特許 7108979 植物栽培システム及び植物栽培方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-21

(45)【発行日】2022-07-29

(54)【発明の名称】植物栽培システム及び植物栽培方法

(51)【国際特許分類】

   A01G 9/00 20180101AFI20220722BHJP

【ＦＩ】

A01G9/00 C

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020154025

(22)【出願日】2020-09-14

(65)【公開番号】P2022047955

(43)【公開日】2022-03-25

【審査請求日】2020-09-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000006622

【氏名又は名称】株式会社安川電機

(74)【代理人】

【識別番号】110003096

【氏名又は名称】特許業務法人第一テクニカル国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】池田 龍志

(72)【発明者】

【氏名】城本 直樹

(72)【発明者】

【氏名】水品 晃彦

(72)【発明者】

【氏名】益田 栄治

【審査官】大澤 元成

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１８０３７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２２３０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５２１１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２６６１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０４２８９１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｇ ９／００－ ９／２８

Ａ０１Ｇ ３１／００－３１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

植物を栽培する植物栽培システムであって、
前記植物を１株ずつ保持する保持具と、
複数の前記保持具が配置され、前記保持具が配置される複数の溝が前記植物の第１の生育段階に対応した第１の間隔で形成された第１のプレートと、複数の前記溝が前記第１の間隔よりも広く前記第１の生育段階の次の生育段階である第２の生育段階に対応した第２の間隔で形成された第２のプレートと、を含む複数のプレートと、
前記第１の生育段階に対応した第１の区画と、前記第２の生育段階に対応し前記第１の区画よりもスペースの広い第２の区画と、が予め設定されており、複数の前記プレートが載置される栽培棚と、
前記栽培棚の外部に設置され、前記保持具を前記第１のプレートから前記第２のプレートに移し替えることで、前記保持具の配置パターンを前記第１の生育段階に対応した配置パターンから前記第２の生育段階に対応した配置パターンに変更する自動機と、
前記第１のプレートを前記栽培棚の前記第１の区画から搬出し、前記自動機により前記保持具の配置パターンを変更された前記第２のプレートを前記栽培棚の前記第２の区画に搬入するプレート搬送装置と、
を有することを特徴とする植物栽培システム。

【請求項2】

前記栽培棚の長手方向における一方側に配置され、前記第２のプレートから前記植物を収穫するための収穫エリア又は当該収穫エリアに運搬するための運搬エリアをさらに有し、
前記自動機は、
前記栽培棚の前記長手方向における他方側に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の植物栽培システム。

【請求項3】

前記プレート搬送装置は、
前記栽培棚に載置された前記第１のプレートを前記栽培棚の短手方向に移動させて前記栽培棚から搬出し、当該搬出した第１のプレートを前記栽培棚の前記長手方向における前記他方側の前記自動機に向けて搬送する
ことを特徴とする請求項２に記載の植物栽培システム。

【請求項4】

前記プレート搬送装置は、
前記自動機により前記配置パターンの変更が行われた前記第２のプレートを前記栽培棚の前記長手方向における前記一方側に向けて搬送し、当該搬送した第２のプレートを前記栽培棚の短手方向に移動させて前記栽培棚に搬入する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の植物栽培システム。

【請求項5】

前記栽培棚の前記長手方向における前記一方側に配置され、前記第２のプレートを積載して前記栽培棚と前記収穫エリアとの間を移動する移動体をさらに有する
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の植物栽培システム。

【請求項6】

前記プレート搬送装置は、
前記栽培棚に載置された前記第２のプレートを前記栽培棚の短手方向に移動させて前記栽培棚から搬出し、当該搬出した第２のプレートを前記長手方向における前記一方側に向けて搬送して前記移動体に積載する
ことを特徴とする請求項５に記載の植物栽培システム。

【請求項7】

前記栽培棚は、
前記プレート搬送装置を間に挟むように配置されており、
前記植物栽培システムは、
前記プレート搬送装置を間に挟むように配置された２つの前記栽培棚を１組として、少なくとも１組の前記栽培棚を有する
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の植物栽培システム。

【請求項8】

前記栽培棚は、
前記第１の区画及び前記第２の区画を含む複数の区画に区分けされており、
前記プレート搬送装置は、
前記植物の生育段階に基づいて設定された搬送ルートに沿って前記プレートを前記区画から別の前記区画に移動する
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】

前記プレートの下部に設置され、培養液を貯留するトレイをさらに有する
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の植物栽培システム。

【請求項10】

植物を栽培する植物栽培方法であって、
前記植物を１株ずつ保持する複数の保持具を、当該保持具が配置される複数の溝が前記植物の第１の生育段階に対応した第１の間隔で形成された第１のプレートと、複数の前記溝が前記第１の間隔よりも広く前記第１の生育段階の次の生育段階である第２の生育段階に対応した第２の間隔で形成された第２のプレートと、を含む複数のプレートの前記第１のプレートに配置することと、
複数の前記第１のプレートを、前記第１の生育段階に対応した第１の区画と、前記第２の生育段階に対応し前記第１の区画よりもスペースの広い第２の区画と、が予め設定された栽培棚の前記第１の区画に載置することと、
前記第１のプレートを前記栽培棚の前記第１の区画から搬出し、前記栽培棚の外部において前記保持具を前記第１のプレートから前記第２のプレートに移し替えることで、前記保持具の配置パターンを前記第１の生育段階に対応した配置パターンから前記第２の生育段階に対応した配置パターンに変更し、当該配置パターンを変更した前記第２のプレートを前記栽培棚の前記第２の区画に搬入することと、
を有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、植物栽培システムが記載されている。この植物栽培システムは、栽培対象の植物を１株ごとに保持する保持具と、複数の保持具を長手方向に沿って移動可能に支持し、保持具が長手方向における一方側から供給されるごとに複数の保持具が長手方向における他方側に向けて供給された保持具に応じて移動するように構成されたレールを有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１７／０４２８９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来技術の植物栽培システムにおいて、衛生面の更なる向上が要望されていた。

【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、衛生面を向上することが可能な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、植物を栽培する植物栽培システムであって、前記植物を１株ずつ保持する保持具と、複数の前記保持具が配置されるプレートと、複数の前記プレートが載置される栽培棚と、前記栽培棚の外部に設置され、前記プレートにおける前記保持具の配置パターンを変更する自動機と、前記プレートを前記栽培棚から搬出し、前記自動機により前記保持具の配置パターンを変更された前記プレートを前記栽培棚に搬入するプレート搬送装置と、を有す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、植物を栽培する植物栽培方法であって、前記植物を１株ずつ保持する複数の保持具をプレートに配置することと、複数の前記プレートを栽培棚に載置することと、前記プレートを前記栽培棚から搬出し、前記栽培棚の外部において前記プレートにおける前記保持具の配置パターンを変更し、当該配置パターンを変更した前記プレートを前記栽培棚に搬入することと、を有する植物栽培方法が適用される。

【発明の効果】

【0008】

本発明の植物栽培システム等によれば、衛生面を向上することができる。

【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の全体構成の一例を表す説明図である。

【図2】プレート搬送装置の構成の一例を表す斜視図である。

【図3】栽培棚の構成の一例を表す短手方向から見た側面図である。

【図4】栽培棚における生育段階のステージの一例を表す説明図である。

【図5】栽培棚におけるプレートの搬送ルートの一例を表す説明図である。

【図6】収穫作業室の構成の一例を表す説明図である。

【図7】植替えロボットの構成及び植替え動作の一例を表す説明図である。

【図8】栽培棚の「育苗」ステージの１つの区画に対応する部分を上方から見た平面図である。

【図9】栽培棚の「生育１」ステージの１つの区画に対応する部分を上方から見た平面図である。

【図10】栽培棚の「生育２」ステージの１つの区画に対応する部分を上方から見た平面図である。

【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。

【0011】

＜１．植物栽培システムの全体構成＞
まず、図１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。

【0012】

植物栽培システム１は、栽培対象である植物３を１株ずつ保持具５（後述の図７参照）で保持し、複数の保持具５を配置したプレート７を所定の期間栽培棚に載置することにより、植物を生育させるシステムである。植物３は、例えば葉物野菜である。図１に示すように、植物栽培システム１は、複数（この例では６つ）の栽培棚９，１０，１１，１２，１３，１４と、植替えロボット１５と、複数（この例では３つ）のプレート搬送装置１７，１９，２１と、複数の無人搬送車２３と、コントローラ２４等を有する。

【0013】

栽培棚９～１４は、生産室２５内に配置されており、それぞれに複数のプレート７が載置されている。栽培棚９，１０は、プレート搬送装置１７を間に挟むように配置されている。プレート搬送装置１７は、両側の栽培棚９，１０に対してプレート７の搬出及び搬入を行う。栽培棚１１，１２は、プレート搬送装置１９を間に挟むように配置されている。プレート搬送装置１９は、両側の栽培棚１１，１２に対してプレート７の搬出及び搬入を行う。栽培棚１３，１４は、プレート搬送装置２１を間に挟むように配置されている。プレート搬送装置２１は、両側の栽培棚１３，１４に対してプレート７の搬出及び搬入を行う。このように、植物栽培システム１は、各プレート搬送装置１７，１９，２１を間に挟むように配置された２つの栽培棚をそれぞれ１組として、３組の栽培棚（栽培棚９，１０、栽培棚１１，１２、栽培棚１３，１４）を有する。プレート搬送装置１７，１９，２１の動作は、コントローラ２４により制御される。

【0014】

生産室２５内の栽培棚９，１１，１３の長手方向における一方側（図１における左側）には、運搬エリア２７が配置されている。運搬エリア２７は、栽培棚９，１１，１３から搬出されたプレート７を植物３を収穫するための収穫作業室２９に運搬するためのエリアである。運搬エリア２７では、無人搬送車２３（移動体の一例）がプレート７を積載して栽培棚９，１１，１３と収穫作業室２９との間を移動する。無人搬送車２３の走行は、コントローラ２４により制御される。

【0015】

生産室２５内の栽培棚９，１１，１３の長手方向における他方側（図１における右側）には、植替エリア３１が配置されている。植替エリア３１には、植替えロボット１５が配置されている。すなわち、植替えロボット１５は栽培棚９，１１，１３の外部に設置されている。植替えロボット１５（自動機の一例）は、プレート７における保持具５の配置パターンを変更する。植替えロボット１５の動作は、コントローラ２４により制御される。植替エリア３１では、無人搬送車２３がプレート７を積載して栽培棚９，１１，１３と植替えロボット１５との間を移動する。無人搬送車２３の走行は、コントローラ２４により制御される。

【0016】

生産室２５の運搬エリア２７側の隣には、収穫作業室２９（収穫エリアの一例）が隣接して配置されている。収穫作業室２９には、収穫作業を行うための作業テーブル３３が設置されている。作業者３５は、作業テーブル３３で無人搬送車２３により搬送されたプレート７から植物３を収穫し、容器３７に収容する。容器３７は、無人搬送車２３により例えば保管室（図示省略）に運搬される。なお、生産室２５と収穫作業室２９は、壁や扉等により区画された空間としてもよいし、連通された空間としてもよい。

【0017】

コントローラ２４は、プレート搬送装置１７，１９，２１の動作、植替えロボット１５の動作、無人搬送車２３の動作を連携して制御することにより、植物栽培システム１の全体を制御する。コントローラ２４は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、モーションコントローラ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）等により構成される。コントローラ２４は、生産室２５の内部に配置されてもよいし、外部に配置されてもよい。また、コントローラ２４は１つの制御装置で構成されてもよいし、複数の制御装置で構成されてもよい。

【0018】

なお、上述した植物栽培システム１の構成は一例であり、上述の内容に限定されるものではない。例えば、栽培棚の数は３組に限定されるものではなく、１組又は２組でもよいし、４組以上としてもよい。また、必ずしもプレート搬送装置を間に挟むように２つの栽培棚を配置する必要はなく、プレート搬送装置の片側にのみ栽培棚を配置してもよい。また、植替エリア３１において無人搬送車２３による搬送を行わずに、プレート搬送装置１７，１９，２１から植替えロボット１５にプレート７を直接受け渡してもよい。

【0019】

＜２．プレート搬送装置の構成、動作＞
次に、図２を参照しつつ、プレート搬送装置１７，１９，２１の構成及び動作の一例について説明する。なお、プレート搬送装置１７，１９，２１はそれぞれ同様の構成及び動作を行うため、ここではプレート搬送装置１９を例にとって説明し、プレート搬送装置１７，２１については説明を省略する。

【0020】

図２に示すように、プレート搬送装置１９は、門型の支持枠３９と、ビーム４１と、スライダ４３と、ハンド４５とを有する。

【0021】

支持枠３９は、Ｚ軸方向に沿って立設されＹ軸方向に対向して配置された一対の支柱３９ａと、一対の支柱３９ａの上端にＹ軸方向に沿って架け渡された略水平な梁３９ｂとを有する。ビーム４１は、一対の支柱３９ａ間にＺ軸方向に移動可能に架け渡されており、Ｚ軸アクチュエータ（図示省略）によりＺ軸方向に移動する。スライダ４３は、ビーム４１上にＹ軸方向に移動可能に設けられており、Ｙ軸アクチュエータ（図示省略）によりＹ軸方向に移動する。ハンド４５は、スライダ４３上にＸ軸方向に移動可能に設けられており、Ｘ軸アクチュエータ４７によりＸ軸方向に移動する。ハンド４５は、例えば２本の棒状の部材で構成されており、例えばプレート７のＹ軸方向両端の縁部を下方から支持することによりプレート７を保持する。

【0022】

上記構成であるプレート搬送装置１９は、栽培棚１１，１２に載置されたプレート７を栽培棚１１，１２の短手方向（Ｘ軸方向）に移動させて栽培棚１１，１２から搬出し、当該搬出したプレート７を栽培棚１１，１２の長手方向（Ｙ軸方向）における他方側（植替エリア３１側）の植替えロボット１５に向けて搬送し、無人搬送車２３に積載する。また、プレート搬送装置１９は、植替えロボット１５により配置パターンの変更が行われたプレート７を無人搬送車２３から受け取り、栽培棚１１，１２の長手方向（Ｙ軸方向）における一方側（運搬エリア２７側）に向けて搬送し、当該搬送したプレート７を栽培棚１１，１２の短手方向（Ｘ軸方向）に移動させて栽培棚１１，１２に搬入する。また、プレート搬送装置１９は、栽培棚１１，１２から搬出したプレート７を長手方向（Ｙ軸方向）における一方側（運搬エリア２７側）に向けて搬送して無人搬送車２３に積載する。

【0023】

また、栽培棚１１，１２は複数の区画に区分けされている（図２では図示省略。後述の図３参照）。プレート搬送装置１９は、植物３の生育段階に基づいて設定された搬送ルートに沿って、プレート７を栽培棚１１，１２の所定の区画から別の区画に移動する。

【0024】

なお、栽培棚９の外側、栽培棚１０，１１の間、栽培棚１２，１３の間、及び栽培棚１４の外側には、適宜の高さに作業台４９が設置されている。これにより、作業者は作業台４９を利用して、栽培棚９～１４のそれぞれに対して安全に高所作業を行うことができる。また、各栽培棚９～１４の短手方向（Ｘ軸方向）の寸法は、作業者が片側から全域にアクセス可能な程度の寸法となっている（例えば７００ｍｍ程度）。これにより、作業者は各栽培棚９～１４に対し、プレート搬送装置１７，１９，２１が設置された側とは反対側のスペース（作業台４９が設置された側のスペース）からメンテナンスを行うことができる。

【0025】

＜３．栽培棚の構成、プレートの搬送ルート＞
次に、図３～図５を参照しつつ、各栽培棚９～１４の構成及びプレート７の搬送ルートの一例について説明する。

【0026】

図３に、各栽培棚９～１４を短手方向から見た構成の一例を示す。なお、図３では各栽培棚９～１４の長手方向の一部を抽出して示している。

【0027】

図３に示すように、各栽培棚９～１４は長手方向（図３における左右方向）及び高さ方向（図３における上下方向）において複数の区画５１に区分けされている。各区画５１には、長手方向に２つのプレート７がそれぞれ並べて配置されている。なお、各栽培棚９～１４の短手方向（図３における紙面奥行方向）の寸法（例えば７００ｍｍ程度）とプレート７の寸法（例えば６００ｍｍ程度）は同程度であり、プレート７は各区画５１において短手方向には１列のみ配置されている。また、各区画５１には、植物３の葉に光を当てるための光源５３が設置されている。光源５３の種類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。各プレート７の下部には、培養液を貯留するトレイ５５がそれぞれ設置されており、プレート７に配置された保持具５（後述の図７参照）に保持された植物３の根が培養液に浸るようになっている。

【0028】

プレート７は、植物３の生育段階に応じて予め設定された区画５１に載置される。図３に示す例では、各栽培棚９～１４の下から１段目の各区画５１は「育苗」ステージ、下から２段目の各区画５１は「生育１」ステージ、下から３段目～１０段目の各区画５１は「生育２」ステージとして設定されている。「育苗」ステージは、植物３が保持具５に播種された後、発芽して所定の大きさとなるまでの生育段階である。「生育１」ステージは、「育苗」ステージにおいてある程度成長した植物３が、それよりも大きな所定の大きさとなるまでの生育段階である。「生育２」ステージは、「生育１」ステージにおいてある程度成長した植物３が、収穫段階の大きさとなるまでの生育段階である。本実施形態では、例えば「育苗」ステージが１６日間、「生育１」ステージが８日間、「生育２」ステージが１６日間に設定される。なお、上記生育段階や日数は一例であり、更に少ない数又は更に細分化された生育段階としてもよい。また、各生育段階の日数は上記以外としてもよい。

【0029】

図４及び図５に、各栽培棚９～１４における生育段階のステージの一例、及び、プレート７の搬送ルートの一例を示す。なお、図４における「育苗」ステージの各区画Ａ～Ｐはそれぞれ１つの区画５１に対応しており、「生育１」ステージの各区画Ａ～Ｈはそれぞれ長手方向（Ｙ方向）の２つの区画５１に対応しており、「生育２」ステージの各区画Ａ～Ｐはそれぞれ高さ方向（Ｚ方向）の８つの区画５１に対応している。

【0030】

図４及び図５において、例えば栽培棚にプレート７が載置されていない状態から、「育苗」ステージの各区画Ａ～Ｐに１日毎にプレート７が順次搬入される。

【0031】

プレート７の搬入が「育苗」ステージの区画Ｐまで完了すると、「育苗」ステージの区画Ａは１６日間が経過する。そこで、当該「育苗」ステージの区画Ａのプレート７が植替エリア３１に搬送されて、植替えロボット１５が保持具５を「育苗」ステージ用のプレート７から「生育１」ステージ用のプレート７に移し替える。「生育１」ステージ用のプレート７は、「育苗」ステージ用のプレート７よりも保持具５が配置される溝５６（後述の図８及び図９参照）の間隔が広くなっている。また、保持具５の間に適宜スペーサ５７（後述の図７及び図９参照）が挿入される。これにより、保持具５の配置パターンが、各保持具５の間隔が広くなるように変更される。保持具５の配置パターンを変更された「生育１」ステージ用のプレート７は、栽培棚に搬送されて「生育１」ステージの区画Ａに搬入される。

【0032】

同様にして、「育苗」ステージの各区画Ｂ～Ｈについて、１日毎に保持具５が「育苗」ステージ用のプレート７から「生育１」ステージ用のプレート７に順次移し替えられ、「生育１」ステージの各区画Ｂ～Ｈにそれぞれ搬入される。このようにして、「育苗」ステージから「生育１」ステージへの植替えのタイミングで、プレート７及びトレイ５５が培養液も含めて交換される。

【0033】

以上のようにして、「育苗」ステージから「生育１」ステージへのプレート７の移動が「生育１」ステージの区画Ｈまで完了すると、「生育１」ステージの区画Ａは８日間が経過する。そこで、当該「生育１」ステージの区画Ａのプレート７が植替エリア３１に搬送されて、植替えロボット１５が保持具５を「生育１」ステージ用のプレート７から「生育２」ステージ用のプレート７に移し替える。「生育２」ステージ用のプレート７は、「生育１」ステージ用のプレート７よりも保持具５が配置される溝５６の間隔が広くなっている（後述の図９及び図１０参照）。また、保持具５の間に適宜スペーサ５９（後述の図７及び図１０参照）が挿入される。これにより、保持具５の配置パターンが、各保持具５の間隔がさらに広くなるように変更される。保持具５の配置パターンを変更された「生育２」ステージ用のプレート７は、栽培棚に搬送されて「生育２」ステージの区画Ａに搬入される。

【0034】

同様にして、「生育１」ステージの各区画Ｂ～Ｈについて、１日毎に保持具５が「生育１」ステージ用のプレート７から「生育２」ステージ用のプレート７に順次移し替えられ、「生育２」ステージの各区画Ｂ～Ｈにそれぞれ搬入される。このようにして、「生育１」ステージから「生育２」ステージへの植替えのタイミングで、プレート７及びトレイ５５が培養液も含めて交換される。

【0035】

上記の「生育１」ステージの各区画Ａ～Ｈから「生育２」ステージの各区画Ａ～Ｈへのプレート７の移動と並行して、「育苗」ステージの残りの各区画Ｉ～Ｐについて、１日毎に保持具５が「育苗」ステージ用のプレート７から「生育１」ステージ用のプレート７に順次移し替えられ、「生育１」ステージの各区画Ａ～Ｈにそれぞれ搬入される。このようにして、「育苗」ステージから「生育１」ステージへの植替えのタイミングで、プレート７及びトレイ５５が培養液も含めて交換される。

【0036】

以上のようにして、「育苗」ステージから「生育１」ステージへのプレート７の移動が「生育１」ステージの区画Ｈまで完了すると、「生育１」ステージの区画Ａは８日間が経過する。そこで、上記と同様に、保持具５が「生育１」ステージ用のプレート７から「生育２」ステージ用のプレート７に移し替えられ、「生育２」ステージの区画Ｉに搬入される。同様にして、「生育１」ステージの各区画Ｂ～Ｈについて、１日毎に保持具５が「生育１」ステージ用のプレート７から「生育２」ステージ用のプレート７に順次移し替えられ、「生育２」ステージの各区画Ｊ～Ｐにそれぞれ搬入される。このようにして、「生育１」ステージから「生育２」ステージへの植替えのタイミングで、プレート７及びトレイ５５が培養液も含めて交換される。

【0037】

以上のようにして、「生育１」ステージから「生育２」ステージへのプレート７の移動が「生育２」ステージの区画Ｐまで完了すると、「生育２」ステージの区画Ａは１６日間が経過する。そこで、当該「生育２」ステージの区画Ａのプレート７が収穫作業室２９に搬送されて、プレート７から植物３が収穫される。同様にして、「生育２」ステージの各区画Ｂ～Ｐについて、１日毎にプレート７が収穫作業室２９に搬送されて、プレート７から植物３が収穫される。

【0038】

以上のようなプレート７の搬送が繰り返し並行して実行されることにより、各栽培棚９～１４において各プレート７に配置された植物３が「育苗」ステージ、「生育１」ステージ、「生育２」ステージを経て育成、栽培される。

【0039】

＜４．収穫作業室の構成＞
次に、図６を参照しつつ、収穫作業室２９の構成の一例について説明する。

【0040】

図６に示すように、収穫作業室２９には、収穫作業を行うための作業テーブル３３が設置されている。作業者３５は、無人搬送車２３により各栽培棚９～１４から搬送されたプレート７及びトレイ５５を作業テーブル３３に載置する。そして作業者３５は、はさみ６１で植物３をカットし、トリミングを行って容器３７に収容する。容器３７は、例えば番重やパレット等である。容器３７は、無人搬送車２３上に多段に積載され、無人搬送車２３により収穫作業室２９の外部（例えば保管室等）に運搬される。

【0041】

なお、容器３７の運搬は、例えば台車やコンベア等により行われてもよい。また、作業者３５の代わりにロボットを配置して、収穫作業を自動化してもよい。

【0042】

＜５．植替えロボットの構成及び植替え動作、プレートの構成＞
次に、図７～図１０を参照しつつ、植替えロボット１５及びプレート７について説明する。図７は、植替えロボット１５の構成及び植替え動作の一例を表す説明図である。図８は、各栽培棚９～１４の「育苗」ステージの１つの区画５１に対応する部分を上方から見た平面図である。図９は、各栽培棚９～１４の「生育１」ステージの１つの区画５１に対応する部分を上方から見た平面図である。図１０は、各栽培棚９～１４の「生育２」ステージの１つの区画５１に対応する部分を上方から見た平面図である。なお、図８～図１０では植物３の図示を省略している。

【0043】

植替えロボット１５は、プレート７が「育苗」ステージから「生育１」ステージに移行する際と、プレート７が「生育１」ステージから「生育２」ステージに移行する際に、プレート７における保持具５の配置パターンを変更する。具体的には、植替えロボット１５は、保持具５を「育苗」ステージ用のプレート７Ａ（図８参照）から「生育１」ステージ用のプレート７Ｂ（図９参照）に移し替える。図８及び図９に示すように、「生育１」ステージ用のプレート７Ｂにおける保持具５が配置される溝５６の間隔ｄＢは、「育苗」ステージ用のプレート７Ａにおける保持具５が配置される溝５６の間隔ｄＡよりも広くなっている。また、植替えロボット１５は、保持具５の間に適宜の数のスペーサ５７を挿入する。図９に示す例では、スペーサ５７の長さ寸法は保持具５よりも小さくなっている。これにより、保持具５の配置パターンが、各保持具５の間隔が広くなるように変更される。なお、プレート７Ｂでは保持具５が栽培棚の短手方向（図９における上下方向）において互い違いとなるように配置されており、隣接する植物３の葉の干渉を抑制できるようになっている。

【0044】

同様に、植替えロボット１５は、保持具５を「生育１」ステージ用のプレート７Ｂから「生育２」ステージ用のプレート７Ｃ（図１０参照）に移し替える。図９及び図１０に示すように、「生育２」ステージ用のプレート７Ｃにおける保持具５が配置される溝５６の間隔ｄＣは、「生育１」ステージ用のプレート７Ｂにおける保持具５が配置される溝５６の間隔ｄＢよりも広くなっている。また、植替えロボット１５は、保持具５の間に適宜の数のスペーサ５９を挿入する。図１０に示す例では、スペーサ５９の長さ寸法は保持具５と同等となっており、保持具５とスペーサ５７とで同じ部品を共用できる。これにより、保持具５の配置パターンが、各保持具５の間隔がさらに広くなるように変更される。なお、プレート７Ｃでは保持具５が栽培棚の短手方向（図１０における上下方向）において互い違いとなるように配置されており、隣接する植物３の葉の干渉を抑制できるようになっている。

【0045】

図７に示すように、植替えロボット１５は、例えば６つの関節部を備えた垂直多関節型の６軸ロボットであり、その先端には、エンドエフェクタとしてハンド６３が取り付けられている。植替えロボット１５は、ハンド６３により保持具５及びスペーサ５７，５９等を把持し、これらの移動を行う。

【0046】

植替えロボット１５は、基台６５と、旋回部６７と、アーム６９とを有する。基台６５は、例えば床や架台、壁、天井等に固定される。

【0047】

旋回部６７は、基台６５の上端部に、上下方向に略平行な回転軸心Ａｘ１まわりに旋回可能に支持されている。この旋回部６７は、基台６５との間の関節部に設けられたアクチュエータＡｃ１の駆動により、基台６５の上端部に対し、回転軸心Ａｘ１まわりに旋回駆動される。

【0048】

アーム６９は、旋回部６７の例えば一方側の側部に支持されている。このアーム６９は、下腕部７１と、上腕部７３と、手首部７５と、フランジ部７７とを有する。

【0049】

下腕部７１は、旋回部６７の一方側の側部に、回転軸心Ａｘ１に略垂直な回転軸心Ａｘ２まわりに旋回可能に支持されている。この下腕部７１は、旋回部６７との間の関節部に設けられたアクチュエータＡｃ２の駆動により、旋回部６７の一方側の側部に対し、回転軸心Ａｘ２まわりに旋回駆動される。

【0050】

上腕部７３は、下腕部７１の先端側に、回転軸心Ａｘ２に略平行な回転軸心Ａｘ３まわりに旋回可能且つ回転軸心Ａｘ３に略垂直な回転軸心Ａｘ４回りに回動可能に支持されている。この上腕部７３は、下腕部７１との間の関節部に設けられたアクチュエータＡｃ３の駆動により、下腕部７１の先端側に対し、回転軸心Ａｘ３まわりに旋回駆動される。また上腕部７３は、アクチュエータＡｃ３との間に設けられたアクチュエータＡｃ４の駆動により、下腕部７１の先端側に対し、回転軸心Ａｘ４まわりに回動駆動される。

【0051】

手首部７５は、上腕部７３の先端側に、回転軸心Ａｘ４に略垂直な回転軸心Ａｘ５まわりに旋回可能に支持されている。この手首部７５は、上腕部７３との間の関節部に設けられたアクチュエータＡｃ５の駆動により、上腕部７３の先端側に対し、回転軸心Ａｘ５まわりに旋回駆動される。

【0052】

フランジ部７７は、手首部７５の先端側に、回転軸心Ａｘ５に略垂直な回転軸心Ａｘ６まわりに回動可能に支持されている。このフランジ部７７は、手首部７５との間の関節部に設けられたアクチュエータＡｃ６の駆動により、手首部７５の先端側に対し、回転軸心Ａｘ６まわりに回動駆動される。

【0053】

ハンド６３は、フランジ部７７の先端に取り付けられており、フランジ部７７の回転軸心Ａｘ６まわりの回動と共に、回転軸心Ａｘ６まわりに回動する。このハンド６３は、互いに遠近する方向に動作可能な一対の把持部材６３ａ，６３ａを備えており、保持具５及びスペーサ５７，５９等を把持することを初めとして、各種の操作や作業をすることが可能である。

【0054】

以上の構成である植替えロボット１５は、６つのアクチュエータＡｃ１～Ａｃ６を備えた６つの関節部を有する６軸ロボットである。各関節部を駆動するアクチュエータＡｃ１～Ａｃ６は、例えばモータ、エンコーダ、減速機及びブレーキ等により構成されている。

【0055】

なお、上記では、アーム６９の長手方向（あるいは延在方向）に沿った回転軸心まわりの回転を「回動」と呼び、アーム６９の長手方向（あるいは延在方向）に略垂直な回転軸心まわりの回転を「旋回」と呼んで区別している。

【0056】

なお、植替えロボット１５を６軸以外（例えば５軸や７軸等）のロボットとしてもよい。また、水平多関節型やパラレルリンクロボット等、植替えロボット１５を垂直多関節型以外のロボットとしてもよい。さらに、汎用ロボット以外にも、例えば、ＸＹＺθ方向等に移動可能なアクチュエータを備えた植替え作業専用に設計された専用作業機等としてもよい。

【0057】

＜６．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、植物３を１株ずつ保持する保持具５と、複数の保持具５が配置されるプレート７と、複数のプレート７が載置される栽培棚９～１４と、栽培棚９～１４の外部に設置され、プレート７における保持具５の配置パターンを変更する植替えロボット１５と、プレート７を栽培棚９～１４から搬出し、植替えロボット１５により保持具５の配置パターンを変更されたプレート７を栽培棚９～１４に搬入するプレート搬送装置１７，１９，２１と、を有する。

【0058】

植物栽培システム１では、植物３を１株ずつ保持する複数の保持具５がプレート７に配置され、当該プレート７が栽培棚９～１４に載置されて植物３が栽培される。栽培棚９～１４で所定期間が経過したプレート７は、プレート搬送装置１７，１９，２１により栽培棚９～１４から搬出され、植替えロボット１５により保持具５の配置パターンを変更される。保持具５の配置パターンを変更されたプレート７は、プレート搬送装置１７，１９，２１により栽培棚９～１４に搬入される。このようにすることで、植物３の生育状況に応じて植物３の間隔（保持具５の間隔）を調整しながら植物３を栽培することができる。

【0059】

ここで、仮に栽培棚９～１４に複数のレールを固定的に設置し、それらのレールに沿って保持具５を移動させながら栽培するシステムの場合には、レールが固定的に設置されているため清掃や洗浄が難しく、衛生上の課題が生じる。

【0060】

これに対し、本実施形態では、保持具５の配置パターンを変更するためにプレート７が定期的に栽培棚９～１４から外部に搬出される。これにより、保持具５の配置パターンを変更するタイミングで、プレート７を新たなプレートに交換したり洗浄することが可能となる。したがって、衛生面を向上することができる。

【0061】

また、本実施形態では特に、植物栽培システム１は、栽培棚９～１４の長手方向における一方側に配置され、プレート７から植物３を収穫するための収穫作業室２９に運搬するための運搬エリア２７をさらに有し、植替えロボット１５は、栽培棚９～１４の長手方向における他方側に配置されている。

【0062】

これにより、植替えロボット１５による植替え作業が行われる植替エリア３１と、運搬エリア２７とを分離でき、両エリアが重複することを防止できる。したがって、植物３の植替えに関わる作業（栽培棚９～１４と植替えロボット１５との間のプレート７の運搬を含む）と、栽培棚９～１４と収穫作業室２９との間のプレート７の運搬作業とを、互いに干渉することなく円滑に行うことができる。

【0063】

また、本実施形態では特に、プレート搬送装置１７，１９，２１は、栽培棚９～１４に載置されたプレート７を栽培棚９～１４の短手方向に移動させて栽培棚９～１４から搬出し、当該搬出したプレート７を栽培棚９～１４の長手方向における他方側の植替えロボット１５に向けて搬送する。

【0064】

これにより、プレート７の栽培棚９～１４からの搬出と植替えロボット１５側への搬送とを自動化することができる。

【0065】

また、本実施形態では特に、プレート搬送装置１７，１９，２１は、植替えロボット１５により配置パターンの変更が行われたプレート７を栽培棚９～１４の長手方向における一方側に向けて搬送し、当該搬送したプレート７を栽培棚９～１４の短手方向に移動させて栽培棚９～１４に搬入する。

【0066】

これにより、植替えロボット１５により配置パターンの変更が行われたプレート７を栽培棚９～１４の所定の区画５１に戻すための搬送と栽培棚９～１４への搬入とを自動化することができる。

【0067】

また、本実施形態では特に、植物栽培システム１は、栽培棚９～１４の長手方向における一方側に配置され、プレート７を積載して栽培棚９～１４と収穫作業室２９との間を移動する無人搬送車２３をさらに有する。

【0068】

これにより、栽培棚９～１４から搬出されたプレート７の収穫作業室２９への移動を自動化することができる。また、プレート７を無人搬送車２３により運搬することで、例えばコンベア等の搬送装置を設置する場合に比べて、植物栽培システム１を省スペース化できる。

【0069】

また、本実施形態では特に、プレート搬送装置１７，１９，２１は、栽培棚９～１４に載置されたプレート７を栽培棚９～１４の短手方向に移動させて栽培棚９～１４から搬出し、当該搬出したプレート７を長手方向における一方側に向けて搬送して無人搬送車２３に積載する。

【0070】

これにより、プレート７の栽培棚９～１４からの搬出と無人搬送車２３への搬送及び積載を自動化することができる。

【0071】

また、本実施形態では特に、植物栽培システム１は、プレート搬送装置１７，１９，２１をそれぞれ間に挟むように配置された２つの栽培棚を１組として、栽培棚９，１０と栽培棚１１，１２と栽培棚１３，１４の３組の栽培棚を有する。

【0072】

これにより、１つのプレート搬送装置で両側の２つの栽培棚のプレート７を搬送することが可能となる。したがって、プレート搬送装置の設置数を削減でき、省スペース化及びコストを削減できる。

【0073】

また、本実施形態では特に、各栽培棚９～１４は、複数の区画５１に区分けされており、プレート搬送装置１７，１９，２１は、植物３の生育段階に基づいて設定された搬送ルートに沿ってプレート７を所定の区画５１から別の区画５１に移動する。

【0074】

これにより、各栽培棚９～１４における植物３の生育段階に応じたプレート７の区画から区画への移動を自動化することができる。

【0075】

また、本実施形態では特に、植物栽培システム１は、プレート７の下部に設置され、培養液を貯留するトレイ５５をさらに有する。

【0076】

これにより、プレート７と培養液を貯留したトレイ５５を１つのユニットとして、当該ユニット単位で植物３を移動、搬送することができる。また、保持具５の配置パターンを変更するためにプレート７とトレイ５５を合わせて栽培棚から外部に搬出することで、保持具５の配置パターンを変更するタイミングで、プレート７とトレイ５５を培養液ごと交換したり、洗浄することができる。したがって、衛生面を向上することができる。

【0077】

＜７．変形例＞
なお、開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

【0078】

例えば以上では、植物３が葉物野菜である場合を一例として説明したが、植物３は、それ以外の食用植物や、花その他の観賞用植物等でもよい。

【0079】

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。

【0080】

また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさ、形状、位置等が「同一」「同じ」「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」「同じ」「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」「実質的に同じ」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。

【0081】

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。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】

【0082】

１ 植物栽培システム
３ 植物
５ 保持具
７ プレート
９ 栽培棚
１０ 栽培棚
１１ 栽培棚
１２ 栽培棚
１３ 栽培棚
１４ 栽培棚
１５ 植替えロボット（自動機）
１７ プレート搬送装置
１９ プレート搬送装置
２１ プレート搬送装置
２３ 無人搬送車（移動体）
２７ 運搬エリア
２９ 収穫作業室（収穫エリア）
５１ 区画
５５ トレイ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】