[0001] 本申请涉及无土栽培领域，尤其是涉及一种植物栽培装置及植物栽培方法。

[0002] 无土栽培是近几十年来发展起来的一种作物栽培的新技术。作物不是栽培在土壤中，而是种植在溶有矿物质的水溶液(营养液)里；或在某种栽培基质中，用营养液进行作物栽培。只要有一定的栽培设备和有一定的管理措施，作物就能正常生长，并获得高产。由于不使用天然土壤，而用营养液浇灌来栽培作物，故被称为无土栽培。水培蔬菜生长周期短，富含多种人体所必需的维生素和矿物质。

[0003] 但传统的作物栽培设备，结构复杂，工艺流程繁琐，需不同的设备配合完成，不仅暂用空间大，种植采收效率低，且每个设备之间的转换都需要人工搬运完成。

[0031] 提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作的顺序仅仅是示例，其并不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。

[0032] 这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，已经提供了这里所描述的示例仅用于示出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现这里描述的方法、设备和/或系统的诸多可行方式中的一些方式。

[0033] 在整个说明书中，当元件(诸如，层、区域或基板)被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件时，其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件、“直接结合到”另一元件、“直接在”另一元件“之上”或“直接覆盖”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。

[0034] 如在此所使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。

[0035] 尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各个构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语所限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分相区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。

[0036] 为了易于描述，在这里可使用诸如“在……之上”、“上部”、“在……之下”和“下部”的空间关系术语，以描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间关系术语意图除了包含在附图中所描绘的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“之上”或“上部”的元件随后将相对于另一元件位于“之下”或“下部”。因此，术语“在……之上”根据装置的空间方位而包括“在……之上”和“在……之下”两种方位。所述装置还可以以其他方式定位(例如，旋转90度或处于其他方位)，并将对在这里使用的空间关系术语做出相应的解释。

[0037] 在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在的所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

[0038] 由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，这里所描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。

[0039] 这里所描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的，其他构造是可能的。

[0040] 本申请第一方面提供了一种植物栽培装置，从而解决了现有的作物栽培设备不仅结构复杂，暂用空间大，且每个设备之间的转换都需要人工搬运完成的问题。

[0041] 无土栽培是近几十年来发展起来的一种作物栽培的新技术。作物不是栽培在土壤中，而是种植在溶有矿物质的水溶液(营养液)里；或在某种栽培基质中，用营养液进行作物栽培。只要有一定的栽培设备和有一定的管理措施，作物就能正常生长，并获得高产。由于不使用天然土壤，而用营养液浇灌来栽培作物，故被称为无土栽培。水培蔬菜生长周期短，富含多种人体所必需的维生素和矿物质。

[0042] 在本申请提出之前，传统的作物栽培设备，结构复杂，工艺流程繁琐，需不同的设备配合完成，不仅暂用空间大，种植采收效率低，且每个设备之间的转换都需要人工搬运完成。

[0043] 鉴于此，根据本申请第一方面提供了一种植物栽培装置，如图1至图3所示，植物栽培装置包括栽培架300、第一提升机100、第二提升机200以及栽培单元400，栽培单元400能够栽培多个植物，栽培架300包括多层，每层能够放置多个栽培单元400，栽培架300的顶层设置有轨道，栽培架300除顶层的其余每层均设置有滑道，任一栽培单元400与滑道滑动配合，栽培架300的两端分别设置有第一提升机100和第二提升机200，在第一状态下(即将幼苗栽培单元400布满栽培架300)，第一提升机100能够将放置在第一提升机100上的栽培单元400提升至栽培架300的预定层，并推至当前层的滑道的第一端，并由滑道输送至滑道的第二端，直至当前层布满所述栽培单元400；在第二状态下(即将幼苗栽培单元400替换已经成熟的成苗栽培单元400)，第一提升机100能够将放置在第一提升机100上的栽培单元400提升至栽培架300的预定层，并推至当前层的滑道的第一端，随之，当前层的滑道的第二端的一个被栽培单元400挤下(其中，第一提升机100的推动距离为一个栽培单元400的宽度)，第二提升机200接收被挤下的栽培单元400，并提升至轨道的第二端，并由轨道的第二端输送至轨道的第一端，第一提升机100接收轨道输送的栽培单元400，并输送至底端。

[0044] 本申请植物栽培装置的栽培架300、第一提升机100、第二提升机200即可完成幼苗的定值，以及成苗的采收，且栽培架300为多层，可以种植多种作物，不仅充分利用土地和空间(即单位面积投产比提高数倍)，且本申请幼苗的定值以及成苗的采收均自动完成(实现栽培单元400的自动上下料)，代替人工种植，大大减少了人工劳动。在下文将详细描述栽培架300、第一提升机100、第二提升机200以及栽培单元400的具体结构以及基于植物栽培装置的栽培方法。

[0045] 作为示例，如图2和图3所示，栽培架300的最上层的轨道结构可以与其余每层的滑道结构相同(图中未示意出)，即轨道结构和滑道结构均可以包括两个滑轨800，栽培单元400的底部设置有与两个滑轨滑动配合的滑槽，这里，栽培架300的最上层的轨道只是起到运输回流的作用，并不存储定值栽培单元，其余每层的滑道起到运输以及存储定值栽培单元的作用。

[0046] 在本申请的实施例中，如图1所示，植物栽培装置还可以包括机械手600和输送车500，输送车500用于输送栽培单元400，机械手600能够抓取输送车500上的栽培单元400，并将栽培单元400放置在所述第一提升机100上，或者抓取第一提升机100上的栽培单元400，并将栽培单元400放置在所述输送车500上。在下文将详细描述机械手600抓取栽培单元400且与输送车500配合的具体过程。

[0047] 此外，本申请的栽培架300的每层的底部均设置有补光灯，以为作物补光，此外，任意栽培单元400均设置有进水口和出水口，以为作物提供营养液。

[0048] 在本申请的实施例中，如图1所示，定义植物栽培装置包括栽培架300、第一提升机100、第二提升机200为栽培组，植物栽培装置包括多个栽培组，作为示例，植物栽培装置可以包括三层楼板，第一层楼板701包括第一区域和第二区域，第一区域设置有两个栽培组，且任意栽培组中栽培架300每层的长度可以加长，即第一提升机100与第二提升机200之间的栽培架300的每层的长度可以加长，此外，第二区域设置有一个栽培组，第二层楼板702和第三层楼板703均设置一个栽培组，第二区域的一个栽培组、第二层楼板702的一个栽培组以及所述第三层楼板703的一个栽培组三者的三个第一提升机100彼此连接，并沿竖直方向延伸，三者的三个第二提升机200彼此连接，并沿竖直方向延伸。也就是说，通过楼板开孔可以使三个第一提升机100连接形成一个提升机，三个第二提升机200连接形成一个提升机，三个栽培组形成为一个整体的栽培组。

[0049] 此外，机械手600可以设置在第一区域的两个第一提升机100和第二区域的一个第一提升机100之间，进而可以使五套栽培组共用一套机械手600和一套输送车500，增加作物的种植面积，更加符合垂直农场理念，且提高种植采收效率和自动化效率，单位面积投产比提高数倍。

[0050] 根据本申请第二方面提供了一种植物栽培方法，植物栽培方法作用于植物栽培装置，其中，植物栽培装置包括植物栽培装置包括栽培架300、第一提升机100、第二提升机200以及栽培单元400，栽培单元400能够栽培多个植物，栽培架300包括多层，每层能够放置多个栽培单元400，栽培架300的顶层设置有轨道，栽培架300除顶层的其余每层均设置有滑道，任一栽培单元400与滑道滑动配合，栽培架300的两端分别设置有第一提升机100和第二提升机200。

[0051] 所述植物栽培方法包括：

[0052] 将幼苗栽培单元400放置在第一提升机100上；

[0053] 第一提升机100将放置在第一提升机100上的栽培单元400提升至栽培架300的预定层，并推至当前层的滑道的第一端，并由滑道输送至滑道的第二端，重复放置幼苗栽培单元400，直至当前层布满幼苗栽培单元400；

[0054] 待幼苗栽培单元400生长为成苗栽培单元400，将幼苗栽培单元400放置在第一提升机100上；

[0055] 第一提升机100将放置在第一提升机100上的栽培单元400提升至栽培架300的预定层，并推至当前层的滑道的第一端，随之，当前层的滑道的第二端的一个栽培单元400被挤下；

[0056] 第二提升机200接收被挤下的栽培单元400，并提升至轨道的第二端，并由轨道的第二端输送至轨道的第一端，第一提升机100接收轨道输送的栽培单元400，并输送至底端，重复放置幼苗栽培单元400，直至当前层布满幼苗栽培单元400，即幼苗栽培单元400替换成苗栽培单元400。

[0057] 在本申请的实施例中，所述植物栽培方法还包括在将幼苗栽培单元400放置在第一提升机100上之前的步骤：

[0058] 输送车500将育苗室的栽培单元400输送至机械手600附近，机械手600抓取输送车500上的栽培单元400，并将栽培单元400放置在第一提升机100上。

[0059] 此外，所述植物栽培方法还包括在第二提升机200接收被挤下的栽培单元400，并提升至轨道的第二端，并由轨道的第二端输送至轨道的第一端，第一提升机100接收轨道输送的栽培单元400，并输送至底端之后的步骤：

[0060] 机械手600抓取第一提升机100上的栽培单元400，并将栽培单元400放置在输送车500上，接着输送车500将被挤下的成苗栽培单元400输送至包装区域。

[0061] 在本申请的实施例中，机械手600可以设置在第一区域的两个第一提升机100和第二区域的一个第一提升机100之间，进而可以使五套栽培组共用一套机械手600和一套输送车500。

[0062] 机械手600从输送车500中抓取幼苗栽培单元400，将幼苗栽培单元400放置在第一提升机100上，第一提升机100提升至预定层，并将栽培架300第二端的成苗栽培单元400挤下，再由顶层的轨道以及第一提升机100将成苗栽培单元400输送至底端，此时，机械手600再次抓取成苗栽培单元400，并将其放置在原输送车500上，即在机械手600(六轴机器人)将栽培单元400定植到栽培架300的同时，机械手600将成熟的栽培单元400抓取到同一辆输送车500上，再由输送车500运输到包装区域。

[0063] 进一步地，第一提升机100将放置在第一提升机100上的栽培单元400提升至栽培架300上时，依次从栽培架300的最底层提升至顶层。

[0064] 此外，本申请的实施例中，通过楼板开孔可以使三个第一提升机100连接形成一个提升机，三个第二提升机200连接形成一个提升机，三个栽培组形成为一个整体的栽培组。

[0065] 在一个整体的栽培组上的成苗栽培单元被挤下时，优选地由第二区域的栽培组的顶部轨道输送。以第三层楼板703的栽培组为例，第三层楼板703的栽培组被挤下的栽培单元，由第二区域的栽培组(第一层楼板701的栽培组)的顶部轨道输送。

[0066] 根据本申请的植物栽培装置及植物栽培方法，采用目前土地和空间利用率最高的多层植物工厂技术路线进行展示，主要体现在多层立体种植单元，在种植中与种植、收获协调统一完成。

[0067] 此外，为种植单元提供种植环境，全自动模块化智能种植采用人工光与自然光相结合的DFT水培技术，按照分阶段移动化垂直方式组织生产，通过光配方的分段调节满足植物不同生长阶段的光能需求，提高单位面积作物产量和品质。全系统采用种植单元模块化设计，可应用于城市农业、都市农业、工厂化农业，充分利用城市土地和温室空间。

[0068] 此外，利用人工可控设备为植物生长提供适宜的环境，实现周年连续高效产出的栽培设施。采用人工光多层栽培工艺，灌溉方式优选采用了新的灌溉NFT(营养液膜)灌溉方式的解决方案。

[0069] 此外，所选用的人工补光技术、营养液栽培技术、多层垂直栽培技术具有先进性和创新性。

[0070] 此外，充分利用空间，合理使用层间距，布置栽培单元，总层数达到32层。

[0071] 此外，栽培架上的栽培单元采用EPP(发泡聚丙烯‑Expanded polypropylene)材质发泡成形工艺，栽培单元的内部水道优化设计，形成1厘米NFT营养水膜，能足够给叶菜提供营养，减少水的存积，栽培单元一次可以种植多棵成熟叶菜，种植面积大大提高。

[0072] 根据本申请的植物栽培装置，植物栽培装置包括栽培架、第一提升机、第二提升机以及栽培单元，栽培单元能够栽培多个植物，栽培架包括多层，每层能够放置多个栽培单元，栽培架的顶层设置有轨道，栽培架除顶层的其余每层均设置有滑道，任一栽培单元与滑道滑动配合，栽培架的两端分别设置有第一提升机和第二提升机；在第一状态下(即将幼苗栽培单元布满栽培架)，第一提升机能够将放置在第一提升机上的栽培单元提升至栽培架的预定层，并推至当前层的滑道的第一端，并由滑道输送至滑道的第二端，直至当前层布满所述栽培单元；在第二状态下(即将幼苗栽培单元替换已经成熟的成苗栽培单元)，第一提升机能够将放置在第一提升机上的栽培单元提升至栽培架的预定层，并推至当前层的滑道的第一端，随之，当前层的滑道的第二端的一个被栽培单元挤下，第二提升机接收被挤下的栽培单元，并提升至轨道的第二端，并由轨道的第二端输送至轨道的第一端，第一提升机接收轨道输送的栽培单元，并输送至底端。

[0073] 本申请植物栽培装置的栽培架、第一提升机、第二提升机即可完成幼苗的定值，以及成苗的采收，且栽培架为多层，可以种植多种作物，不仅充分利用土地和空间(即单位面积投产比提高数倍)，且本申请幼苗的定值以及成苗的采收均自动完成(实现栽培单元的自动上下料)，代替人工种植，大大减少了人工劳动。

[0074] 最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。