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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-09-03
(54)【発明の名称】植物生育管理システムおよび方法
(51)【国際特許分類】
A01G 9/12 20060101AFI20240827BHJP
A01G 7/00 20060101ALI20240827BHJP
B25J 5/00 20060101ALN20240827BHJP
【ＦＩ】
A01G9/12 Z
A01G7/00 603
B25J5/00 A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024505017
(86)(22)【出願日】2022-08-01
(85)【翻訳文提出日】2024-03-13
(86)【国際出願番号】 IL2022050829
(87)【国際公開番号】W WO2023012788
(87)【国際公開日】2023-02-09
(31)【優先権主張番号】285260
(32)【優先日】2021-08-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IL
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】519388594
【氏名又は名称】アルッガ エー．アイ．ファーミング リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110001302
【氏名又は名称】弁理士法人北青山インターナショナル
(72)【発明者】
【氏名】ゲルトナー，イド
(72)【発明者】
【氏名】オル－チェン，ヨアヴ
(72)【発明者】
【氏名】ロテム，ナダヴ
(72)【発明者】
【氏名】ブレヒャー，ガリ
【テーマコード（参考）】
2B023
3C707
【Ｆターム（参考）】
2B023AF10
3C707AS14
3C707AS22
3C707CS08
3C707CT04
3C707KS31
3C707KS36
3C707KT01
3C707MT06
3C707WA16
(57)【要約】
植物の管理／処理システムが開示され、これはケーブル上に配置された懸架器具に近づいたり離れたりするように、その長手方向軸に沿って往復移動するように構成された少なくとも１つのロボットアームシステムと、少なくとも１つのロボットアームに結合され、そのグリップフィンガの間で懸架器具の１つを把持し操作して、懸架器具に結合された植物の吊り下げ高さ、またはケーブルに沿った懸架器具の位置の少なくとも１つを調整するように構成されたマニピュレータと、少なくとも１つのロボットアームに結合され、ケーブルに吊り下げられた懸架器具の１つの位置を検出し、少なくとも１つのロボットアームが長手方向軸に沿って往復運動して懸架器具を把持し、それを操作するための信号／データを生成するように構成された、少なくとも１つの感知ユニットとを具える。
【選択図】図２
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
植物管理および／または処理システムにおいて、ロボットアームをその長手方向軸に沿ってケーブル上に配置された懸架器具に近づけたり離したり往復移動させるように構成された少なくとも１つのロボットアームシステムであって、前記ロボットアームの長手方向軸は、少なくとも１つのロボットアームにかかる重力の方向に対してほぼ垂直であり、前記懸架器具の各々は、当該懸架器具に連結された少なくとも１つの植物を支持する、少なくとも１つのロボットアームシステムと、
前記少なくとも１つのロボットアームに結合され、前記懸架器具の１つをそのグリップフィンガの間に受け入れて固定し、前記懸架器具に連結された植物の吊り下げ高さ、または前記懸架器具の前記ケーブルに沿った位置の少なくとも１つを調整するために操作するように構成されたマニピュレータと、
その視野が前記マニピュレータによる前記懸架器具の操作に影響されないように前記少なくとも１つのロボットアームに結合された少なくとも１つの感知ユニットであって、前記ケーブルから吊り下げられた前記懸架器具の１つの位置を検出し、前記少なくとも１つのロボットアームを前記長手方向軸に沿って往復運動させて前記懸架器具を把持し操作させるための信号／データを生成するように構成された、前記少なくとも１つの感知ユニットとを具えることを特徴とするシステム。
【請求項2】
前記マニピュレータが、撚り紐／ワイヤの自由端に連結された植物の吊り下げ高さを調整するために、前記懸架器具の一部に巻かれた撚り紐／ワイヤの一部を解放するか、解放された撚り紐／ワイヤの一部を巻き取るように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記少なくとも１つのロボットアームの高さを制御するように構成された調節可能なマストを含み、前記システムが、前記調節可能なマストによって前記少なくとも１つのロボットアームを上昇させて、前記懸架器具を前記ケーブルから取り外すように構成されている、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項4】
各ロボットアームシステムが、その上をスライド運動するようにそれぞれの水平レールに結合されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項5】
各ロボットアームシステムが、その上をスライド運動するようにそれぞれの垂直レールに結合されている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項6】
前記システムの２つの対向する側のそれぞれの２本の異なるケーブル上に配置された懸架器具を同時に操作するように構成された２つのロボットアームシステムを含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項7】
前記少なくとも１つのロボットアームにヨー回転運動を加えるように構成されたアーム回転ユニットを含む、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項8】
前記少なくとも１つのロボットアームシステムを制御可能に昇降させるように構成されたハサミ式昇降機構を含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項9】
前記少なくとも１つのロボットアームを前記ケーブルと実質的に平行に移動させるように構成された可動プラットフォームを含む、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項10】
アクチュエータおよび／またはケーブルから偶発的に切り離された植物および／または懸架器具をキャッチするように構成されたキャッチャーアセンブリを含む、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項11】
前記キャッチャーアセンブリと植物および／または懸架器具との係合を検知するように構成された検知装置を備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項12】
前記ロボットアームシステムに結合され、前記ロボットアームシステムのマニピュレータによって操作される懸架器具によって支持される植物の少なくとも一部の重量を示す測定信号／データを生成するように構成された計量機構を含む、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項13】
前記少なくとも１つの感知ユニットによって生成された信号／データを受信し、可動プラットフォームを減速または停止させ、および前記懸架器具を操作するための制御信号を応答的に生成するように構成され動作可能な制御ユニットを含む、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項14】
前記ロボットアームシステムに結合され、前記懸架器具に連結された植物またはその一部の重量を示す荷重／重量データ／信号を生成するように構成された計量機構を含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項15】
前記制御ユニットが、操作される懸架器具に支持される植物の重量データ／信号を収集、処理、および／または監視し、それによって成長異常が判定された場合に警告を発するように構成され動作可能である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項16】
前記マニピュレータからの前記懸架器具の脱落事故を検出するように構成された１以上のセンサを含む、請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項17】
前記制御ユニットは、前記マニピュレータからの前記懸架器具の脱落事故の検出時に前記システムを停止させるように構成されている、請求項１６に記載のシステム。
【請求項18】
前記制御ユニットは、前記計量機構からの荷重／重量データ／信号が前記ロボットアーム上の植物の重量を示しているときに、前記懸架器具を操作するように構成されている、請求項１３乃至１７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項19】
前記少なくとも１つのロボットアームに結合された補助アームを含み、前記補助アームは、前記ケーブルに接触し、前記少なくとも１つのロボットアームを少なくとも部分的に前記ケーブル上に支持するように構成されている、請求項１乃至１８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項20】
前記補助アームが少なくとも１つのロボットアームにヒンジ結合されている、請求項１９に記載のシステム。
【請求項21】
前記補助アームが、前記補助アームを前記少なくとも１つのロボットアームの方へ引っ張るように構成された弾性要素によって前記少なくとも１つのロボットアームに結合されている、請求項２０に記載のシステム。
【請求項22】
前記補助アームが、前記懸架器具が前記少なくとも１つのロボットアームによって操作されるときに、前記ケーブル上の連続的な接触を維持するように構成された伸縮可能な要素を含む、請求項１９乃至２１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項23】
前記少なくとも１つの感知ユニットが、前記補助アームに設けられ、前記懸架器具の１つへの近接または接触を示す近接センサおよび／または触覚センサを含む、請求項１９乃至２２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項24】
前記グリップフィンガの少なくとも１つは、前記検出された懸架器具の一部を受け入れるように構成された凹部を具え、それによって前記マニピュレータによって前記懸架器具を把持して固定する、請求項１乃至２３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項25】
前記グリップフィンガの少なくとも１つは、前記検出された懸架器具の一部を受け入れるように構成された１以上の突起を具え、それによって前記マニピュレータによって前記懸架器具を把持して固定する、請求項１乃至２４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項26】
前記グリップフィンガは、検出された懸架器具の一部を受け入れ、それによって前記マニピュレータによって前記懸架器具を把持し固定するように構成された相補的なオス／メス型の把持要素を含む、請求項１乃至２５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項27】
前記アクチュエータが、前記懸架器具のループに挿入するために移動制御可能なロックピンを含む、請求項１乃至２６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項28】
前記マニピュレータが、前記懸架器具を中に受け入れ、前記ロックピンの通路上にそのループが配置されたことを示すように構成された１以上のセンサを含む、請求項２７に記載のシステム。
【請求項29】
前記マニピュレータが、前記懸架器具の上部を前方に押し、前記ロックピンを中心に前記懸架器具を回転させるように構成された制御可能な可動の固定要素を含む、請求項２７または２８に記載のシステム。
【請求項30】
前記可動の固定要素によって引き起こされる前記懸架器具の下部の動きを止めるように構成された当接構造を含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項31】
自動化された植物管理および／または処理の方法であって、少なくとも１つのロボットアームに結合された少なくとも１つの感知ユニットにより、ケーブルから吊り下げられた懸架器具の位置を検出するステップと、
前記ロボットアームの長手方向軸に沿って、非把持状態のマニピュレータを前記懸架器具に向かって移動させるステップであって、前記懸架器具は、前記懸架器具に連結された少なくとも１つの植物を支持しており、前記ロボットアームの長手方向軸は、前記少なくとも１つのロボットアームにかかる重力の方向に対してほぼ垂直である、ステップと、
前記懸架器具を前記マニピュレータのグリップフィンガ間に受け入れ、前記マニピュレータを、前記懸架器具が前記グリップフィンガ間に固定される把持状態へと変更するステップと、
前記懸架器具に連結された植物の吊り下げ高さ、または前記ケーブルに沿った前記懸架器具の位置の少なくとも一方を調整するために、前記マニピュレータによって前記懸架器具を操作するステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項32】
前記マニピュレータによって前記懸架器具を操作するステップが、前記少なくとも１つの植物の吊り下げ高さを調節するために、前記懸架器具の一部に巻かれた撚り紐／ワイヤの一部を解放すること、または解放された撚り紐／ワイヤの一部を巻き取るステップを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項33】
少なくとも１つのロボットアームによって操作される懸架器具によって支持される植物の各々についての重量測定データ／信号を受信するステップを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項34】
前記マニピュレータの高さを調整するステップを含み、前記懸架器具を操作するステップが、前記ケーブルから前記懸架器具を取り外すために前記マニピュレータを上昇させるステップを含む、請求項３１乃至３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項35】
前記懸架器具を操作するステップが、前記懸架器具を前記ケーブルに沿って予め定められた距離だけ変位させるステップを含む、請求項３１乃至３４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項36】
前記マニピュレータからの前記懸架器具の偶発的な解放を検出するステップを含む、請求項３１乃至３５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項37】
前記マニピュレータからの前記懸架器具の偶発的な解放の検出に応答して、すべての操作を停止するステップ、および／または、警報を発するステップを含む、請求項３６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、一般に農業用自動化システムに関し、より具体的には、植物の様々な生長管理および／または処理作業を行うためのロボットアームシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【0002】
農業用ロボットは、さまざまな方法で農家の生産量を増加させている。ドローンから自律走行トラクター、ロボットアームに至るまで、この技術は多くの革新的な用途に展開されている。これらのロボットは、農家にとって時間がかかり反復的で退屈な作業を自動化することで、農家は全体的な生産収量の向上にもっと集中できるようになる。農業分野で最も一般的なロボットの中には、収穫や摘果、雑草駆除、自律型草刈り、剪定、播種、散布、間伐、また選別や梱包などに使用されるものがある。
【0003】
収穫と摘果は、ロボットが達成できる精度とスピードにより収穫量を向上させ、作物が畑に放置されることによる無駄を減らすことができるため、農業における最も人気のあるロボットアプリケーションの１つである。ただし、農業業界では、生産収量を向上させるためにロボットによる自動化を導入している革新的な方法が他にも数多くある。
【0004】
植物の生育管理プロセスは、金属部品をピッキングして組立ラインに配置するのとは大きく異なる。農業用ロボットアームは、動的な環境でも柔軟性があり、処理中の植物にダメージを与えないような正確さが求められる。例えば、ロボットアームは多くの障害物がある環境を移動して、唐辛子を繊細に掴んで置かなければならない。
【0005】
レイヤリング／レベリングは農業ではごく一般的な作業であり、植物の頭が一定の高さに達したときに行われる。例えば、大規模な栽培施設では、植物（例えば、トマト、キュウリなど）を吊り、支持し、断続的または定期的に下げるために、特別に設計されたフック（本明細書では懸架器具とも呼ばれる）が用いられる。このレイヤリング／レベリングフックは、上側フックと下側フック、これらフック間の中央糸巻き部分、その上に巻いた撚り紐を有する両側フック装置であるが、他の構成を同様に用いることができる。レイヤリング／レベリングフックは、そのフックの１つによってトレリスケーブルに取り付けられ、撚り紐の自由端を植物の一部に繋げて植物を支持する。植物が成長すると、植物による上部への水の分配を緩和し、熟した果実の収穫を容易にするために、巻かれた撚り紐の一部をレイヤリング／レベリングフックから解放して植物を下げる。
【0006】
一般に、この下降は、作業者がフックを掴んで持ち上げ、上側フックをトレリスケーブルから外し、レイヤリング／レベリングフフックを１８０°回転させ、レイヤリング／レベリングフフックを一定距離（例えば１０～３０ｃｍ程度）横方向にずらし、そしてトレリスケーブルに戻すという手順で行われる。レイヤリング／レベリングフックを１８０°回転させると、下側フックが上側フックになり、その逆も同様となる。この手順では、フックを半回転させた長さ、例えば２０ｃｍほど植物が下がる。植物は通常、１週間に２０ｃｍほど成長するので、植物の成長速度に合わせて１週間に１回の頻度で下げる必要がある。さらに、下げることで、収穫者が熟した果実を収穫するために必要な植物の下部に簡単に手が届くようになる。
【0007】
このレイヤリング／レベリング作業では、１ヘクタール当たり約２万株の植物を、毎週１株に数秒を費やすとすると、レイヤリング／レベリング作業にかかるコストは、１ヘクタール当たり約１０００ドル／月となり得る。また、農業従事者の数が限られていることも、関連する課題の一つである。適切な人間の労働力が不足すると、日常的なレイヤリング／レベリング作業が立ち行かず、植物の品質が低下し、トレリスケーブルに植物を固定して時々適切な高さに下げなければ植物は曲がったり折れたりする場合があり、また、作業員が果実に手を伸ばすのが困難であれば、落下や収量の低下を引き起こす可能性がある。したがって、手作業への依存を減らし、これらの作業を自動化することが極めて重要である。
【0008】
特許文献から知られている農業自動化ソリューションのいくつかを以下に簡単に説明する。
米国特許公開第２０１５／１７３２９７号には、植物の作物を選択的に収穫する装置が記載されている。この装置はピッキング装置を含み得る。ピッキング装置は中心軸を中心に回転可能であり得る。ピッキング装置は、それぞれ間隔をあけて中心軸から放射状に延び、それぞれが作物の異なる個体をピッキングするように構成された複数のグリッパを含み得る。複数のグリッパの各々は、開位置と閉位置の間で調節可能である。複数のグリッパの各々は、個々の作物の周囲で開くように開位置に構成することができる。複数のグリッパの各々は、ピッキング装置が中心軸を中心に回転されたときに、個々の作物を確実に保持するために閉位置に構成されてもよい。
米国特許公開第２０１５／１７３２９７号には、植物の作物を選択的に収穫する装置が記載されている。この装置はピッキング装置を含み得る。ピッキング装置は中心軸を中心に回転可能であり得る。ピッキング装置は、それぞれ間隔をあけて中心軸から放射状に延び、それぞれが作物の異なる個体をピッキングするように構成された複数のグリッパを含み得る。複数のグリッパの各々は、開位置と閉位置の間で調節可能である。複数のグリッパの各々は、個々の作物の周囲で開くように開位置に構成することができる。複数のグリッパの各々は、ピッキング装置が中心軸を中心に回転されたときに、個々の作物を確実に保持するために閉位置に構成されてもよい。
【0009】
米国特許公開第２０１５／１４２２５０号は、植えられた作物の列の間をセルフナビゲートしながら、農業エリアの季節中の管理タスクを選択的に実行するための自律車両プラットフォームおよびシステムを記載している。自律車両プラットフォームは、２列に植えられた作物の間の空間に挿入可能な幅寸法の車両ベースを有し、この車両ベースは、農地内における選択的施肥、成長ゾーンのマッピング、被覆作物の播種を含む様々なタスクを実行するように構成された季節中のタスク管理構造を有する。
【0010】
米国特許公開第２００８／０４６１３０号明細書は、複数の装備（implements）を搭載した装備キャディと、細長い搬送構造体と、細長い搬送構造体に沿って移動可能なフィールドロボットとを含む、農業分野で使用するための農業自動化システムを記載している。フィールドロボットは、細長い搬送構造体に沿った移動とは異なる少なくとも１つの方向に移動可能なアームを含む。フィールドロボットは、ツールやセンサなどの少なくとも１つの選択された装備にアームを連結するための装備キャディとインターフェースする。
【0011】
欧州特許公開第３，７１４，６８２は、ハイワイヤフックを再配置するための把持装置を開示しており、これはロープに巻き付けるための対向する一対のループと、懸架ワイヤにハイワイヤフックを吊り下げるための、それぞれのフックがそれぞれのループの近傍に位置する一対の懸架フックとを具え、それによって、ハイワイヤフックは、懸架フックの一方で懸架ワイヤにハイワイヤフックを吊り下げることによって、園芸においてハイワイヤ作物を支持するように構成されており、ループに巻かれたロープがハイワイヤ作物の終端を支持し、把持装置が、突起を含む把持機構と、把持機構に結合されたロボットアームと、ロボットアームに作動的に結合された処理ユニットとを具え、処理ユニットは、ハイワイヤフックを再配置するために、突起をループの１つに挿入するようにロボットアームを作動させる。
【発明の概要】
【0012】
当技術分野では、例えば、比較的重い植物に対する植物のレイヤリング／レベリングなどの効率的な生育管理タスクのために構成され、同時に、農業エリア／施設で動作できるような適切な比較的コンパクトな寸法／サイズを有する自動化システムが必要とされている。本出願は、このようなタスクを効率的に行うように構成された農業用自動化植物生育管理／処理システムおよび技術を提供する。ある広範な態様では、植物の一部が吊り下げられている懸架器具（本明細書ではレイヤリング／レベリングフックとも呼ばれる）を操作して、トレリスケーブルに対して植物の吊り下げ部分を下降および／または変位させるように構成されたロボットアームシステムが提供される。ロボットアームシステムは、ケーブルに沿って移動し、トレリスケーブルから吊り下げられた懸架器具を識別し、植物の少なくとも一部を下降させ、または上昇させ、および／または変位させるために懸架器具をトレリスケーブルから取り外すように構成されている。したがって、いくつかの実施形態では、ロボットアームシステムは、特定された懸架器具に接近するためにトレリスケーブルに向かって、またはトレリスケーブルから離れるように往復移動し、植物の少なくとも一部を降下させ、および／またはトレリスケーブルに沿って懸架器具の位置を変位させるために、トレリスケーブルから取り外せるように構成される。
【0013】
いくつかの実施形態では、懸架器具は、その自由端で植物の一部に接続された、巻かれた撚り紐／ワイヤを有する一種のレイヤリング／レベリングダブルフック器具である。このような実施形態では、ロボットアームシステムは、吊り下げられた植物部分を下降させるために、巻かれた撚り紐／ワイヤの一部を解放するように構成されている。この目的のために、ロボットアームシステムは、いくつかの実施形態において、懸架器具を把持し、懸架器具を１８０°回転させることによって巻かれた撚り紐／ワイヤの一部を解放するように構成された回転可能なグリッパを含む。さらに、トレリスケーブルから懸架器具を取り外すために、いくつかの実施形態では、システムはさらに、トレリスケーブルに対してロボットアームシステムの上昇または下降を制御するように構成されている。
【0014】
あるいは、他の可能な実施形態において、ロボットアームシステムは、特定された懸架器具に接近するためにトレリスケーブルに向かって、またはトレリスケーブルから離れるように往復移動し、植物の少なくとも一部を上昇させ、および／またはトレリスケーブルに沿って懸架器具の位置を変位させるために、トレリスケーブルから懸架器具を取り外すように構成される。このような可能な実施形態では、ロボットアームシステムは、吊り下げられた植物の部分を上昇させるために、解放された撚り紐／ワイヤの一部を巻き取るように構成される。同様に、ロボットアームシステムの回転可能なグリッパは、懸架器具を１８０°逆回転させることによって、懸架器具を把持し、解放された撚り紐／ワイヤの一部をその上に巻き取るように構成することができる。
【0015】
トレリスケーブルに沿って懸架器具を変位させるために、いくつかの実施形態では、ロボットアームシステムは、グリッパ／マニピュレータをその回転軸を中心に回転運動させるようにさらに構成されている。このようにして、懸架器具が識別されるたびにロボットアームシステムの動きを止め、ロボットアームを識別された懸架器具の方へ移動させてグリッパと係合させ、グリッパで懸架器具を把持し、ロボットアームをわずかに上昇させて懸架器具の上側フックをトレリスケーブルから取り外し、そして、懸架器具がグリッパによって１８０°回転されて、巻かれた撚り紐の一部を解放した（または、解放された撚り紐の一部を巻いた）後に、ロボットアームは、その回転軸を中心に回転されて、把持された懸架器具をトレリスケーブルに沿って定められた距離だけ変位させることができる。
【0016】
いくつかの実施形態では、ロボットアームシステムは、把持された懸架器具をトレリスケーブルに沿って規定された距離だけ変位させるために、（懸架器具を保持している）ロボットアームが実質的に水平（すなわち、地面に平行）かつトレリスケーブルに垂直に維持した状態で、トレリスケーブルに沿って移動させることができる。
【0017】
次に、ロボットアームは、懸架器具の現在の上側フック（以前は下側フック）がトレリスケーブルの上方に位置するまでロボットアームをトレリスケーブルの方へ移動させ、ロボットアームを下降させてレイヤリング／レベリング懸架器具／フックに対する把持を解放して、レイヤリング／レベリング懸架器具／フックを現在の上側フックによってトレリスケーブルに戻すことにより、懸架器具を戻してトレリスケーブルから吊り下げることができる。
【0018】
比較的重い植物（例えば、典型的なトマトの株は約１０Ｋｇの重量がある）のレイヤリング／レベリングを実行するためには、そのような比較的高重量を持ち上げることができる適切なロボットアームが必要である。しかし、このような高重量のペイロードを対象としたロボットアームは高価であり、通常、農業環境に適合させるには大きすぎて扱いにくい一方、小型のロボットアームやコボット（Cobots）では、このような高重量のペイロードを扱うには限界がある。
【0019】
一般に、ロボットアームのペイロードの限界は、先端から最も遠い関節（通常はグリッパ）が適用できる最大トルクによって決まる。ロボットアームのグリッパに力が作用すると、対応するトルクが一番遠い関節に発生する。さらに、大きなペイロードの処理や持ち上げを目的としたロボットアームは、関節モータを駆動するのに大電流が必要となるため、高電力が必要となり、そのすべてがロボットのコストにつながる。例えば、温室内の典型的なライン幅の場合、ロボットアームの中央にアクチュエータを配置し、植物の重量を約１０Ｋｇと仮定すると、持ち上げるのに必要なトルクは約６０Ｎｍである。
【0020】
アクチュエータの最大トルクに由来する制限を克服するために、本明細書に開示される実施形態では以下の構成が企図される。
・タスクを実行するロボットアームの重量支持要素は、ペイロードとその動作中に作用する曲げ力に耐えることができる剛性ビームとして構成される。
・システム構造に作用する応力を低減するために、ロボットアームは、レイヤリング／レベリング懸架器具／フックを持ち上げているときにトレリスケーブルに寄りかかるように構成することができ、それによって動作中にトレリスケーブルでロボットアームを支持することができる。
・グリップフィンガは、以下の少なくとも１つの把持方法を実施するように構成することができる。
・主たる把持方法として利用可能なオス／メス型グリッピング。ここで、懸架器具／フックはグリップフィンガ間に捕捉／把持され、したがって、懸架器具／フックが滑り落ちることがないように、二次的／付加的な方法として利用可能なグリッピングのための摩擦力が利用される。
・閉じること、例えば、懸架器具／フックのスリップを防止するように構成された、パターン化された取り付け／把持面を利用する。
・強制閉鎖、すなわち摩擦力を利用した閉鎖を主な把持方法として使用し、形（例えば、パターン付きアタッチメント）による閉鎖を懸架器具／フックが滑り落ちることがないようにする二次的／付加的な方法として使用することができ、例えばグリッパの「フィンガ」間で懸架器具／フックを締め付けて、摩擦が滑りを防ぐようにする（ゴムを使用すると増大できる）。
・タスクを実行するロボットアームの重量支持要素は、ペイロードとその動作中に作用する曲げ力に耐えることができる剛性ビームとして構成される。
・システム構造に作用する応力を低減するために、ロボットアームは、レイヤリング／レベリング懸架器具／フックを持ち上げているときにトレリスケーブルに寄りかかるように構成することができ、それによって動作中にトレリスケーブルでロボットアームを支持することができる。
・グリップフィンガは、以下の少なくとも１つの把持方法を実施するように構成することができる。
・主たる把持方法として利用可能なオス／メス型グリッピング。ここで、懸架器具／フックはグリップフィンガ間に捕捉／把持され、したがって、懸架器具／フックが滑り落ちることがないように、二次的／付加的な方法として利用可能なグリッピングのための摩擦力が利用される。
・閉じること、例えば、懸架器具／フックのスリップを防止するように構成された、パターン化された取り付け／把持面を利用する。
・強制閉鎖、すなわち摩擦力を利用した閉鎖を主な把持方法として使用し、形（例えば、パターン付きアタッチメント）による閉鎖を懸架器具／フックが滑り落ちることがないようにする二次的／付加的な方法として使用することができ、例えばグリッパの「フィンガ」間で懸架器具／フックを締め付けて、摩擦が滑りを防ぐようにする（ゴムを使用すると増大できる）。
【0021】
本明細書で開示する実施形態では、これらの把持方法の任意の組み合わせを実施することができる。
【0022】
前述のように、コボットや小型ロボットアームに使用される回転ジョイントは、限られたトルクレベルしか提供できず、その結果、可搬重量も限られる。本明細書で開示される実施形態は、植物の重量（例えば、１０Ｋｇ）を持ち上げて保持することができる伸縮マストまたは一種のハサミ式昇降（リフト）機構を利用し、これは他の農業作業（例えば、受粉）に利用することができる。ロボットアームは、スクリュ駆動のベースレールを利用して十分な垂直力を提供し、モータのデューティ／負荷サイクルを低減するセルフロックオプションを利用することができる。このように、ロボットアームシステムの設計は、植物の重量がロボットアームの垂直自由度（いくつかの実施形態ではスクリュベースのアクチュエータ）によってのみ支えられるようにする必要がある。提案された設計により、意図された以外の作動が、植物の重量に対して、それに垂直な方向にしか生じないことが保証される。同様に、可能な実施形態では、トレリスケーブルに向かう／離れるロボットアームの往復運動に空気圧リニアアクチュエータが用いられる。
【0023】
ある態様では、本明細書に開示された主題は自動化された植物管理および／または処理システムに関する。このシステムは、少なくとも１つのロボットアームシステムであって、そのロボットアームをその長手方向軸に沿って、ケーブル上に配置された懸架器具に対して往復移動させるように構成され、各懸架器具は、懸架器具に結合された少なくとも１つの植物を支持する、少なくとも１つのロボットアームシステムと、当該少なくとも１つのロボットアームに結合され、そのグリップフィンガ間に前記懸架器具の１つを受け入れて固定し、前記懸架器具に結合された植物の吊り下げ高さ、または前記ケーブルに沿った前記懸架器具の位置の少なくとも１つを調整するように構成されたマニピュレータ／グリッパと、前記マニピュレータによる前記懸架器具の操作によってその視野が影響を受けないように、前記少なくとも１つのロボットアームに結合された少なくとも１つの感知ユニットとを含む。少なくとも１つの感知ユニットは、ケーブルから吊り下げられた懸架器具の１つの位置を検出し、少なくとも１つのロボットアームに前記長手方向軸に沿って往復運動させて懸架器具を把持し操作するための信号／データを生成するように構成される。
【0024】
ロボットアームの長手方向軸は、いくつかの実施形態では、少なくとも１つのロボットアームが受ける重力の方向に対して垂直で、実質的に水平（すなわち、地面に平行）であり、すなわち、ロボットアームの長手方向軸は実質的に水平／地面に平行である。マニピュレータ／グリッパのグリップフィンガの少なくとも１つは、グリップフィンガ間に懸架器具を捕捉し固定するために、ロボットアームの長手方向軸に対して実質的に垂直に移動するように構成することができる。
【0025】
任意で、ただしいくつかの実施形態では好適には、懸架器具のそれぞれは、巻かれた撚り紐／ワイヤを含む。このようにして、それぞれの植物は、巻かれた撚り紐／ワイヤの自由端でそれぞれの懸架器具に結合することができる。グリッパは、それぞれの植物の吊り下げ高さを調整するために、巻かれた撚り紐／ワイヤの一部を解放するように、または解放された撚り紐／ワイヤの一部を巻き取るように構成され得る。システムは、いくつかの実施形態では、グリッパを回転させるように構成されたグリッパ回転ユニットを具える。グリッパは、検出された懸架器具を把持し、グリッパ回転ユニットによって回転させ、巻かれたワイヤ／撚り紐の一部を解放するか、解放されたワイヤ／撚り紐の一部を巻き取るように構成することができる。
【0026】
いくつかの実施形態では、各ロボットアームシステムは、それぞれの水平レールにその上をスライド運動するように結合されている。代替的または追加的に、各ロボットアームシステムは、それぞれの垂直レールにその上をスライド運動するように結合されている。このシステムは、いくつかの実施形態では、当該システムの対向する２つの側のそれぞれの２つの異なるケーブル上に配置された懸架器具を同時に操作するように構成された２つのロボットアームシステムを具える。
【0027】
システムは、いくつかの実施形態では、ロボットアームの高さを制御するための調節可能なマスト、またはハサミ式昇降機構を具える。したがって、懸架器具の操作は、調節可能なマストによってロボットアームを上昇させるか、懸架器具の上側フックをケーブルから切り離すためのハサミ式昇降機構によって行うことができる。この目的のために、調節可能なマストに伸縮式マスト装置を設けることができる。いくつかの実施形態では、アクチュエータを用いて、調節可能なマストの長手方向軸に実質的に垂直に、懸架器具に対する少なくとも１つのロボットアームの往復運動を制御可能に生じさせる。
【0028】
システムは、少なくとも１つのロボットアームにヨー回転運動を加えるように構成されたアーム回転ユニットを含み得る。したがって、懸架器具の操作は、懸架器具をケーブルから取り外し、アーム回転ユニットで少なくとも１つのロボットアームを回転させ、懸架器具をケーブル上で以前の位置からある距離だけ離すことを含むことができる。
【0029】
いくつかの実施形態では、システムは、少なくとも１つのロボットアームをケーブルと実質的に平行に移動させるための可動プラットフォームを含む。したがって、懸架器具の操作は、可動プラットフォームをケーブルに沿って適宜移動させることにより、懸架器具をケーブルに沿って所定の距離変位させることを含み得る。少なくとも１つの感知ユニットによって生成された信号／データを、可動プラットフォームの動きを減速および／または停止させるために使用することができる。
【0030】
いくつかの実施形態では、システムは、アクチュエータおよび／またはケーブルから誤って切り離された植物および／または懸架器具をキャッチするように構成されたキャッチャーアセンブリを含む。このシステムは、キャッチャーアセンブリと植物および／または懸架器具との係合を検知するように構成された感知装置をさらに含み得る。可能な実施形態では、ロボットアームシステムに結合され、懸架器具に結合された植物またはその一部の重量を示す荷重／重量データ／信号を生成するように構成された計量機構を含む。この計量機構は、ロボットアームシステムのマニピュレータによって操作される懸架器具によって支持される植物の少なくとも一部の重量を示す測定信号／データを生成するために使用することができる。それに応じて制御ユニットは、ロボットアームシステムおよび／またはそのマニピュレータ／グリッパによって懸架器具が操作する植物の重量データ／信号を収集し、処理し、および／または監視し、それによって成長異常が判定された場合に警告を発するように構成され、動作可能であり得る。
【0031】
システムは、いくつかの実施形態では、マニピュレータからの懸架器具の偶発的な解放を検出するように構成された１以上のセンサを含む。制御ユニットは、マニピュレータから懸架器具が外れた事故を検出すると、システムを停止するように構成することができる。任意で、しかしいくつかの実施形態において好ましくは、制御ユニットは、計量機構からの荷重／重量データ／信号がロボットアーム上の植物の重量を示しているときはいつでも、懸架器具を操作するように構成される。
【0032】
システムは、いくつかの実施形態では、少なくとも１つの感知ユニットによって生成された信号／データを受信し、それに応じて可動プラットフォームを減速または停止させ、懸架器具を操作するための制御信号を生成するように構成され動作可能な制御ユニットを含む。少なくとも１つの感知ユニットは、ケーブル上の少なくとも１つの懸架器具の位置を示す画像データ／信号を生成するように構成されたイメージャを含み得る。制御ユニットは、イメージャによって生成された画像データ／信号を処理および分析し、それに基づいて、検出された懸架器具を操作するための制御信号を生成するように構成され動作可能であり得る。任意で、しかしいくつかの実施形態において好ましくは、少なくとも１つの感知ユニットは、少なくとも１つのロボットアームが懸架器具の１つに近接していること、および／または接触していることを示す信号／データを生成するように構成された、近接センサおよび／または接触センサおよび／または光学／イメージャセンサを具える。
【0033】
いくつかの実施形態では、補助アームを、１以上のロボットアームに結合することができる。補助アームは、ケーブルに接触し、少なくとも１つのロボットアームを少なくとも部分的にケーブル上に支持するように構成され得る。補助アームは、少なくとも１つのロボットアームにヒンジ結合することができる。補助アームは、補助アームを少なくとも１つのロボットアームに向かって引っ張るように構成された弾性要素によって、少なくとも１つのロボットアームにさらに結合されてもよい。任意で、補助アームは、懸架器具が少なくとも１つのロボットアームによって操作されるときに、ケーブル上に連続的な接触を維持するように構成された伸縮自在の部品を具える。可能な実施形態では、少なくとも１つの感知ユニットは、懸架器具の１つへの近接または接触を示すために補助アームに設けられた、近接および／または触覚および／または光学／イメージャセンサを具える。
【0034】
グリッパは、懸架器具を把持するように構成された少なくとも２つのグリップフィンガを利用することができる。任意で、グリップフィンガの少なくとも１つは、検出された懸架器具を把持または解放するために、他のグリップフィンガに対して移動制御可能である。グリップフィンガの少なくとも１つは、検出された懸架器具の一部を受容するように構成された凹部を有し、それによってグリッパで懸架器具を把持し固定することができる。いくつかの実施形態では、グリップフィンガの少なくとも１つは、検出された懸架器具の一部を受容するように構成された１つまたは複数の突起を有し、それによってグリッパで懸架器具を把持し固定する。グリップフィンガは、検出された懸架器具の一部を受け入れるように構成された相補的なオス／メス型把持要素を有し、それによってグリッパで懸架器具を把持し固定するようにしてもよい。
【0035】
アクチュエータは、いくつかの実施形態では、懸架器具のループに挿入するために移動制御可能なロックピンを具える。マニピュレータは、懸架器具の受け入れや、ロックピンの通路上のループの配置を示すように構成された１つ以上のセンサを含むことができる。マニピュレータは、可能な実施形態では、懸架器具の上部を前方に押してロックピンを中心に回転させるように構成された移動制御可能な可動固定要素を具える。システムは、可動固定要素に起因する懸架器具下部の動きを止めるように構成された当接構造を含むことができる。
【0036】
本明細書で開示される主題の別の態様は、自動化された植物管理および／または処理のための方法に関する。この方法は、少なくとも１つのロボットアームに結合された少なくとも１つの感知ユニットによって、ケーブルから吊り下げられた懸架器具の位置を検出するステップと、前記ロボットアームの長手方向軸（例えば、前記長手方向軸は、前記少なくとも１つのロボットアームにかかる重力の方向に対して実質的に垂直である）に沿ってグリッパ装置を非グリップ状態で前記懸架器具に向かって移動させるステップであって、ここで前記懸架器具は、前記懸架器具に結合された少なくとも１つの植物を支持している、ステップと、前記懸架器具をマニピュレータのグリップフィンガ間に受け入れ、前記グリッパ装置をグリップ状態に変更するステップであって、これは例えば前記グリッパ装置の少なくとも１つのグリップフィンガを、前記ロボットアームの前記長手方向軸に対して実質的に垂直に動かすことにより、例えば前記懸架器具をその中に保持し固定することによる、ステップと、前記グリッパ装置により前記懸架器具を操作して、前記懸架器具に結合された植物の吊り下げ高さ、または前記ケーブルに沿った前記懸架器具の位置の少なくとも１つを調整するステップとを含む。
【0037】
グリッパによる懸架器具の操作は、少なくとも１つの植物の吊り下げ高さを調整するために、懸架器具の一部に巻かれた撚り紐／ワイヤの一部を解放するステップ、または解放された撚り紐／ワイヤの一部を巻き取るステップを含み得る。懸架器具の操作は、グリッパ装置によって懸架器具を回転させるステップを含み得る。
【0038】
この方法は、グリッパの高さを調整するステップを含み得る。懸架器具の操作は、懸架器具をケーブルから取り外すためにグリッパを上昇させるステップを含み得る。懸架器具の操作は、いくつかの実施形態では、懸架器具をケーブルに沿って所定の距離変位させるステップを含む。
【0039】
本方法は、いくつかの実施形態では、ケーブル上に配置された１つまたは複数の更なる懸架器具を検出し操作するために、グリッパ装置をケーブルに沿って移動させるステップを含む。可能な実施形態では、本方法は、少なくとも１つの感知ユニットから信号／データを受信して処理するステップと、信号／データが懸架器具に接近していることを示す場合に、懸架器具を操作するためにグリッパ装置の移動を応答的に減速または停止するステップとを含む。
【0040】
本方法は、少なくとも１つのロボットアームによって操作される懸架器具に支持される植物の各々について、重量測定データ／信号を受信するステップを含み得る。本方法は、可能な実施形態では、マニピュレータからの懸架器具の偶発的な解放を検出するステップを含む。任意で、マニピュレータからの懸架器具の偶発的な解放の検知に応答して、システムのすべての動作が停止され、および／または警告が発せられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0041】
本明細書で開示される主題をよりよく理解し、実際にどのように実施され得るかを例示するために、添付の図面を参照しながら、非限定的な例としてのみ実施形態を説明する。
【図1】図１Ａおよび図１Ｂは、いくつかの可能な実施形態によるロボットアームシステムを概略的に示す図であり、図１Ａはロボットアームの全体図であり、図１Ｂは可動プラットフォームに担持されるロボットアームシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0042】
本発明の様々な実施形態を、図面を参照しながら以下に説明するが、これらはあらゆる観点において例示に過ぎず、いかなる形でも限定ではないとみなされるべきである。これらの実施形態の簡潔な説明を提供するために、実際の実装のすべての特徴が明細書に記載されているわけではない。図面に示す要素は、必ずしも縮尺通りではなく、また正しい比例関係にあるわけではなく、これらは重要ではない。その代わりに、当業者がその原理を理解すれば、その発明を作成し使用できるように、発明の原理を明確に説明することに重点が置かれている。本発明は、本明細書に記載された本質的な特徴から逸脱することなく、他の具体的な形態および実施形態で提供されてもよい。
【0043】
図１Ａに、いくつかの可能な実施形態による農業用自動植物生育管理／処置システム１００を概略的に示す。システム１００は、「農業エリア」における植物の生育管理（例えば、レイヤリング／レベリング）に関連する様々なタスクを実行するように構成され得る。本明細書において、「農業エリア」という用語は、農地や、農業用ハウス、温室などの植物栽培施設を含めて広く解釈されるべきものである。
【0044】
図示のように、植物Ｐの一部は、巻かれたワイヤ／ケーブル／撚り紐／スプール４７によって、この非限定的な図では、ダブルフックのレイヤリング／レベリング構造／装置である懸架器具１５に取り付けられている。懸架器具１５は、その上側フック１５ｔによってケーブル１４（典型的にはトレリスケーブル）から吊り下げられており、一方、その下側フック１５ｂは緩んだ状態に維持され、その結果、植物Ｐは、植物Ｐを地面（図３の７３）から一定の高さで維持／保持および支持する巻かれた撚り紐／ワイヤを介して、懸架器具１５によってケーブル１４から吊り下げられる。通常、このようなケーブル１４は、その上に配置された懸架器具１５のような複数の懸架器具を有するが、理解を容易にするため、図１Ａではこのような器具１５を１つだけ示す。
【0045】
図示のように、植物Ｐは、懸架器具１５に吊り下げ用の撚り紐／ワイヤ４７を介して取り付けられており、これは典型的には、懸架器具１５の中央部分に巻かれ、植物Ｐの少なくとも一部に連結されており、したがって、図４を参照してさらに後述するように、植物Ｐを地面（７３）から一定の吊り下げ高さで支持することができる。実際には、植物は吊り下げ用の撚り紐／ワイヤ４７に全長に沿って巻きつけられるか、クリップ留めされる。
【0046】
システム１００は、それぞれの懸架器具１５によって植物Ｐが吊り下げられているケーブル１４と実質的に平行に（沿って）移動できるロボットアーム１３を含む。より具体的には、ロボットアーム１３は、ロボットアーム１３の長手方向軸が実質的に水平（すなわち、地面７３に平行）かつケーブル１４に対して実質的に垂直になるように、ケーブル１４に沿って規定された経路／軸に沿って移動制御することができる（ｇ１）。
【0047】
ロボットアーム１３はまた、懸架器具１５および／またはケーブル１４に対して往復移動し（ｇ４）、すなわち、ロボットアーム１３の長手方向軸１３ｘに沿って、ケーブル１４に向かうかケーブル１４から離れるように移動し、それによって、懸架器具１５を操作するためにロボットアーム１３が懸架器具１５に到達できるように構成されている。この目的のために、ロボットアーム１３は、ロボットアーム１３の、ケーブルに向かう、およびケーブル１４から離れる往復運動を可能にするように適合されたアクチュエータ１３ａ（例えば、ねじ駆動ベースレール、電気リニアアクチュエータ、空気圧アクチュエータなどのリニアアクチュエータ）と関連付けられるか、アクチュエータ１３ａに結合され得る。アクチュエータ１３ａはさらに、ロボットアーム１３が懸架器具１５を操作できるように、そこに加えられるトルク（例えば、約４０～６０Ｎｍ）に耐えられるように適合されている。
【0048】
ロボットアームの可搬重量の限界、すなわちロボットアームが持ち上げることができる重量は、一般的にロボットアームの先端から最も遠い関節によって決まることに留意する必要がある。具体的には、システム１００では、ロボットアーム１３が懸架器具１５を操作する際、ロボットアーム１３の先端／端部（遠位端）に力が作用する。この力は、懸架器具１５が一般に担持しているペイロードの重量、すなわち植物Ｐの重量に比例する。ロボットアーム１３に作用する間、この力はアクチュエータ１３ａに対応するトルクを加え、本明細書に開示する実施形態では、これは関節機構を利用せず、リニアまたは空気圧アクチュエータを利用する。
【0049】
例えば、典型的なトマトの株の重量は約１０Ｋｇで、アクチュエータ１３ａには約４５～６５Ｎｍのトルクがかかる。したがって、図示された実施形態では、アクチュエータ１３ａによって影響される往復運動は、吊り下げられた植物によって加えられる重力の方向に対して実質的に垂直であり、それによって、グリップ端（１３ｇ）に作用する実質的な負荷の下でロボットアーム１３の比較的大きな伸長が可能である。こうすることで、ロボットアームは比較的大きなトルクに耐えることができ、ロボットアーム１３を作動させて、比較的低い電力要求で懸架器具を操作することが可能になる。
【0050】
システム１００はまた、ロボットアーム１３に結合／取り付けられた少なくとも１つの感知ユニットＳ（例えば、カメラ／イメージャ、近接センサ、触覚センサなど、またはそれらの任意の組み合わせ）を含む。感知ユニットＳは、ロボットアーム１３がケーブル１４と実質的に平行に／ケーブル１４に沿って移動する際に、ケーブル１４から吊り下げられた懸架器具１５の位置を検知するように構成されている。ケーブル１４上のある懸架器具１５を検知すると、感知ユニットＳは、ロボットアーム１３を検知された懸架器具１５の前で停止させ、懸架器具１５に対して往復移動させて操作させるための信号／データを生成する。
【0051】
システム１００はまた、ロボットアーム１３に回転可能に取り付け／結合されたグリッパ／マニピュレータ１３ｇを含み、それによってロボットアーム１３は懸架器具１５を操作する。特に、グリッパ１３ｇは、地面（７３）に対する植物Ｐの吊り下げ高さ、および／またはケーブル１４に沿った懸架器具１５の位置を調整／変更するために、ケーブル１４から吊り下げられた懸架器具１５の１つ（検出されたもの）を操作するように構成されている。
【0052】
この特定の非限定的な例では、システム１００は、特定の単一列の植物Ｐに関連するケーブル１４に沿って移動／動作する（ｇ１）。しかし、農地／温室は、多くの列の植物と、各列の植物に対応する別個のケーブルを含み得ることに留意すべきである。本明細書で開示するシステム１００は、このような列の間、すなわち、ロボットの両側にある２本のケーブル間を移動するように構成することができる。具体的には、ケーブル１４の終端に達すると、システムは次の列へと進む。このため、いくつかの実施形態では、感知ユニットＳは、システム１００がケーブル１４の端に達したときを判断するために、ケーブル１４を検知するように構成されている。したがって、システム１００がケーブル１４の端に到達すると、次の植物の列で動作するために移動することができる。
【0053】
図１０Ａを参照すると、いくつかの可能な実施形態による、植物の生育を管理／処理するためのプロセス２００の一般化されたフローチャートを示す。プロセス２００は、ロボットアームシステムをケーブルに沿って、それぞれの懸架器具によって植物が吊り下げられているケーブルと平行（Ｓ１）に移動させるステップを含む。上述したように、ロボットアームシステム（１００）は、懸架器具（１５）に対して（近づいたり離れたりする）往復移動制御可能である。
【0054】
プロセス２００はさらに、ロボットアームがケーブルに実質的に平行に／沿って移動する際に、ケーブル（１４）から吊り下げられている懸架器具のうちの１つの位置を検出するステップ（Ｓ２）と、ロボットアームを懸架器具に対して往復運動させて操作させるための信号／データを生成するステップ（Ｓ３）とを含む。ロボットアームがケーブルの端に到達すると（Ｓ４）、次の列の植物に移動することができるが（Ｓ５）、そうでなくケーブルの端に到達していない場合は、ケーブルに沿って移動し続け（Ｓ１）、吊り下げられたさらなる懸架器具を操作する（もしあれば／検出された場合）。
【0055】
図１Ｂを参照すると、いくつかの可能な実施形態による農業用自動植物生育管理システム１０が概略的に示されている。システム１０は、ケーブル１４（例えば、トレリスケーブル）と実質的に平行な経路／トレイル（またはレール）１６に沿って移動するように構成され動作可能な自律可動プラットフォーム１１を含む。ケーブル１４には、ケーブル１４に沿って配置された複数の懸架器具１５が取り付けられている。各懸架器具１５は、対応する懸架器具１５を介してケーブル１４から吊り下げられる対応する植物（図示せず）に関連付けられ得る。自律可動プラットフォーム１１は、植えられた作物の典型的な２つの列の間を移動できるような寸法に作られている。特に、ケーブル１４に向かう／離れるロボットアーム１３の直線動作は、その動作が隣接して配置された／平行なケーブル（図示せず）から吊り下げられた植物に干渉／害さないことを保証する。
【0056】
自律可動プラットフォーム１１は、ベースプラットフォーム１１ｃと、ベースプラットフォーム１１ｃに動作可能に連結された複数の地面係合ホイール１１ｗとを具え得る。地面係合ホイール１１ｗは、自律可動プラットフォーム１１が、異なる耕作方法（例えば、不耕起、低耕起、帯状耕起、および従来の耕起）によって生じる様々な表面状態にわたって、および異なる作物タイプの異なる土壌タイプで、効果的に動作できるようにする様々なタイプの車輪を含むことができる。いくつかの実施形態では、地面係合ホイール１１ｗは、地面（７３）、またはケーブル１４に沿って通るレール（例えば、パイプレール）システムに直接係合するように構成されている。
【0057】
自律可動プラットフォーム１１は、ベースプラットフォーム１１ｃに固定的に結合され、少なくとも１つの地面係合ホイール１１ｗに動作可能に結合された少なくとも１つのパワートレイン／ユニット１１ｐを有し得る。一実施形態では、ディーゼルまたはガソリンを燃料とするエンジンをパワートレインの主動力源とすることができる。別の実施形態では、バッテリおよび／または電力網をパワートレインの主電源とすることができる。さらに別の実施形態では、従来のエンジンをバッテリと組み合わせ、ハイブリッド動力システムを構築することができる。
【0058】
自律可動プラットフォーム１１はまた動力ユニット１１ｐに結合された制御システム／ユニット１７を含み得る。制御ユニット１７は、図３を参照して以下にさらに詳しく説明するように、自律可動プラットフォーム１１を操作するように構成され動作可能である。
システム１０は、ロボットアーム１３を含み、このロボットアームは、自律可動プラットフォーム１１によってケーブル１４と実質的に平行に／ケーブル１４に沿って移動され、ケーブル１４から複数の植物が懸架器具１５によって吊り下げられる。前述のように、ロボットアーム１３は、ケーブル１４に配置された懸架器具１５に対して制御可能に往復移動し、懸架器具１５を操作して植物の一部の吊り下げ高さを調整し、および／またはケーブル１４に沿って移動させるように構成されている。
システム１０は、ロボットアーム１３を含み、このロボットアームは、自律可動プラットフォーム１１によってケーブル１４と実質的に平行に／ケーブル１４に沿って移動され、ケーブル１４から複数の植物が懸架器具１５によって吊り下げられる。前述のように、ロボットアーム１３は、ケーブル１４に配置された懸架器具１５に対して制御可能に往復移動し、懸架器具１５を操作して植物の一部の吊り下げ高さを調整し、および／またはケーブル１４に沿って移動させるように構成されている。
【0059】
ロボットアーム１３は、調節可能なマストユニット１２（例えば、伸縮マスト）に回転可能に結合され、調節可能なマストユニット１２の軸に実質的に垂直な平面内で回転可能であり、したがって、ロボットアーム１３は調節可能なマストユニット１２の長軸を中心に／周りで回転可能である。調節可能なマストユニット１２は、自律可動プラットフォーム１１に固定的に取り付けられる。調節可能なマストユニット１２は、いくつかの実施形態では、ロボットアーム１３がケーブル１４から吊り下げられた懸架器具１５を操作できるように、ロボットアーム１３を地面（７３）からの所望の高さ、すなわち懸架器具１５の高さまで持ってくるように構成されており、この高さはケーブル１４の高さの変化によって変化し得る。
【0060】
この特定の非限定的な例では、ロボットアーム１３はアクチュエータ１３ａによって調節可能なマストユニット１２に結合されている。アクチュエータ１３ａは、調節可能なマストユニット１２の長手方向軸を中心にロボットアーム１３を回転させるための第１の回転ユニット（例えば、モータ軸）に取り付けることができる。
【0061】
図２を参照すると、ロボットアーム１３の拡大図を示す。図示されているように、ロボットアーム１３は、可能な実施形態では、調節可能なマストユニット１２に対して実質的に垂直な平面内、すなわち調節可能なマストユニット１２の細軸を中心に／周りでロボットアーム１３の回転を提供／可能にするように構成された第１の回転ユニット１３ｑ（例えば、回転ジョイント）を介して、調節可能なマストユニット１２（例えば、伸縮マスト）に取り付けられている。
【0062】
前述したように、ロボットアーム１３は、検出された懸架器具１５に対して往復運動し、懸架器具１５を操作するために懸架器具１５に到達するように構成されている。これは、回転ユニット１３ｑ上に配置され、そこに固定的／剛性的に取り付けられるアクチュエータ１３ａ（例えば、ネジ駆動ベースレール、電動リニア、空気圧など）によって達成される。このアクチュエータ１３ａは、懸架器具１５および／またはケーブル１４に近づいたり遠ざかるロボットアーム１３の往復運動を可能にする。
【0063】
ロボットアーム１３は、いくつかの実施形態では、それに結合され、ロボットアーム１３を前記ケーブルに実質的に平行に／沿って移動させながら、ケーブル１４から吊り下げられた懸架器具１５の位置を検出するように構成された感知ユニット２２を具える。感知ユニット２２は、ロボットアーム１３を懸架器具１５に対して往復運動させ、それを操作するために、ケーブル１４上の懸架器具１５を検出した際に信号／データを生成するように構成され得る。これらの信号／データは制御ユニット（１７）に伝達され、制御ユニットはこれらの信号を受信して処理し、以下にさらに説明するように、それに応じてロボットアーム１３を操作する。
【0064】
代替的または追加的に、ロボットアーム１３は、ロボットアーム１３を前記懸架器具１５に対して（向かって／離れて）往復運動させ、それを操作するための光学データ信号を生成する光学ユニット２１（例えば、イメージャ／カメラ）を含み得る。したがって、可能な実施形態では、懸架器具１５の検出は、ケーブル１４上の懸架器具１５の位置を特定するように構成された光学ユニット２１のみを使用して（例えば、画像処理技術を利用して）行われる。他の可能な実施形態では、懸架器具１５の検出は、懸架器具の存在を感知し、それを示すデータ／信号を生成するように構成された一種の近接（または触覚または光学／イメージャ）センサであり得る感知ユニット２２のみを使用して実施される。
【0065】
さらに他の可能な実施形態では、光学ユニット２１と感知ユニット２２の両方が、ケーブル１４上に配置された懸架器具１５の検知に使用される。例えば、限定しないが可能な実施形態では、光学ユニット２１は、その視野（ＦＯＶ）に懸架器具１５が入るたびに初期表示を生成し、ロボットアーム１３が懸架器具１５に近づいていることをシステムに知らせるのに利用され、ロボットアーム１３が懸架器具１５の近くに位置した（または接触した）ことを感知ユニット２２からの信号／データが示すまで、ケーブル１４に沿ったシステム１０の動きが減速されるべきである。この構成では、感知ユニット２２からの信号／データを使用して、ロボットアーム１３のグリッパ１３ｇが懸架器具１５の前に位置するまで、ケーブル１４に沿ったシステム１０の動きをさらに減速させ、最終的に停止させることができる。光学ユニット２１によって生成された信号／データを用いて、グリッパ１３ｇで把持するために、ロボットアーム１３を懸架器具１５に向けて誘導し、および／またはロボットアーム１３が搭載された調節可能なマストユニット１２によってロボットアーム１３の高さを調節することができる。
【0066】
さらに他の可能な実施形態では、感知ユニット２２は、懸架器具１５の近接を感知（または接触）するたびに、ロボットアーム１３が懸架器具１５に近づいており、光学ユニット２１からの信号／データが、ロボットアーム１３が懸架器具１５の前に位置して、ケーブル１５に沿ったシステム１０の動きを停止させるべきであることを示すまで、ケーブル１４に沿ったシステム１０の動きを減速させるべきであることをシステムに知らせるために初期表示を生成するために使用される。この構成では、感知ユニット２２からの信号／データを使用して、ロボットアーム１３のグリッパ１３ｇが懸架器具１５の前に位置するまで、ケーブル１４に沿ったシステム１０の動きをさらに減速させ、最終的に停止させることもできる。同様に、光学ユニット２１によって生成された更なる信号／データは、グリッパ１３ｇによって把持するためにロボットアーム１３を懸架器具１５に向けて誘導するため、および／または調整マストユニット１２によってロボットアーム１３の高さを調整するために使用することができる。
【0067】
前述のように、ロボットアーム１３は、一方の端部に回転自在に取り付けられたグリッパ１３ｇを具え、ケーブル１４上の懸架器具１５の１つを（検出されると）操作するように構成されている。グリッパ１３ｇは、第２の回転ユニット／アクチュエータ１３ｒを介してロボットアーム１３に結合／取り付けられており、この第２の回転ユニット／アクチュエータ１３ｒは、ロボットアーム１３に取り付けられ、グリッパ１３ｇを担持し、ロボットアーム１３の長軸に対してほぼ垂直な平面内でグリッパ１３ｇを回転させることができるように構成されている。すなわち、第２の回転ユニット／アクチュエータ１３ｒは、ロボットアーム１３の長軸１３ｘを中心に／周りでグリッパ１３ｇを回転させるように構成されている。
【0068】
本明細書に開示される実施形態では、回転ユニット／アクチュエータ１３ｒは、ロボットアーム１３の長軸１３ｘまたはロボットアーム１３の長軸１３ｘに実質的に平行な軸を中心に、グリッパ／マニピュレータ１３ｇを回転させるように構成される。任意で、しかしいくつかの実施形態では好ましくは、グリッパ／マニピュレータ１３ｇの回転軸とロボットアーム１３の長軸１３ｘは共に、地面（７３）およびケーブル（１４）に対して実質的に垂直な平面内にある。
【0069】
図６～図８、図９Ａおよび図９Ｂを参照して後述するように、グリッパ１３ｇは、爪状構造を形成するように構成され得る。グリッパ１３ｇは、懸架器具１５をそのグリップフィンガ／部材の間に受け入れて操作するように構成されている。このため、グリッパ１３ｇは動作時に、把持状態（閉状態）と非把持状態（開状態）との間で移行可能である。より具体的には、ケーブル１４上に配置された懸架器具１５を検出すると、グリッパ１３ｇはロボットアーム１３によって開いた状態で懸架器具１５に向かって動かされ、そのグリップフィンガ／部材間に懸架器具を受け入れる。懸架器具１５がグリップフィンガ／部材の間に入ると、グリッパ１３ｇは、懸架器具１５をそのグリップフィンガ／部材の間に固定的に把持するために閉状態に変更され、その操作が可能になる。
【0070】
図３を参照すると、いくつかの可能な実施形態による農業用自動化植物生育管理／処置システム１０の制御スキームが概略的に示されている。システム１０は、感知ユニット２２、および／またはカメラ２１と信号／データ通信する制御システム（ＣＴＲＬ）１７を含み得る。制御システム１７は、感知ユニット２２からデータ／信号（ｓ２）を受信し、および／またはカメラ２１から光学データ／信号（ｓ１）を受信するように構成される。
【0071】
制御システム１７はまた、これらのデータ／信号を処理し、１以上のホイール１１ｗを回転させるエンジン１８（ｃ１）と、調節可能なマストユニット１２の高さひいてはそこに搭載されたロボットアーム１３の高さを調節させる昇降アクチュエータ１９（ｃ２）と、調節可能なマストユニット１２の長手方向軸を中心にロボットアーム１３を回転させるための第１の回転ユニット１３ｑ（ｃ３）と、グリッパ１３ｇをケーブル１４に対して前後に往復移動させるためのアクチュエータ１３ａ（ｃ４）と、グリッパ１３ｇを回転させ、それによって懸架器具１５’（図１、図２、および図４～図８では１５）を操作するための第２の回転ユニット／アクチュエータ１３ｒ（ｃ５）と、グリップフィンガ／部材を閉状態と開状態との間で変更するためのグリッパ１３ｇ（ｃ６）と、を動作／作動させるための制御信号ｃ１～ｃ６を生成するように構成されている。したがって、エンジン１８、昇降アクチュエータ１９、第１の回転ユニット１３ｑ、アクチュエータ１３ａ、第２の回転ユニット／アクチュエータ１３ｒ、およびグリッパ１３ｇは、制御システム１７からの制御信号ｃ１～ｃ６に応答する。
【0072】
システム１０は、システム１０の様々な部分の動作プロファイルによって定義される、ｇ１～ｇ６で示される複数の運動自由度を有する。より具体的には、システム１０は、自律可動プラットフォーム１１の自由度ｇ１、調節可能なマストユニット１２の自由度ｇ２、ロボットアーム１３の追加の３自由度ｇ３～ｇ５、およびグリッパ１３ｇのグリップフィンガ／部材の自由度ｇ６を有する。特に、動力ユニット１８は、システム１０がケーブル１４（ｇ１）と実質的に平行に／沿って移動できるように、自律可動プラットフォーム１１の地面係合ホイール１１ｗに機械的に結合されている。調節可能なマストユニット１２（例えば、伸縮マスト）は、自律可動プラットフォーム１１に取り付けられ、昇降アクチュエータ１９によって駆動され、調節可能なマストユニット１２がその高さを変化させること、すなわちその長軸（ｇ２）に沿って伸縮することが可能である。ロボットアーム１３は、調節可能なマストユニット１２に取り付けられ、第１の回転ユニット１３ｑ（例えば、回転ジョイント）によってそこに結合され、これにより、ロボットアーム１３が調節可能なマストユニット１２に対して実質的に垂直な平面内で回転することができ、その長軸（ｇ３）を中心に／周りで回転することができる。ロボットアーム１３はまた、アクチュエータ１３ａ（例えば、ねじ駆動式ベースレール、電気式リニア、空気圧式など）に連結されており、ケーブル１４に対して往復運動（ｇ４）、すなわち、ケーブル１４に向かって、およびケーブル１４から離れるように動くことができる。グリッパ１３ｇは、ロボットアーム１３に実質的に垂直な平面内で、ロボットアーム１３の長軸を中心に／周りで、グリッパ１３ｇの制御可能な回転を可能にするように構成された第２の回転ユニット／アクチュエータ１３ｒを介してロボットアーム１３に結合され／取り付けられる。
【0073】
いくつかの実施形態では、ロボットアーム１３は調節可能なマストユニット１２に固定的に取り付けられ、すなわち、ロボットアーム１３を調節可能なマストユニット１２に対して長軸を中心に／周りで回転させるための第１の回転ユニット１３ｑ（例えば、回転ジョイント）を使用することなく、調節可能なマストユニット１２に固定的に取り付けられる。このような実施形態では、懸架器具１５に対するグリッパ１３ｇの位置の調整は、自律可動プラットフォーム１１の移動（ｇ１）、調節可能なマストユニット１２によるロボットアーム１３の昇降（ｇ２）、及びロボットアーム１３の回転運動ｇ３を伴わない懸架器具１５に向かう／離れるロボットアーム１３の往復運動（ｇ４）によって達成される。
【0074】
これらの運動自由度ｇ１～ｇ６により、システム１０は植物生育管理／処理の様々な割り当て／タスク（例えば、レイヤリング／レベリング）を実行することができる。当業者には理解されるように、この構成は、システム１０に、他の可能な植物処理タスク（すべての植物および当該植物の様々な部分に到達する）をサポートするように適合させることができる一般的な自由度ｇ１、ｇ２およびｇ３を提供し、一方で自由度ｇ４、ｇ５およびｇ６は、より特定の植物処理タスク（例えば、受粉、収穫など）のために適合させることができる。したがって、このシステム１０の設計は、経済的に非常に効率的である。
【0075】
前述のように、グリッパ１３ｇはケーブル１４上の懸架器具を操作できるように構成されている。このような懸架器具の操作には、対応する懸架器具に取り付けられた特定の植物の吊り下げ高さを調整／変動させること、および／またはケーブル１４に沿って懸架器具を再配置することが含まれる。より具体的には、操作には、特に、懸架器具１５を把持するステップと、ケーブル１４から取り外すステップと、懸架器具を回転させて巻かれた撚り紐／ワイヤの一部を解放するステップと（または解放された撚り紐／ワイヤの一部を巻き取るステップと）、懸架器具１５をケーブル１４上の異なる／変位された（または同じ）場所に配置するステップとが含まれる。
【0076】
あるいは、図３に示されるように、可能な実施形態では、懸架器具１５’は、撚り紐／ワイヤ４７が巻かれたドラム１５ｐを有する一種のフック装置であり得る。このような実施形態では、グリッパ１３ｇは、懸架器具１５’を操作して、巻かれた撚り紐／ワイヤ４７のある所定の部分をドラム１５ｐから解放するように構成される。例えば、システム１０は、ストッパアーム１５ｑがドラム１５ｐとの係合を解除し、それによって、吊り下げられた植物（図示せず）によって加えられる重力によって、巻かれた撚り紐／ワイヤ４７の所定の部分の解放を引き起こすように構成することができる。あるいは、可能な実施形態では、グリッパ１３ｇは、巻かれた撚り紐／ワイヤ４７の所定の部分を解放するために、ドラム１５ｐを決められた方向に回転させるように構成される。同様に、グリッパ１３ｇは、解放された撚り紐／ワイヤ４７の所定の部分をドラム１５ｐに巻き戻すために、ドラム１５ｐを逆方向に回転させるように構成することができる。
【0077】
図３にも見られるように、可能な実施形態では、光学ユニット（イメージャ）２１およびロボットアーム１３の長軸１３ｘは、地面に対して実質的に垂直な平面、すなわちケーブル１４および／または可動プラットフォーム１１の移動方向ｇ１に対して実質的に垂直な平面内にある。この具体的かつ非限定的な例では、光学ユニット（イメージャ）２１は、マニピュレータ／グリッパ１３ｇとともにケーブル１４に向かって／ケーブル１４から離れる方向に往復運動するようにロボットアーム１３に取り付けられるが、同様に、ロボットアームシステム１３の往復運動の影響を受けないシステムの他の部分（例えば、アクチュエータ１３ａ）に取り付けられてもよい。
【0078】
一般的に、可能な実施形態では、光学ユニット（イメージャ）２１は、ロボットアーム１３の長軸１３ｘから一定の距離でロボットアーム１３に固定的に取り付けられる。任意だが、好ましくはいくつかの実施形態では、光学ユニット（イメージャ）２１の位置は、ロボットアーム１３の長軸１３ｘに対して固定され変化しないように維持され、それらの相対位置および角度は固定され既知であり、すなわち、可能な実施形態では、ロボットアーム１３の長軸１３ｘは必ずしも接地面７３に平行でなくてもよい。こうすることで、マニピュレータ／グリッパ１３ｇ、ケーブル１４、懸架器具１５／１５’上の光学ユニット（イメージャ）２１の視野（ＦＯＶ）は、システム１０の動作中、実質的に変化しないように維持される。
【0079】
図１０Ｂを参照すると、いくつかの可能な実施形態による植物の生育を管理するプロセス２１０の詳細なフローチャートが示されている。工程２１０は、ロボットアームシステム（１０）を、ケーブル（１４）に沿って、植物（Ｐ）がそれぞれの懸架器具（１５）によって吊り下げられているケーブルと平行（Ｑ１）に移動させることを含む。この方法はさらに、ケーブルに沿って懸架器具（Ｑ２）を検出することを含む。検出すると、ロボットアーム（１３）は懸架器具（１５）に向かって前進および／または上下に移動し（Ｑ３）、グリップフィンガ／部材を把持状態にセットすることにより、グリッパ（１３ｇ）が懸架器具を把持するように状態変更（Ｑ４）される。
【0080】
工程２１０はさらに、調節可能なマストユニット（１２）によってロボットアームを上昇させ（Ｑ５）、それによって懸架器具（１５）をケーブル（１４）から取り外し、ロボットアーム（１３）をケーブル（１４）から離して後方に移動させること（Ｑ６）を含む。工程２１０は、ロボットアームの長手方向軸を中心にグリッパ（１３ｇ）を選択された回転角度（例えば１８０゜、または１８０゜回転を数回）回転させることによって懸架器具を回転させ（Ｑ７）、それによって巻かれた（解放された）撚り紐／ワイヤ（４７）の一部を解放し（または巻き取り）、吊り下げられた植物（Ｐ）の高さを下げることをさらに含む。
【0081】
工程２１０は、ケーブル（１４）に沿って懸架器具（１５）を所定距離変位させるために、（懸架器具１５を保持しながら）ロボットアームを、ケーブルに沿ったロボットアームの通常の移動方向とはほぼ反対の方向に、またはケーブルに沿ったロボットアームの通常の移動方向に、調節可能なマストユニット（１２）の長手方向軸を中心に回転／操縦すること（Ｑ８）を更に含み得る。代替的に、しかしいくつかの実施形態において好ましくは、例えば、システム１０がｇ３の運動自由度なし、すなわち回転ユニット１３ｑなしで実装される場合に、工程２１０のステップＱ８は、ロボットアーム（１３）がケーブル（１４）に沿って懸架器具（１５）を保持しながら、ケーブルに沿ったロボットアームの通常の移動方向とほぼ反対の方向、またはケーブルに沿ったロボットアームの通常の移動方向に、ケーブル（１４）に沿って懸架器具（１５）を所定距離変位させるために、ケーブルと平行（ｇ１）にロボットアームシステム（１０）を移動させることを含み得る。
【0082】
工程２１０はさらに、ロボットアーム（１３）をケーブル（１４）に向かって前進させること（Ｑ９）と、調節可能なマストユニット（１２）によってロボットアームを下降させること（Ｑ１０）を含む。工程２１０は、ケーブル（１４）上の選択された位置で懸架器具（Ｑ１１）をケーブル上に解放することをさらに含み、前記選択された位置は、ケーブル（１４）に沿ったロボットアームの通常の移動方向とは反対の方向、またはケーブルに沿ったロボットアームの通常の移動方向に、懸架器具（１５）の以前の位置から変位している。工程２１０はさらに、ロボットアーム（１３）を後方に移動させること（Ｑ１２）、すなわちケーブルから離すことを含む。任意で、ステップＱ８でロボットアーム１３が調整可能マストの長手方向軸を中心に回転されている場合、ロボットアーム（１３）をケーブル（１４）に対して実質的に垂直な初期角度位を逆回転させる（破線のボックスＱ１３で示す任意ステップ）。
【0083】
次に、ロボットアーム（１３）がケーブル／植物の列の端に達した場合（Ｑ１４）、次の列に移動することができ（Ｑ１５）、そうでない場合は、そこから配置された（もしあれば／検出された）さらなる懸架器具（１５）を検出して操作するためにケーブルに沿って移動し続ける（Ｑ１）。
【0084】
一般に、農場および／または温室内の各ケーブル／トレリスケーブル（ケーブル１４など）には、ケーブルに沿って配置された対応する懸架器具（１５）によって多くの（数百の）植物が吊り下げられている。このような要件を満たすため、この種のケーブルは通常、そのような重量を支えることができる強靭なものであり、通常、数メートルごとに支持されている。したがって、ケーブルのこれらの物理的特性を利用して、システムのアクチュエータの少なくとも１つ、例えばアクチュエータ１３ａに誘導されるトルクを減少させることができる。
【0085】
これに関連して、図４および図５を参照すると、本開示のいくつかの他の可能な実施形態による農業用自動植物生育管理システム１０’が概略的に示されている。農業用自動植物生育管理システム１０’は、図１Ｂ～図３を参照して本書で上述したシステム１０と実質的に同様であり、したがって、システム１０および１０’で同一または類似の要素を指定するために同じ参照番号が使用される。
【0086】
農業用自動植物生育管理システム１０’において、ロボットアーム１３はさらに、ジョイント４３ａを介して回転可能に結合された補助アーム４３と、任意で、感知ユニット２２および／または光学ユニット２１に加えて、またはその代わりに、補助アーム４３に結合された感知ユニット４１とを具える。補助アーム４３は、ロボットアーム１３に対して前方かつ横方向にずれた位置、すなわちグリッパ１３ｇをわずかに前方に超えた位置で、かつケーブル１４に沿ったロボットアーム１３の移動方向とは反対方向に横方向にずれた位置で、ケーブル１４に寄りかかるように構成されている。補助アーム４３は、補助アーム４３に対してわずかに傾いておりケーブル１４と係合／相互作用する前方部分４３ｆを有し、ロボットアーム１３がケーブル１４に沿って移動する際、および懸架器具１５を操作している間、前方部分４３ｆがケーブル１４に支持されるようになっている。
【0087】
いくつかの可能な実施形態では、ジョイント４３ａはロボットアーム１３に直接結合され、補助アーム４３は、ロボットアーム１３が懸架器具１５を操作するために懸架器具１５に届くように懸架器具１５に対して往復移動（ｇ４）するとき、補助アーム４３がロボットアーム１３の移動に従って伸縮し、それによってケーブル１４との連続的な接触を維持するように、調節可能／伸縮可能なアームとして（すなわち、伸び縮み可能に）構成されている。
【0088】
この特定の非限定的な実施例では、ジョイント４３ａはロボットアーム１３のアクチュエータ１３ａに固定的に取り付けられており、ロボットアーム１３が懸架器具に向かって往復運動したり、懸架器具から離れたりするときに、補助アーム４３は実質的に静止したままである。ジョイント４３ａは、ジョイント４３ａによって画定されるロボットアーム１３の長軸に実質的に垂直な回転軸を中心として補助アーム４３が回転運動できるように適合されている。より具体的には、補助アーム４３は回転軸を中心に角方向／円周方向に移動可能であり、それによって補助アーム４３とロボットアーム１３の間の角度θが変化する。図５によく示されるように、そのような運動自由度がシステム１０に実装されている場合、補助アーム４３は、調節可能なマストユニット１２の長軸によって定義される回転軸（ｇ３）を中心に、ロボットアーム１３と一緒に回転することができる。
【0089】
幾つかの実施形態では、補助アーム４３は、ロボットアーム１３がケーブル１４に沿って移動／作動する際に、ロボットアーム１３の後ろに遅れ／追従し、それによってロボットアーム１３が懸架器具１５を操作する際に懸架器具１５との物理的接触が防止される。
運用時に、補助アーム４３の前方部分４３ｆは、植物生育管理システム１０’がケーブル１４に沿って動かされるときに、その感知ユニット２１、４１および／または２２のうちの１つまたは複数が、ロボットアームが懸架器具１５のうちの１つに近接位置し、検出された懸架器具１５の前にグリッパ１３ｇを位置させるためにケーブルに沿ったシステム１０の移動を減速および停止させるべきであることを示すまで、ケーブル１４上を、ケーブル１４に沿ってスライドする。感知ユニット４２と光学ユニット２１は、上述した検知および運動制御スキームのいずれかを実装するために使用することができる。
運用時に、補助アーム４３の前方部分４３ｆは、植物生育管理システム１０’がケーブル１４に沿って動かされるときに、その感知ユニット２１、４１および／または２２のうちの１つまたは複数が、ロボットアームが懸架器具１５のうちの１つに近接位置し、検出された懸架器具１５の前にグリッパ１３ｇを位置させるためにケーブルに沿ったシステム１０の移動を減速および停止させるべきであることを示すまで、ケーブル１４上を、ケーブル１４に沿ってスライドする。感知ユニット４２と光学ユニット２１は、上述した検知および運動制御スキームのいずれかを実装するために使用することができる。
【0090】
いくつかの実施形態では、補助アーム４３に結合された感知ユニット４１を用いて、グリッパ１３ｇに結合された感知ユニット２２の代わりに、またはそれに加えて、これらの検出および運動制御スキームを実装することもできる。あるいは、いくつかの実施形態では、補助アーム４３に結合された感知ユニット４１は、ロボットアーム１３が懸架器具１５の１つの近くに位置し、ケーブルに沿ったシステム１０の移動が減速または停止されるべきことを示す信号／データを生成するように構成された近接（または触覚または光学／イメージャ）センサである。光学ユニット２１からのデータ／信号は、グリッパ１３ｇを懸架器具１５の前に配置するために、ケーブル１４に沿ってシステム１０’の位置を調整するために使用することができる。
【0091】
ケーブル１４上の特定の懸架器具１５を検出すると、補助アーム４３がその前方部分４３ｆによってケーブル１４上を支持可能にスライドするため、ロボットアーム１３が、懸架器具１５を持ち上げてケーブル１４から取り外すために、懸架器具１５を把持するように作動する。ロボットアーム１３が懸架器具１５を持ち上げる際に、補助アーム４３がケーブル１４に寄りかかることで、吊り下げられている植物の荷重が、調節可能なマストユニット１２とケーブル１４によって支持される補助アーム４３との間で分割され、懸架器具１５の操作中に、アクチュエータ１３ａおよび第２の回転ユニット／アクチュエータ１３ｒに作用するトルクが減少する。
【0092】
ロボットアーム１３が調節可能なマストユニット１２によって上昇され、懸架器具１５をケーブル１４から切り離すと、補助アーム４３に力ｆ１がかかり、補助アーム４３がケーブル１４から切り離される場合があることを理解されたい。補助アーム４３がケーブル１４に接触した状態を維持するために、補助アーム４３とロボットアーム１３またはそのアクチュエータ１３ａは、弾性要素４４（例えば、バネ）によって動作可能に連結／接続されており、ロボットアーム１３は、弾性要素４４の張力に抗して補助アーム４３に向かって、または補助アーム４３から離れる方向に移動可能である。弾性要素４４は、力ｆ１の方向とは反対方向の成分を持つ「補償」力ｆ２を発生させる。これにより、補助アーム４３がケーブル１４に発生させる力が維持され、ロボットアーム１３が補助アーム４３に近づいたり遠ざかったりする際に、補助アーム４３がケーブル１４に寄りかかるようになる。
【0093】
弾性要素４４は、角度θが小さいとき、すなわちロボットアーム１３がその最大の所望の高さまで上昇し、したがってロボットアーム１３と補助アーム４３の間の角度θが小さくなっても、弾性要素４４が補助アーム４３をケーブル１４と接触した状態を維持するのに十分な力ｆ２を発揮するように構成され得る。任意で、ジョイント４３ａは、調節可能なマストユニット１２、または懸架器具１５を操作するときに前後に動かないロボットアーム１３の他の部分のいずれかに結合される。追加的または代替的に、補助アーム４３は、その前方部分４３ｆのケーブル１４上への連続的な接触を維持し、ケーブル１４によるロボットアーム１３に対する弦の力（string force）の作用および／またはシステムの損傷を防ぐために、その長さを操作可能に調節するように構成された伸縮可能な構成要素（図示せず）を含む。
【0094】
図４に示すように、植物Ｐは、懸架器具１５の中央部分１５ｓに巻かれたワイヤ／撚り紐４７を介して懸架器具１５に接続されている。図４の懸架器具１５は、上側フック１５ｔと、下側フック１５ｂと、上側フック１５ｔと下側フック１５ｂの間に位置するワイヤ／撚り紐巻き取り部１５ｓとを具える。懸架器具１５がロボットアーム１３によって操作され、１８０°の角度だけ回転されると、上側フック１５ｔが下側フック１５ｂになり（その逆も同様）、懸架器具１５から巻かれたワイヤ４７の追加部分が解放され、それによって地面に対する植物Ｐの高さが減少する。
【0095】
可能な実施形態では、ロボットアームシステム１０／１０’は、懸架器具１５を操作して、懸架器具１５から解放された撚り紐／ワイヤ４７の一部を巻き取り、それによって地面に対する植物Ｐの高さを上昇させように構成される。一般に、ワイヤ／撚り紐４７は、時計回りまたは反時計回りに懸架器具１５の巻き取り部１５ｓに巻かれており、制御ユニット１７は、光学ユニット２１から受信した画像データを処理して、撚り紐／ワイヤ４７が懸架器具１５の巻き取り部１５ｓ上に巻かれた様式に応じて、グリッパ１３ｇの回転方向（時計回りまたは反時計回り）を決定するように構成され得る。
【0096】
図５に示すように、補助アーム４３は、可能な実施形態では、その前方部分４３ｆを所定の水平距離（例えばｌ／２未満）に位置させるようにロボットアーム１３に対して角度付けられており、ここでｌ／２はロボットアームシステムによってケーブル１４上の各懸架器具１５に適用される水平方向変位（例えば２０ｃｍ未満であり、すなわちｌは約４０ｃｍである）であるので、懸架器具１５は、次の懸架器具により近い約２０ｃｍの距離に変位され、ここでｌは、ケーブル１４から吊り下げられた２つの連続する懸架器具１５間の平均距離である。このようにして、ロボットアーム１３を、先に変位させた懸架器具１５と次に変位させる懸架器具１５との間に配置し、補助アーム４３のためのスペースと、連続する懸架器具１５の間を移動して、次の懸架器具１５の位置を検出するための距離を残すことができる。
【0097】
さらに、補助アーム４３の形状は、いくつかの実施形態では、グリッパ１３ｇがケーブル１４から切り離された後、補助アーム４３にぶつかることなく懸架器具１５を回転させるのに十分な操作スペースを提供するように構成されている。
【0098】
本開示のいくつかの可能な実施形態によるグリッパアセンブリ１３ｇを概略的に示す図６を参照する。グリッパアセンブリ１３ｇは、間隔をあけて配置された一対のグリップフィンガ／部材６１および６２を含む。このように離間したグリップフィンガ／部材６１と６２の配置により、グリップフィンガ／グリップ部材６１、６２の間には、懸架器具１５を間に受け入れるための隙間ｇが画定される。グリップフィンガ／部材６１および６２（または一般にそれらの少なくとも１つ）は、懸架器具１５を捕捉／牽引／把持するために、グリップ部材６１および６２（またはそれらの少なくとも１つ）の一方を他方に向けて移動させることにより、グリッパ１３ｇの非把持状態と把持状態との間でシフト可能であり、グリップ部材６１および６２（またはそれらの少なくとも１つ）の一方を他方から離して移動させることにより、懸架器具を解放する。グリップ部材６１および６２（またはその少なくとも一方）の一方から他方への移動は、リニアアクチュエータ（図示せず）によって行うことができる。
【0099】
いくつかの実施形態では、グリッパ１３ｇのグリップフィンガ／部材６１、６２の一方または両方は、グリッパ１３ｇの開状態においてその間に開口角度を形成し、閉状態においてグリップフィンガ／部材６１、６２を平行な構造に（すなわち、一方が他方に対して相対的に）するように角運動するように構成される。
【0100】
図６に示すように、いくつかの実施形態では、グリップフィンガ／部材６２は、グリッパアセンブリ１３ｇに移動制御可能に取り付けられた保持部材６２ａに取り付け／結合されている。保持フィンガ／部材６２ａが、ロボットアーム１３の長軸に実質的に垂直な軸に沿って移動可能に構成されており、それによってグリッパアセンブリ１３ｇを開いた状態（非把持状態）と閉じた状態（把持状態）との間（またはその逆）で変化させるために、グリップ部材／フィンガ６２をグリップ部材／フィンガ６１に近づけたり遠ざけたりする。
【0101】
図６には図示しないが、任意に、そしていくつかの実施形態では好ましくは、グリップ部材／フィンガ６１はまた、両方のグリップ部材６１および６２が互いに近づいたり離れたりできるように、保持部材６２ａと同様である対応する保持部材に関連付けられ／それに取り付けられてもよい。
【0102】
図７～８および図９Ａ～９Ｂを参照すると、いくつかの可能な実施形態によるグリッパアセンブリ１３ｇの異なる構成が概略的に示されている。図７は、グリッパアセンブリ１３ｇの構成を示す図であり、グリッパ部材／フィンガ６１は、懸架器具１５の少なくとも一部が凹部６１ｇ内に収まるように、懸架器具１５をその中に受け入れるのに適合した所定のプロファイル／形状を有する凹部／リム／ソケット６１ｇを含む。
【0103】
より具体的には、グリッパアセンブリ１３ｇがその把持状態にあるとき、すなわち、グリップ部材／フィンガ６１および６２（またはそれらの少なくとも一方）が互いに向かって移動したとき、懸架器具１５は凹部／リム／ソケット６１ｇ内に受容されて、グリップ部材６１および６２の間に固定的に把持／捕捉され固定され、それにより、操作される間（例えば、ケーブルから持ち上げられ、および／または回転される間）、ずれる／滑り落ちるのが防止される。
【0104】
図８と図９は、懸架器具１５に対するグリッパの不正確な位置決めを許容するグリッパの設計を示しており、それによってシステム、すなわち制御ユニット１７および／またはセンサ／イメージャの検出要件が低減／緩和される。
【0105】
図８は、グリッパアセンブリ１３ｇのオス／メス構成を示す図であり、ここでグリッパ部材６１は、間隔をあけて配置された突起／フィンガ／ピン状部材６１ｐの配列（例えば、二次元アレイ）を含む。このような配置により、懸架器具１５は、突起／フィンガ／ピン状部材６１ｐの少なくとも一部の間に嵌め込んで固定することができる。
【0106】
もう一方のグリップ部材／フィンガ６２（図示せず）は、グリッパアセンブリ１３ｇが把持状態に変更されたときに、グリップフィンガ／部材６１のフィンガ／ピン状部材６１ｐがグリップフィンガ／部材６２の穴／ソケット内にぴったりと収まり、それによって懸架器具１５をその間に挟み込み／捕捉し、固定するように構成された相補的な穴／ソケットの対応する配置を有してもよい。
【0107】
図９Ａおよび図９Ｂは、グリップフィンガ／部材６１が、選択された体積形状（例えば、プリズム形状）を有する複数の突出要素９１をそれぞれ含むグリッパアセンブリ１３ｇの別のオス／メス構成を概略的に示す。グリッパアセンブリ１３ｇの把持状態において、懸架器具１５が突出要素９１の間に挟み込まれ／捕捉され、固定されるように、他方のグリップフィンガ／部材６２は、それぞれが対応する突出要素９１を受け入れるように適合された複数の相補的なソケット／キャビティ９２を含む。
【0108】
図１１Ａ～図１１Ｄは、いくつかの可能な実施形態による植物生育管理／処置システム４０を概略的に示す図である。システム４０は、図１～図１０を参照して本書で説明したシステム１０／１００で実行されるのとほぼ同じタスクを実行するように構成されているが、その構成の違いに由来していくつかの変更点がある。したがって、図１１Ａから図１１Ｄでは、本書で説明したように、同一または類似の機能および／または特徴を有する構成要素のいくつかを指定するために、同じ参照番号が使用されている。
【0109】
図１１Ａを参照すると、植物生育管理／処置システム４０は、そのロボットアームシステム１３を昇降させるためにハサミ式昇降機構４２を利用する。システム４０のロボットアームシステム１３の動きは異なるように構成され、いくつかの実施形態では昇降機構４２の長軸を中心とした回転は任意であり、この特定の実施例では全く必要なくなっている。代わりに、この特定の非限定的な例では、１以上のロボットアームシステム１３が、昇降機構４２の上端に取り付けられた支持プラットフォーム４５上に配置されている。１以上のロボットアームシステム１３のそれぞれは、それぞれの異なる（トレリス）ケーブル（１４）から吊り下げられた懸架器具（１５）を検出し、操作するように構成される。
【0110】
この構成では、システム４０が異なるケーブル（１４）に異なる高さや位置で吊り下げられた懸架器具（１５）を検出し操作できるようにするために、各ロボットアーム１３に運動自由度を追加する必要がある。本明細書で開示した他の実施形態と同様に、可動プラットフォーム１１が前後移動（ｆ１、例えばレールに沿って移動）可能に構成され、昇降機構４２は上下移動（ｆ２）可能に構成される。ただし、この特定の実施形態における昇降機構４２は異なる作動機構を利用しており、アクチュエータ４２ａは、それによって操作されるケーブル（１４）および／または懸架器具（１５）に対するロボットアーム１３の高さを調節するために、レール１１ｆ上でハサミ式昇降機のスライド端部４２ｓを動かす。
【0111】
図１１Ａの具体例では、２つのロボットアームシステム１３が支持プラットフォーム４５に取り付けられている。したがって、支持プラットフォーム４５は、それぞれの制御可能なアクチュエータ４５ａを使用して、ロボットアームシステム１３を水平スライド運動（ｆ４）させるように構成された２つのそれぞれの水平レール４６ｈを具える。いくつかの実施形態では、各ロボットアームシステム１３は、それぞれのアクチュエータ４６ｔを使用して、その上を垂直スライド運動（ｆ３）するように、垂直支持体４６ｖに取り付けられている。具体的には、各垂直支持体４６ｖは、スライド運動できるようにそれぞれの水平レール４６ｈに移動可能に取り付けられ、各ロボットアームシステム１３は、それぞれの垂直支持体４６ｖ上でスライド運動できるように移動可能に結合され得る。こうすることで、各ロボットアームシステム１３のｙ－ｚ平面内の空間位置を制御ユニット１７によって正確に制御することができる。
【0112】
いくつかの実施形態では、各ロボットアームシステム１３は、ロボットアームシステム１３のバランスをとるとともに、懸架器具が操作されるときに作用するモーメント（ｆ６）を実質的に打ち消す／最小化するように構成された、それぞれのバランスビーム４６ｂを具えてもよい。いくつかの実施形態では、バランスビーム４６ｂは、例えば、それぞれの１つまたは複数の支持ビーム（図示せず）を介して、その端部で支持プラットフォーム１５に機械的に結合される。したがって、垂直支持体４６ｖは、水平レール４６ｈとバランスビーム４６ｂに沿ってその先端がスライド運動するように構成され得る。
【0113】
次に図１１Ｂを参照すると、可能な実施形態において、各ロボットアームシステム１３は、それに機械的に結合された植物キャッチャーアセンブリ４８を含む。植物キャッチャーアセンブリ４８は、ロボットアームシステム１３が水平レール４６ｈに沿って摺動するときにｙ－ｚ平面内で動かされ、さらにロボットアーム１３がそのグリッパ／マニピュレータ１３ｇを懸架器具に向かって／離れて（ｆ５）往復移動させるときにロボットアーム１３のｘ軸／長軸に沿って動かされる。
【0114】
植物キャッチャーアセンブリ４８は、それぞれのロボットアーム１３のグリッパ／マニピュレータ１３ｇの下方および前方に配置された複数の捕捉フィンガ４８ｄを具える。この特定の非限定的な例では、捕捉フィンガ４８ｄは、ロボットアームシステム１３から下方に延びた「Ｕ」字型支持部４８ｕから前方に延在するロッド４８ｃから延びている。捕捉フィンガ４８ｄは、懸架器具（１５）へのグリップが不注意で失われると、ロボットアームシステム１３に操作されている懸架器具（１５）の植物をキャッチして保持するように構成され、それによって、不注意に放された懸架器具に連結された植物のダメージを防止する。
【0115】
可能な実施形態では、捕捉フィンガ４８ｄは、回転軸４８ｘを中心とした角運動のために「Ｕ」字形支持体４８ｕに回転可能に結合されたパーム構造４８ｂから前方および上方に延びる。図示のように、パーム構造４８ｂはさらに、「Ｕ」字型支持体４８ｕの側壁に固定的に取り付けられた連結ロッド４８ｒに連結されている。いくつかの実施形態では、パーム構造４８ｂは、懸架器具が不注意に解放されると、捕捉フィンガ４８ｄによる落下植物の捕捉を検出し、それを示す対応する警告信号／データを制御システム１７に発行するように構成された荷重センサ４８ｓを介して連結ロッド４８ｒに連結されている。明らかに、このキャッチャーアセンブリ４８は、ワイヤ／ケーブルおよび／または他の同様の障害物が、例えばシステム動作における予期せぬ干渉などに巻き込まれたときにも、同様に警告を発することができる。
【0116】
図１１Ｃは、支持プラットフォーム４５と、それに移動可能に結合されたロボットアームシステム１３の拡大図である。例示されるように、いくつかの実施形態では、空気圧アクチュエータ１３ａが、懸架器具（１５）に向かう／離れるようにグリッパ１３ｇを往復移動させるために使用される。この特定の非限定的な例では、グリッパ１３ｇとそのアクチュエータ１３ｒは、支持フレーム４９ｂに固定的に結合されている。この非限定的な例では、支持フレーム４９ｂはロボットアームシステム１３に固定的に結合された支持プレート４９に結合されているが、可能な実施形態では、支持フレーム４９ｂは同様にロボットアーム１３に直接取り付けられてもよい。
【0117】
ここに開示された前の実施形態と同様に、光学ユニット（イメージャ）２１が、マニピュレータ／グリッパ１３ｇの回転運動の影響を実質的に受けないロボットアームシステム１３の部分、例えばアクチュエータ１３ｒに取り付けられる。特に、本書に開示される実施形態では、光学ユニット（イメージャ）２１とロボットアーム１３の長手方向軸１３ｘは、地面に対して垂直な平面内、すなわちケーブル（１４）に対して実質的に垂直な平面内にある。ただし、上述したように、光学ユニット（イメージャ）２１とロボットアーム１３の長手方向軸１３ｘとの間の相対位置および角度が固定／既知かつ不変に維持される限り、ロボットアーム１３の長手方向軸１３ｘは必ずしも水平／地面と平行に維持される必要はない。
【0118】
図１１Ｄは、いくつかの可能な実施形態によるロボットアームシステム１３の拡大図であり、処理される植物を計量するために、ロボットアームシステム１３において計量機構が使用される。この実施形態では、支持フレーム４９ｂはピボット４９ｘによって支持プレート４９に可動に結合され、それによって支持フレーム４９ｂとそれに結合されたマニピュレータ／グリッパ１３ｇのその周囲での角度運動が可能になる。マニピュレータ／グリッパ１３ｇにかかる荷重を測定するために、支持フレーム４９ｂと支持プレート４９との間に１以上のセンサ要素４９ｓ（例えば、ゲージセンサ、荷重センサ、圧力センサなど）を設置することができる。また、支持フレーム４９ｂの上に（すなわち、処理される植物にかかる重力とは反対方向に）反力を加えるために、１つ以上の弾性要素（例えば、バネ４９ｔ）を用いてもよい。この具体例では、弾性要素４９ｔは、支持フレーム４９ｂのロッド４９ｒに取り付けるために、植物キャッチャーアセンブリ４８の「Ｕ」字形支持体４８ｕに結合されたロッド４８ｄとの間に設置されることが例示されているが、支持フレーム４９ｂと支持プレート４９および／またはロボットアーム１３との間の任意の適切な位置に同様に設置されてもよい。
【0119】
いくつかの実施形態では、マニピュレータ／グリッパ１３ｇは、グリップフィンガ／部材６１、６２の上方に位置し、例えば、懸架器具の全回転が実施され、グリッパ／マニピュレータ１３ｇによって保持される懸架器具１５の把持領域ではるかに大きなモーメントが生じた場合に、マニピュレータ／グリッパ１３ｇのフィンガ６１、６２内での懸架器具（１５）の回転運動を防止するように構成されたストッパ要素１３ｅを具える。
【0120】
このように、可能な実施形態では、制御システム（１７）は、それによって処理される各植物の重量測定を行うように構成することができ、任意で、それに基づいて各植物の成長および成熟を個別に監視することもできる。制御ユニット（１７）は、監視対象の植物の１つまたは複数について測定された重量が、例えば、特定の植物の予想される成長曲線／成長率に関して許容範囲内にない場合に警告を発するようにさらに構成されてもよい。
【0121】
図１２Ａ～１２Ｃは、いくつかの可能な実施形態によるロボットアームシステム１３とそのマニピュレータ１３ｇの可能な構成を概略的に示す。この実施形態では、マニピュレータ１３ｇのフィンガ６１、６２は平行プレートによって実装され、それぞれが前方および側方に先細りのエッジを有し、それによって間に懸架器具１５の一部を受け入れるように構成された先細りの開口部６６を形成する。この構成により、マニピュレータ１３ｇを懸架器具１５の方向に案内し、その上部または下部を捕捉し、マニピュレータ１３ｇのロックピン７７の方へ誘導することができる。
【0122】
フィンガ６１、６２の少なくとも一方は、その間に懸架器具１５の上部または下部のループ部分を把持するために、他方に対して制御可能に移動可能であり得る。任意で、しかしいくつかの実施形態では好ましくは、フィンガ６１、６２は、その間に一定の間隙を保つようにロボットアーム１３に固定的に結合される。この実施形態のマニピュレータ１３ｇは、そのフィンガ６１、６２の１つ以上にセンサ８１、８２を用いて、懸架器具１５の上側または下側のループ部分がその間にあることを感知する。この特定の非限定的な例では、２つのセンサ（例えば、近接センサ、接触センサ、光センサ）８１、８２がフィンガ６１に設置され、ロックピン７７とそのアクチュエータが他方のフィンガ６２に設置される。
【0123】
システムの制御ユニット（１７）は、センサ８１、８２によって生成された信号／データを受信して処理し、そこから、フィンガ６１、６２の間およびフィンガ６２のピン開口部上に懸架器具１５の上側ループ部分または下側ループ部分を受け取ったかを判断するように構成され得る。懸架器具１５の上側ループ部分または下側ループ部分がフィンガ６１、６２間のピン開口部上に適切に位置していると判断すると、制御ユニット（１７）は、ロックピン７７を対向配置されたフィンガ６１に形成されたそれぞれの開口部に押し込み、それによって懸架器具１５をフィンガ６１、６２間でロックするように制御信号を生成する。
【0124】
次に図１２Ｂ、１２Ｃを参照すると、いくつかの実施形態では、マニピュレータ１３ｇは、ロックピン７７によって（アクチュエータ７７ａによって）ロックされた後、ロックピン７７を中心とする懸架器具１５の角運動を防止するために、（アクチュエータ７８ａによって）懸架器具１５の上部の方へ移動するように構成された移動制御可能な固定要素７８ｉを有する固定機構７８を含んでいる。この目的のために、いくつかの実施形態では、マニピュレータ１３ｇは、マニピュレータ１３ｇの底部に固定的に結合され、ロックピン７７によってロックされたループ部分の下方に延びる懸架器具１５の部分に当接するように構成された底部当接（ストッパ）構造７９を具える。図１２Ｃに見られるように、固定要素７８ｉが懸架器具の方へ移動し、その上部を前方に押すと、懸架器具のロックピン７７より下にある部分が、底部当接構造７９との接触が確立されるまで後方に押される。
【0125】
この状態で、懸架器具はフィンガ６１、６２の間にロックされ、固定要素７８ｉと当接構造７９によって固定されるため、ロックピン７７を中心とした回転運動が防止される。ロックピン７７、固定要素７８ｉおよび当接構造７９によって懸架器具１５をロックし固定した後に、マニピュレータ１３ｇを１または複数回１８０°回転させて、撚り紐４７を解放／巻き取ることができる。
【0126】
計量機構をロボットアームシステム１３に結合して、マニピュレータ１３ｇによる懸架器具１５の把持を示す信号／データを生成することができる。この実施形態では、マニピュレータ１３ｇとそのアクチュエータ１３ｒは、ピボット４９ｘでロボットアーム１３にヒンジ結合されており、そこを中心にわずかに回転運動する。荷重／圧力／ひずみセンサ４９ｓが、弾性要素（例えば、ねじりバネ４９ｔ）によってマニピュレータ１３ｇの一部（例えば、ベース本体）をロボットアーム１３に接続するために使用される。したがって、マニピュレータ１３ｇによる懸架器具１５の操作の前に、弾性要素４９ｔによって加えられる力により、荷重／圧力／ひずみセンサ４９ｓによって一定の荷重が測定される。
【0127】
マニピュレータ１３ｇで懸架器具１５をロックして固定し、ロボットアーム１３を持ち上げてケーブル（１４）から懸架器具１５を外すと、荷重／圧力／ひずみセンサ４９ｓは、さらに懸架器具１５の撚り紐４７に取り付けられた植物Ｐ（またはその一部）の重量を測定する。すなわち、ロボットアームシステム１３は、このようにして、マニピュレータ１３ｇによって操作される懸架器具１５の各植物Ｐの重量を測定することができる。いくつかの実施形態では、荷重／圧力／ひずみセンサ４９ｓによって測定された各植物Ｐの重さは、植物の成長および／または使用される生育管理システム（例えば、灌漑）の異常を検出するために、経時的に記録され監視される。
【0128】
可能な実施形態では、本書に開示された植物管理システムの利用を容易にし改善するように適合された特別に設計された懸架器具１５が、扱われる植物（Ｐ）を支持するために使用される。例えば、いくつかの実施形態では、懸架器具１５の長さが、所望の長さの撚り紐４７を放出するためにマニピュレータ１３ｇが各懸架器具１５の半回転（１８０°）操作を数回行えるようにするため、および植物（Ｐ）の重量によってロボットアーム１３にかかるモーメントを実質的に低減するために、例えば９～１１ｃｍの比較的短い長さを有する懸架器具を提供するように短縮される。いくつかの実施形態では、懸架器具１５は、懸架器具１５の把持部分を素早く検出するように構成された特別なマーキング１５ｍ（例えば、色および／または彫りパターン／マーカー）を含む。任意で、（トレリス）ケーブル（１４）に接触しながら懸架器具１５を操作できるようにするために、懸架器具１５の端部に連結用の湾曲延長部１５ｅが設けられ、その結果植物の重量の負荷の一部がケーブル（１４）上に維持され、ロボットアーム１３および／またはそのマニピュレータ１３ｇにかかる負荷が軽減される。追加的または代替的に、懸架器具１５は、マニピュレータ１３ｇによる捕捉と操作を容易にするために、懸架器具１５と巻かれた撚り紐から外側に突出した湾曲した中央把持部分１５ｇを設けて構成される。
【0129】
図１２Ｄは、いくつかの可能な実施形態による植物の処理／管理プロセス９０のフローチャートを示す。プロセス９０は、システムの制御ユニット（１７）のハードウェアおよび／またはソフトウェアコンポーネントによって実装することができる。プロセス９０は、光学センサ（２１、例えば、イメージャ）からの測定信号／データに基づいて、マニピュレータ（１３ｇ）を懸架器具（フック、１５）に誘導するステップ（Ｇ１）から開始され得る。マニピュレータ（１３ｇ）のフィンガ（６１および／または６２）に設けられた１つまたは複数のセンサ（８１、８２）によって生成された測定データ／信号を使用して、懸架器具（１５）の受け入れと、ロックピン（７７）の開口部へのループの１つが配置されたことが検出される（Ｇ２）。この状態で、マニピュレータ（１３ｇ）に配置された懸架器具（１５）のループにロックピン（７７）を押し込むことにより、懸架器具（１５）をマニピュレータ（１３ｇ）にロック（Ｇ３）することができる。
【0130】
次に、ロボットアームシステム（１３）を持ち上げて、懸架器具（１５）をケーブル（１４）から外す（Ｇ４）。この状態で、植物（Ｐ）の重量を示す測定データ／信号を収集するために、（例えば、荷重／圧力／ひずみセンサ４９ｓを使用して）撚り紐（４７）を介して懸架器具（１５）に連結された植物（Ｐ）の重量／荷重測定を実施することができる（Ｇ５）。測定された荷重／重量データ／信号を処理して、許容範囲内かどうかが判断することができる（Ｇ６）。このステップは、連結された植物（Ｐ）の追加重量が実際にロボットアーム（１３）にかかっているかの判定に使用することができ、もしそうであれば、測定された荷重／重量信号／データが植物の成長および／またはその処理／管理システム（例えば灌漑、施肥、排水など）に関する異常を示すかどうかをさらに判定するために使用することができる。
【0131】
測定された荷重／重量信号／データが、連結された植物（Ｐ）の追加重量を示す場合、懸架器具（１５）を操作して、懸架器具（１５）をケーブル（１４）に戻すことができる（Ｇ７）。次にプロセス９０は、次の懸架器具（１５）が検出されるまでシステムを移動させ（Ｇ８）、それを操作するために上記のステップ（Ｇ１～Ｇ７）を実行する。測定荷重／重量信号／データが、連結された植物（Ｐ）の追加重量を示していない場合、キャッチャーアセンブリ（４８）のセンサ（４８ｓ）からの測定データ／信号を使用して、懸架器具がマニピュレータ（１３ｇ）から不注意に解放されたかどうかを判断する（Ｇ９）。キャッチャーアセンブリ（４８）のセンサ（４８ｓ）からの測定データ／信号が、キャッチャーアセンブリ（４８）に加えられた突然の過剰な荷重／重量を示している場合、プロセス９０は停止され（Ｇ１１）、制御ユニット（１７）によってユーザの介入が必要であることを示す警告を発することができる。
【0132】
キャッチャーアセンブリ（４８）のセンサ（４８ｓ）からの測定データ／信号が、突然の過剰な荷重／重量の印加を示している場合、マニピュレータ（１３ｇ）のロックを解除して、マニピュレータ（１３ｇ）を懸架器具から離し（Ｇ１０）、プロセス９０（Ｇ１）を再開することができる（Ｇ１）。
【0133】
しかしながら、可能な実施形態では、キャッチャーアセンブリ（４８）のセンサ（４８ｓ）からの測定データ／信号、および／または荷重／圧力／ひずみセンサ４９ｓからの測定データ／信号が、懸架器具（１５）の偶発的な解放を検出するために、連続的／周期的かつ独立して監視されることに留意されたい。したがって、キャッチャーアセンブリ（４８）のセンサ（４８ｓ）からの測定データ／信号が、植物／懸架器具がキャッチャーアセンブリ（４８）によって捕捉されたことを示すとき、および／または、荷重／圧力／ひずみセンサ４９ｓからの測定データ／信号が、マニピュレータからの懸架器具（１５）の突然の解放、すなわち、荷重／圧力／ひずみセンサ４９ｓによって重量の急激な低下が測定されたときに、プロセス９０のどの段階でもステップＧ１１を実行してシステムを停止することができる。
【0134】
上、下、前、後／後ろ、右、左などの用語や、オブジェクトやシステム構成要素の向きに関する同様の形容詞は、図が紙面上に配置される方法を示すものであり、実際の用途で本装置を使用できる向きを限定するものではない。また、本開示を通じて、プロセスまたは方法が示され、または記載されている場合、あるステップが最初に実行される他のステップに依存することが文脈から明らかでない限り、方法のステップは、任意の順序で、または同時に実行されてもよいことを理解されたい。
【0135】
上述し、関連する図に示すように、本開示は、農業用自動植物生育管理／処理システムおよび関連する方法を提供する。本発明の特定の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、特に前述の教示に照らして、当業者であれば変更が可能であることが理解されるであろう。当業者には理解されるように、本発明は、特許請求の範囲を逸脱することなく、上述した技術から１以上の技術を採用して、非常に多様な方法で実施することができる。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A-9B】
【図10】
【図11A-11B】
【図11C】
【図11D】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図12D】
【国際調査報告】