸ロボットのハンド部に取り付けた把持爪で前記苗が正常に植えられているように修正することを特徴とする苗植替えシステム。

【請求項9】

請求項７に記載の苗植替えシステムにおいて、
前記植替え機は多軸ロボットであって、
前記診断の結果が、苗がない状態であった場合、
前記植替え機は、前記多軸ロボットのハンド部に取り付けた把持爪で植替え用の正常苗を正常苗パレットから取り出し、前記座標設定された座標をもとに前記苗がない状態の位置に前記植替え用の正常苗に植え替えることを特徴とする苗植替えシステム。

【請求項10】

請求項７に記載の苗植替えシステムにおいて、
前記植替え機は多軸ロボットであって、
前記診断の結果が不良苗であった場合、
前記植替え機は、前記多軸ロボットのハンド部に取り付けた把持爪で前記不良苗を取出し、該不良苗は廃棄パレットに集められ、植替え用の正常苗を正常苗パレットから前記把持爪で取り出し、前記座標設定された座標をもとに前記不良苗を取出した位置に前記植替え用の正常苗に植え替えることを特徴とする苗植替えシステム。

【請求項11】

請求項７に記載の苗植替えシステムにおいて、
前記植替え機は多軸ロボットであって、
前記診断の結果が不良苗であった場合、
前記植替え機は、前記多軸ロボットのハンド部に取り付けた第１の把持爪で前記不良苗を取出し、前記多軸ロボットのハンド部に取り付けた第２の把持爪で植替え用の正常苗を正常苗パレットから取り出し、前記座標設定された座標をもとに前記不良苗を取出した位置に前記植替え用の正常苗に植え替えることを特徴とする苗植替えシステム。

【請求項12】

請求項１１に記載の苗植替えシステムにおいて、
前記植替え機は前記多軸ロボットのハンド部に回転式支持部材を介して複数個の把持爪を有しており、前記第１の把持爪と前記第２の把持爪の切り替えは、前記回転式支持部材による回転で切り替えることを特徴とする苗植替えシステム。

【請求項13】

請求項１１に記載の苗植替えシステムにおいて、
前記植替え機は前記多軸ロボットのハンド部にスライド式支持部材を介して複数個の把持爪を有しており、前記第１の把持爪と前記第２の把持爪の切り替えは、前記スライド式支持部材によるスライドで切り替えることを特徴とする苗植替えシステム。

【請求項14】

苗を苗床から水耕パネルへ移植し、移植された苗を植替える苗植替えシステムにおける植替え方法であって、
前記移植された苗を有する水耕パネルを撮影し、
該撮影された画像から画像処理により前記水耕パネルの位置と該水耕パネル内にある前記移植された苗の位置を座標設定し、
該座標設定された座標をもとに前記水耕パネル内の苗の状態を診断し、
該診断の結果に基づき植替えを行うことを特徴とする植替え方法。

【請求項15】

請求項１４に記載の植替え方法において、
前記診断は、前記座標設定された座標をもとに前記水耕パネル内の苗を撮影し、該撮影された画像から画像処理により苗の状態を診断することを特徴とする植替え方法。

【請求項16】

請求項１に記載の苗植替えシステムにおいて、
前記移植装置は、保持部材に苗を把持する複数個の把持爪を有し、該保持部材を第３のカメラの前を通過させることで苗診断を行ない、正常苗のみを前記水耕パネルへ移植することを特徴とする苗植替えシステム。

【請求項17】

請求項１４に記載の植替え方法において、
前記苗を苗床から水耕パネルへ移植する際に苗診断を行ない、正常苗のみを前記水耕パネルへ移植することを特徴とする植替え方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生育した苗を苗床から切り離して苗間距離をより大きく確保する水耕パネルへ移植する苗の植替えシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、水耕栽培において、種が蒔かれ発芽した苗が植えられている苗床では、苗は縦横に区分された単位苗床毎に植えられている。そして、苗が大きく生長して大きくなると、苗間距離を確保するために、苗は移植装置により水耕パネルへ移植される。

【0003】

本技術分野における先行技術として特許文献１がある。特許文献１では、単位苗床の移植に伴って苗を傷付ける可能性の低い苗の移植装置を提供するものであって、単位苗床が平面上二方向に配列して構成された苗床を支持しフレームに支持された苗トレイと、フレームに支持され苗トレイ上の単位苗床の移植先となり単位苗床が納まる孔が形成された水耕パネルと、フレームに鉛直軸回りに回動自在で昇降自在に支持され苗トレイ上の単位苗床を苗床から分離させて保持し水耕パネルの孔内に保持している単位苗床を挿入し離脱させる保持部材を備え、保持部材が、苗床の最も外周側に配列し単位苗床が隣接しない側面を有する単位苗床を側面側から幅方向に保持して苗床から分離させる構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１９／２３０４０８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

単位苗床で生長した苗は、様々な条件により、正常に育つ苗、生育の悪い不良苗、発芽し生長しないものがあり、完全に均一に苗を育てることは容易ではない。

【0006】

特許文献１では、自動移植装置により単位苗床を決められた所定箇所に移植するだけであるので、不良苗や発芽していないものを排除して移植する点について考慮しておらず、それを実行することは困難である。なお、栽培の効率及び収量を上げるためには、不良苗や発芽しなかった単位苗床を良苗に植え替える必要があり、現状は人が判断し植替えを実施している為、手間がかかっているという課題がある。

【0007】

本発明は、上記課題に鑑み、不良苗を排除して移植することが可能な苗植替えシステムおよびそれに用いる植替え方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、その一例を挙げるならば、苗植替えシステムであって、苗床から個別苗床に切り離して苗間距離をより大きく確保する水耕パネルへ移植する移植装置と、移植された苗を有する水耕パネルを撮影する第１のカメラと、第１のカメラで撮影された画像から画像処理により水耕パネルの位置と水耕パネル内にある移植された苗の位置を座標設定し、座標設定された座標をもとに水耕パネル内の苗の状態を診断し、診断の結果に基づき植替えを行う植替え機を有する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、不良苗を排除して移植することが可能な苗植替えシステムおよびそれに用いる植替え方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施例における苗植替えシステムの概略構成図である。

【図2】図１における移植装置を拡大した概略構成図である。

【図3】図１における座標設定用カメラの部分を拡大した概略構成図である。

【図4】図１における植替え機の部分を拡大した概略構成図である。

【図5】実施例における苗植替えの処理フローチャートである。

【図6】実施例における移植装置の他の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

【実施例0012】

図１は、本実施例における苗植替えシステムの概略構成図である。図１において、苗植替えシステムは、水耕パネル１０と移植装置２０と座標設定用カメラ３０と植替え機４０を主な構成としている。

【0013】

移植装置２０は、種から発芽した苗、或いは生育した苗を有する図示しない苗床から、単位苗ごとに切り離して、苗間距離をより大きく確保するために水耕パネル１０へ移植する。

【0014】

座標設定用カメラ３０は、水耕パネル位置と苗位置を座標設定するために、移植された苗を有する水耕パネル１０の全体を撮影することが可能な位置に配置されている。

【0015】

植替え機４０は、多軸ロボットであってハンド部に取り付けた診断用カメラにより苗の詳細な状態を画像処理で診断し、不良苗を排除して植替えを行う。

【0016】

以下、本実施例における苗植替えシステムの詳細について説明する。

【0017】

図２は、図１における移植装置２０を拡大した概略構成図である。図２において、移植装置２０は、図示しないフレームに支持された保持部材２１と、苗を把持する把持爪２２と、移植用カメラ２３を有している。移植装置２０は、移植用カメラ２３で撮影された画像から図示しない制御装置により移植先の水耕パネル１０の位置、及び、後述する水耕パネル１０上の移植先である孔１１の位置を画像処理により把握して、苗床から苗を水耕パネル１０へ移植する。

【0018】

図３は、図１における座標設定用カメラ３０の部分を拡大した概略構成図である。図３において、苗植替えシステムは、座標設定用カメラ３０を支持する支持部材１５を有し、座標設定用カメラ３０は、支持部材１５上を矢印で示すように移動し、水耕パネル１０の一定範囲をブロック分けして撮影、または苗を1つずつ撮影する。座標設定用カメラ３０で撮影された画像から、図示しない制御装置により画像処理されて、水耕パネル１０の位置と水耕パネル１０内にある複数の単位苗の位置を座標設定する。なお、座標設定用カメラ３０は、水耕パネル１０の全体を１回で撮影することが可能であれば、移動する必要はなく、ブロック分けして撮影する必要もない。

【0019】

図４は、図１における植替え機４０の部分を拡大した概略構成図である。図４において、植替え機４０は、多軸ロボットであってハンド部に取り付けた診断用カメラ４１により、水耕パネル位置と苗位置の座標位置をもとに、水耕パネル１０上の孔１１に移植されている単位苗床１２の苗の詳細な状態を撮影する。

【0020】

図４に示すように、苗の状態としては、正常苗Ａ、生育の悪い不良苗Ｂ、苗がない状態Ｃ、苗が斜めや孔１１から飛び出している等の正常に植えられていない状態Ｄ等がある。そのため、植替え機４０は、診断用カメラ４１で撮影された画像から、図示しない制御装置により画像処理して、上記のような苗の詳細な状態を診断する。なお、苗の状態を診断するために、例えば、事前に苗の状態を示す複数の画像データを準備しておき、これらの画像データを参照することで、制御装置により、その苗が正常苗か不良苗等の苗の診断を行う。

【0021】

図５は、本実施例における苗植替えの処理フローチャートである。図５において、まずステップＳ１１において、水耕パネル１０の位置を、座標設定用カメラ３０で全体を撮影することが可能な所定位置に設定する。そして、ステップＳ１２において、座標設定のための撮影として、座標設定用カメラ３０で、水耕パネル１０とその水耕パネル１０内にある複数の単位苗の位置が把握できる画像を撮影する。そして、ステップＳ１３において、座標設定用カメラ３０で撮影された画像から、制御装置により画像処理されて画像データを得、水耕パネル１０の位置と水耕パネル１０内にある複数の単位苗の位置を座標設定する。

【0022】

次に、ステップＳ１４において、苗診断のための撮影として、植替え機４０の診断用カメラ４１で、水耕パネル位置と苗位置の座標位置をもとに各苗の状態を撮影する。そして、ステップＳ１５において、診断用カメラ４１で撮影された画像から制御装置により画像処理されて画像データを得、例えば、その画像データと事前に準備された苗の状態を示す画像データとを比較することで苗の状態を診断する。なお、準備された画像データと比較することなく、取得した画像データを解析し、苗の形状で診断する等でもよい。

【0023】

ステップＳ１６では、苗の診断結果に応じて処理を振り分け、正常苗であれば、植替えは行わず処理を終了する。

【0024】

ステップＳ１６において、苗診断の結果、不良苗であった場合は、ステップＳ１７に進み、植替え機４０の多軸ロボットのハンド部に取り付けた回転式支持部材４２の複数個の把持爪４３のうち、１つの把持爪で水耕パネル１０から不良苗を取出し、ステップＳ１８で、不良苗は廃棄パレットに集められる。次に、ステップＳ１９で、植え替え用の正常苗を個別の正常苗パレットから多軸ロボットのハンド部に取り付けた把持爪４３で取り出し、ステップＳ２０で、水耕パネル上の不良苗を取出した位置を座標位置をもとに把握し、正常苗に植え替える。なお、ステップＳ１８とＳ１９を入替え、不良苗を廃棄する前に、不良苗を取出した把持爪とは別の把持爪で正常苗を把持して取出してもよい。その場合の把持爪の切り替えは、回転式支持部材４２の回転による切り替え、又は図４に示すスライド式支持部材４５のスライドによる切り替えで行う。

【0025】

また、ステップＳ１６において、苗診断の結果、水耕パネル１０上の孔１１に苗がない場合は、ステップＳ１９で、植え替え用の正常苗を個別の正常苗パレットから取り出し、ステップＳ２０で、正常苗を植え替える。

【0026】

さらに、ステップＳ１６において、苗診断の結果、苗が正常に植えられていない、すなわち、苗が斜めや孔１１から飛び出して植えられている場合等は、ステップＳ２１において、把持爪４３で正常に植えられているように傾き等の修正を行ない、処理を終了する。

【0027】

なお、上記実施例では、移植装置２０と植替え機４０の処理を別けて説明したが、植替え機４０に移植装置２０での苗床から苗を水耕パネル１０へ移植する機能を設け、植替え機４０で、移植する際に、上記苗診断と、その苗診断結果に基づく苗の植替えを同時に行ってもよい。

【0028】

また、座標設定用カメラ３０と診断用カメラ４１を兼用し、１つのカメラで２つの機能を有するように構成してもよい。

【0029】

また、座標設定するための画像処理を行う制御装置、及び、診断するための画像処理を行う制御装置は、それぞれ別体でも一体でもよく、また、それらを植替え機４０に設けてもよいし、植替え機４０とは別に苗植替えシステム内に設けてもよい。

【0030】

また、移植装置２０は、苗床から水耕パネル１０へ移植する際に、苗を診断し、正常苗のみを水耕パネル１０へ移植するようにしてもよい。すなわち、図６に示すように、移植装置２０は、フレームに支持された保持部材２１に苗を把持する複数個の把持爪２２を有し、複数個の把持爪２２により苗床から複数個の苗を把持し、保持部材２１を移植診断用カメラ２４の前を通過させることで、移植診断用カメラ２４の前へ苗を把持する把持爪２２を１個ずつ移動させ把持した苗を診断し、診断の結果、不良苗を切り離し正常苗のみを水耕パネル１０へ移植するようにしてもよい。なお、移植診断用カメラ２４は移植用カメラ２３と共用してもよい。

【0031】

このように、本実施例によれば、多軸ロボットと画像処理を用いた苗診断と苗の植替えを行うことで、不良苗を排除したり、正常な状態にて移植することが可能な苗植替えシステムを提供できる。

【0032】

以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

【符号の説明】

【0033】

１０：水耕パネル、１１：孔、１２：単位苗床、１５：支持部材、２０：移植装置、２１：保持部材、２２：把持爪、２３：移植用カメラ、３０：座標設定用カメラ、４０：植替え機、４１：診断用カメラ、４２：回転式支持部材、４３：把持爪、４５：スライド式支持部材、Ａ：正常苗、Ｂ：不良苗、Ｃ：苗がない状態、Ｄ：正常に植えられていない状態

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】