Automated Cultivation Chamber

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F60646594%3A_____%2F21%3AN0000004" target="_blank" >RIV/60646594:_____/21:N0000004 - isvavai.cz</a>

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Automatizovaná kultivační komora

Original language description

Automatizovaná kultivační komora je sofistikované pěstební zařízení zabudované do přepravního kontejneru, kteréžto řešení umožňuje transport celého sestaveného systému přímo k zákazníkovi. Sestává ze tří modulů, Growth Capsule – robotic system, vysoce čistého kultivačního prostoru s precizní regulací parametrů, dále z automatizovaného hydroponického modulu, umožňujícího pěstování rostlin s minimálními zásahy ze strany uživatele, a nakonec z robotického manipulátoru PSIbot6, jehož úkolem je manipulovat s kazetami s rostlinným materiálem a dále tak snížit podíl lidské práce na produkci v komoře. Systém je vysoce variabilní a každý z modulů lze nabízet i samostatně. Growth Capsule – robotic system je speciální regulovaný kultivační prostor pro masivní produkci rostlinného materiálu. Kultivační prostor je pro udržení čistoty a sterility rozdělen na 4 části, a to na sterilní kultivační místnost, přípravnu s řídícím střediskem, vstupní zónu a technický prostor. Přiváděný čerstvý vzduch podléhá dvoustupňové filtraci, primární stupeň filtrace probíhá přes filtr G4, následuje sekundární filtrace přes filtr G7 a HEPA filtr. V kultivačním prostoru je také udržovaný mírný přetlak vzhledem k okolí. Pro dosažení vysoké homogenity teploty (+15 až + 40 °C) s možností nízkého proudění je použit kombinovaný chladící a ohřívací systém. Zvlhčování je zajištěno ultrazvukovým zvlhčovačem, který je připojen k automatickému výrobníku deionizované vody. Zvlhčovač je osazen dodatečnou UV sterilizací. Systém také obsahuje desikační odvlhčovač. Vlhkost v komoře je regulovatelná v rozsahu od 40 až 90 %. Osvětlovací modul je sestaven z vysoce účinných LED diod (120 lm/W). LED jsou instalované na kovovém profilu, který účinně odvádí produkované teplo. Osvětlovací modul je integrován do regálového systému hydroponie. Jednotlivé růstové zóny (police) jsou regulovány nezávisle softwarem v různých módech: konstantní osvětlení, fluktuace intenzity, denní – noční režim, simulace rozbřesku a stmívaní nebo jiné, uživatelem definované skripty. Také jednotlivé barevné kanály jsou nezávisle regulovatelné. Pro funkční vzorek komory byly vybrány barevné kanály: studená bílá (CW) + IR 730 nm. Automatizovaný programovatelný hydroponický modul sestává z 2 regálových systémů označovaných jako Hotel 1 a Hotel 2. Regály jsou umístěné podél celé délky stěn kultivačního prostoru. Každý regál obsahuje 4 police. V každé polici je osazena hydroponická vana o celkové délce 4,38 m. Šířka vany 0,38 m umožňuje pohodlné umísťování kazet na vzorky o rozměrech 0,30 x 0,37 m. Systém obsahuje 10 kazet na polici, takže kapacita modulu je 80 kazet. Kazety obsahují 20 (5x4) pozic pro vzorky. Celková kapacita systému je tedy 1600 vzorků biologického materiálu. Kazety sestávají ze spodní části a víka. Systém je flexibilní, pro potřeby jiných aplikací lze víka navrhnout s jiným počtem pozic, čím se může stávající kapacita i několikanásobně navýšit. Hydroponický modul funkčně sestává z 2 samostatných okruhů, označovaných jako Hydroponie 1 a Hydroponie 2. Je tedy možné paralelně kultivovat ve 2 médiích odlišného složení. Součástí okruhu je zásobník média, ze kterého se roztok aktivně čerpá přes germicidní lampu do nejvyšší police regálu. Médium pak přepadem přetéká do dalších polic až do výtoku, ze kterého se aktivně čerpá zpátky do zásobníku. Modul je řízený prostřednictvím PLC programovatelného regulátoru. PLC dál komunikuje s centrálním řídícím softwarem, který běží na platformě Microsoft Windows. Robotický manipulátor PSIbot6 zajišťuje automatický provoz v kultivačním prostoru komory. Manipulátor v celém prostoru zařízení manipuluje s kultivačními kazetami v průběhu všech fází kultivačního procesu, od fáze sterilního plnění systému po vyprázdnění kultivačního prostoru. Funkce manipulátoru: plnění komory připravenými kazetami přes plnící/vyprazdňovací okno, transport kazet do hydroponických polic, randomizace pozic kazet v průběhu kultivace, transport kazet do video-monitorovací stanice, vyřazení hotového produktu přes plnící/vyprazdňovací okno, vyhození kazet do koše, čtení QR kódů pro identifikaci vzorků, precizní umístění vzorků na základě analýzy obrazu zaměřených pozičních značek, identifikace prázdné pozice v hydroponické polici na základě rozpoznávání barev.

Czech name

Automatizovaná kultivační komora

Czech description

—

Type

G_funk - Functional sample

CEP classification

—

OECD FORD branch

21101 - Food and beverages

Project

<a href="/en/project/EG17_107%2F0012333" target="_blank" >EG17_107/0012333: Technological Complex</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2021

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Internal product ID

Growth Capsule RoboticSys

Numerical identification

—

Technical parameters

Vnější rozměry: 2,40 m (š) x 12,20 m (d) x 2,90 m (v); vnitřní rozměry 2,20 m (š) x 10,40 m (d) x 2,00 m (v); celkový vnitřní objem 45,76 m3; výška polic 0,25 m (vzdálenost vzorku od světel); počet polic: 8 (2 hydroponické regály, 4 police/regál), kultivační kazety 0,300 m (š) x 0,365 m (d); variabilní počet vzorků/kazetu (min 20), max počet kazet 80; min (1600 vzorků rostlinného materiálu/systém); Teplota - operační rozsah od +15°C do +40°C, stabilita ±0,5°C; Prostorová homogenita: nehomogenita max. 2°C, koeficient teplotní vodivosti 0.025 W/m; Relativní vlhkost - operační rozsah: od 40% do 90%, prostorová homogenita max. 5%, regulace-možnost tvorby programů; Iluminace: maximální intenzita 400 µmol/m2/s, intenzita nastavitelná v rozsahu 0 – 100 %, časování, modulace a diurnální cykly (rozbřesk, soumrak, oblaky). Růstová plocha nebo jednotlivé police mohou mít nezávislou a samostatnou regulaci osvětlení. Možnost tvorby programů. Hydroponický modul: 2 nezávislé regálové systémy řízené PLC, zásobní nádrže o objemu 300 l, průtočná sterilizační UV lampa. Robotický manipulátor PSibot6: Kolaborativní robotické rameno Omron TM12 na kolejnicovém pojezdovém systému, dosah ramene 1300 mm, integrovaná kamera, možnost manuálního i automatizovaného ovládání, stejnosměrné napájení.

Economical parameters

Hlavním ekonomických přínosem projektu je vyvinutí nového typu unikátního přístroje s vysokou přidanou hodnotou, což umožnilo firmě PSI (Photon Systems Instruments), s.r.o. uvést na trh inovativní produkční linii precizních a plně automatizovaných komor Growth Capsule Robotics (https://robotics.psi.cz/products/agro-science-production/). V rámci projektu se firma seznámila s technologií robotických manipulátorů. Úspěšná integrace robotických ramen do pěstebních komor či stanic systému PlantScreen pro screening rostlin a plodin otevírá nespočet možností aplikací nejen pro špičkovou zemědělskou produkci a rostlinný výzkum. Nesporným ekonomickým přínosem je také samotná existence prototypu komory Tech-In-Plar v areálu PSI, který funguje jako marketingová showroom. Díky tomu PSI získalo v minulém roce velkou zakázku od Utrecht University (Nizozemsko) na výrobu plně automatizované kultivační komory obsahující také plnící linku pro přípravu Petriho misek s agarovým médiem.

Application category by cost

—

Owner IČO

60646594

Owner name

PSI (Photon Systems Instruments). spol. s r.o.

Owner country

CZ - CZECH REPUBLIC

Usage type

V - Výsledek je využíván vlastníkem

Licence fee requirement

—

Web page

—