用于自动种植的技术的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年9月23日提交的名称为“anautomatedplantingsystem(自动种植系统)”的美国临时申请no.62/054,280和于2015年8月24日提交的名称为“techniquesforautomatedplanting(自动种植技术)”的美国临时申请no.62/209,227的优先权，为了所有目的，以上临时申请的全部内容均通过引用合并到本文中。

背景技术：

已经存在许多已知的用于将生物和非生物对象种植到地面中和地面上的技术。使用最广泛的是手动或手工种植，其中人在他或她身上携带物品，通常为种子、树苗或籽苗，选择用于种植对象的地点，并使用多种工具诸如铁锹或其他设备中的一种来种植对象。其他技术可能涉及使用通常由人驱动的陆基机械诸如拖拉机来种植对象。

这些技术通常是缓慢且昂贵的。虽然机械化种植机器的使用确实提高了进行种植活动的效率，但机器不适合在崎岖的或难以接近的地形使用。

本发明的实施方案提供了解决已有种植技术所具有的这些和其他问题的技术。

技术实现要素：

本发明的实施方案提供了使用种植容装件(pod，容器)(本文中称为“容装件”)进行种植的技术，包括系统和方法。种植系统可以被配置为在预定地点将包括有效载荷(例如种子、插条或其他种植材料)的容装件输送到地面中或地面上。在一些实施方案中，自动种植系统可以包括测绘系统，该测绘系统接收不同传感器输入并生成种植区域的地图，该地图包括地形特点、现有植被等。容装件种植系统可以使用种植区域的地图将容装件输送到种植区域。容装件种植系统可以通过使用由测绘系统生成的地图自动地执行，和/或可以由远程操作者手动地执行。每个容装件可以包括待由容装件种植系统种植在地面上或地面中的有效载荷。容装件可以根据被种植的植物的类型、地形、之前的种植结果等进行定制(例如形状、尺寸、有效载荷内容等)。

本发明的实施方案可以包括用于自动种植的计算机实施的方法。该方法可以包括：从多个传感器接收输入数据；处理输入数据以生成一个或多个输出地图；以及使用该一个或多个输出地图生成用于种植操作的种植图。该方法还可以包括：确定多个可用种植平台；基于所述多个可用种植平台将种植图划分为多个部分；向每个可用种植平台上传该多个部分中的对应部分；以及使用所述可用种植平台执行种植操作。

在一些实施方案中，种植平台可以包括一个或多个无人机(uav)。在一些实施方案中，该一个或多个输出地图可以包括识别结构、地形类型和杂物中的一个或多个的地形数据。

在一些实施方案中，使用该一个或多个输出地图生成用于种植操作的种植图还可以包括：将一个或多个地形阈值应用于该一个或多个输出地图中的标记；以及利用阈值数据标记该一个或多个输出地图中的一个或多个区域，以生成一个或多个丰富化的输出地图。在一些实施方案中，使用该一个或多个输出地图生成用于种植操作的种植图还可以包括：将丰富化的输出地图与至少一种植物的种植要求进行比较；基于该比较，识别用于该至少一种植物的一个或多个种植区域；以及基于与该至少一种植物相关联的密度水平，定义该至少一种植物在该一个或多个种植区域中的种植图。

本发明的实施方案可以包括种植装置。种植装置可以包括具有内表面和外表面的壳体。该壳体的第一端部可以封闭以形成腔室，并且该壳体的第二端部敞开。种植装置还可以包括在腔室中的有效载荷，该有效载荷包括种植材料和基质材料。种植装置还可以包括具有下表面和上表面的盖，该下表面适于密封壳体的第二端部。

在一些实施方案中，壳体由可生物降解的材料制成，并且包括对有效载荷特定的营养混合物。在一些实施方案中，壳体为大致锥形的，并且其中，壳体和盖中的一个或多个适于在与种植环境撞击时破碎，从而将有效载荷暴露于种植环境。

在一些实施方案中，种植装置还可以包括连接到盖的下表面并延伸穿过壳体的第一端部的推杆。在与基层(substrate，地层、基体)撞击时，推杆使盖打开。

在一些实施方案中，种植装置可以包括连接到盖的上表面的一个或多个翼，该一个或多个翼适于在从第一高度释放时使种植装置旋转。在一些实施方案中，种植装置的壳体的外表面可以包括一个或多个稳定表面，该一个或多个稳定表面适于使种植装置围绕其轴线旋转。在一些实施方案中，盖的上表面可以包括从盖的上表面延伸的一个或多个稳定表面。

在一些实施方案中，种植装置还可以包括与壳体集成在一起的一个或多个传感器以及连接到能量存储系统的能量生成系统。能量存储系统可以向该一个或多个传感器提供能量。在一些实施方案中，该一个或多个传感器包括至少一个通信模块和至少一个环境传感器，该至少一个通信模块被配置为将数据从至少一个环境传感器传输到第二种植装置。在一些实施方案中，第二种植装置包括第二通信模块，该第二通信模块可以被配置为将从多个种植装置接收的数据传输到基站。

本发明的实施方案可以包括自动种植系统。该自动种植系统可以包括种植系统，该种植系统包括连接到触发控制的发射机构的腔室、筒体和供给器。该触发控制的发射机构被配置为引导由供给器供给到腔室中的容装件通过筒体。自动种植系统还可以包括触发控制系统，该触发控制系统连接到触发控制的发射机构并且被配置为从一个或多个传感器接收数据。触发控制系统可以被配置为使用该一个或多个传感器来确定移动运输平台的位置，将移动运输平台的位置与种植图中的第一地点进行比较，确定该位置在第一地点的阈值距离内，以及使触发控制的发射机构在第一地点发射容装件。

在一些实施方案中，自动种植系统还可以包括耦接到种植系统的移动运输平台，该移动运输平台包括上述一个或多个传感器。在一些实施方案中，移动运输平台为无人机。

在一些实施方案中，发射机构可以包括经由电子控制阀连接到上述腔室的高压腔室。触发控制系统通过打开电子控制阀使触发控制的发射机构发射容装件。在一些实施方案中，高压腔室包括对该高压腔室加压的压缩气瓶。

在一些实施方案中，种植系统可以使用万向节可旋转地耦接到移动运输平台。

在一些实施方案中，自动种植系统还可以包括被配置为从该一个或多个传感器接收数据的测绘系统。该测绘系统基于来自该一个或多个传感器的数据生成种植图。

附图说明

将参照附图描述根据本公开内容的不同实施方案，附图中：

图1示出了根据本发明的实施方案的自动种植系统的实施例；

图2示出了根据本发明的一种实施方案的容装件种植系统的实施例；

图3示出了根据本发明的一种实施方案的容装件输送装置的高层级图；

图4示出了根据本发明的一种实施方案的容装件输送装置的图；

图5a和图5b示出了根据本发明的一种实施方案的可替代容装件输送装置的图；

图6a和图6b示出了根据本发明的一种实施方案的可替代容装件输送装置的图；

图7a至图7c示出了根据本发明的一种实施方案的可替代容装件输送装置的图；

图8示出了根据本发明的一种实施方案的附接有容装件匣的容装件输送装置的腔室的图；

图9示出了根据本发明的一种实施方案的附接有多个容装件匣的容装件输送装置的腔室的图；

图10a至图10c示出了根据本发明的实施方案的容装件的实施例；

图11a至图11c示出了根据本发明的实施方案的容装件和盖的部件；

图12a至图12c示出了根据本发明的实施方案的容装件的实施例；

图13示出了根据本发明的一种实施方案的双隔室容装件的实施例；

图14a至图14c示出了根据本发明的一种实施方案的破裂型(breakaway)容装件的实施例；

图15a和图15b示出了根据本发明的实施方案的容装件内囊形体(capsule)的实施例；

图16示出了根据本发明的一种实施方案的囊形容装件的实施例；

图17a至图17d示出了根据本发明的实施方案的容装件盖稳定结构的实施例；

图18a和18b示出了根据本发明的实施方案的容装件稳定结构的实施例；

图19a至图19c示出了根据本发明的实施方案的重力式容装件的实施例；

图20a至图20d示出了根据本发明的实施方案的矛式容装件的实施例；

图21a至图21c示出了根据本发明的实施方案的多部件矛式容装件的实施例；

图22a至图22e示出了根据本发明的实施方案的容装件盖的实施例；

图23a和图23b示出了根据本发明的实施方案的撞击致动盖的实施例；

图24a至图24c示出了根据本发明的实施方案的专用容装件的实施例；

图25示出了根据本发明的一种实施方案的容装件通信系统的实施例；

图26示出了根据本发明的一种实施方案的测绘系统的实施例；

图27示出了根据本发明的一种实施方案的自动种植方法的框图；

图28示出了根据本发明的一种实施方案的地图生成方法的框图；

图29示出了根据本发明的一种实施方案的确定种植图的方法的框图；以及

图30示出了根据本发明的一种实施方案的计算机系统的高层级框图。

具体实施方式

在下面的描述中，将描述不同实施方案。出于说明的目的，阐明了具体的配置和细节，以便提供对实施方案的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言还将明了的是，可以在不用这些具体细节的情况下实践实施方案。此外，公知的特征可能被省略或简化，以免使所描述的实施方案模糊不清。

已经存在许多已知的用于将生物和非生物对象种植到地面中和地面上的技术。使用最广泛的是手动或手工种植，其中人在他或她身上携带物品，通常为种子、树苗或籽苗，选择用于种植对象的地点，并使用多种工具诸如铁锹或其他设备中的一种来种植对象。其他技术可能涉及使用通常由人驱动的陆基机械诸如拖拉机来种植对象。手动技术可能导致工作者受伤，并且可能难以在偏远的或困难的地形上实施。

本发明的实施方案提供了使用种植容装件(本文中称为“容装件”)进行种植的技术，包括系统和方法。自动种植系统可以被配置为在预定地点将包括有效载荷(例如种子、插条或其他种植材料)的容装件输送到地面中或地面上。在一些实施方案中，自动种植系统可以包括测绘系统，该测绘系统接收不同传感器输入并生成种植区域的地图，该地图包括地形特点、现有植被等。容装件种植系统可以使用种植区域的地图将容装件输送到种植区域。容装件种植系统可以通过使用由测绘系统生成的地图自动地执行，和/或可以由远程操作者手动地执行。每个容装件可以包括待由容装件种植系统种植在地面上或地面中的有效载荷。容装件可以根据被种植的植物的类型、地形、之前的种植结果等进行定制(例如形状、尺寸、有效载荷内容等)。

在一些实施方案中，控制特征可以包括容装件定标(target)装置和使种植系统的活动自动化的控制软件。控制软件可以协调各个容装件种植系统的活动，以提高效率并降低各个种植平台与其他平台或物体相撞的可能性。各个种植平台可以单独地或成组地被控制。

图1示出了根据本发明的实施方案的自动种植系统100的实施例。如图1所示，自动种植系统100可以包括测绘系统102和容装件种植系统104。测绘系统102和容装件种植系统104各自均可以在移动运输平台中实现，该移动运输平台诸如为无人机(uav)、飞机、直升机、卫星或其他移动平台。虽然总体上参照uav讨论本发明的实施方案，但是也可以使用任何其他移动平台。在一些实施方案中，单个移动运输平台可以包括测绘系统102和容装件种植系统104。在一些实施方案中，移动运输平台可以包括测绘系统102和容装件种植系统104中之一，并且可以配置有对该特定系统特定的部件。

如图1所示，测绘系统102可以包括传感器106、飞行控制模块108和测绘模块110。在一些实施方案中，传感器106可以包括电磁传感器，诸如视觉传感器、多光谱传感器、高光谱传感器、雷达传感器、激光雷达传感器和红外传感器。在一些实施方案中，测绘系统102的传感器106可以包括一个或多个无线通信模块，包括gps或其他无线追踪数据、gsm或其他移动联网模块。在一些实施方案中，可以在专用天气通信设备上接收当前的、历史的和预测的天气数据。在一些实施方案中，飞行控制模块108可以包括对使用中的移动平台特定的控制和导引系统。例如，对于四旋翼型uav，飞行控制模块108可以针对每个转子包括控制器，并且可以包括防碰撞系统。然后，可以基于对每个转子的独立控制来控制uav的位置、方向和速度。在一些实施方案中，测绘模块110可以利用由传感器106收集的传感器数据来识别区域的地理和地质特征。下面更详细地描述测绘系统的实施方案。

在一些实施方案中，容装件种植系统104可以包括一个或多个传感器112、飞行控制模块114和定标模块116。在一些实施方案中，传感器112可以包括gps模块、视觉传感器、多光谱传感器、高光谱传感器、雷达传感器、激光雷达传感器和红外传感器，以及登记每个容装件种植在哪里并记录容装件输送过程的周围环境的视觉相机。在一些实施方案中，传感器可以包括通信模块，诸如接收器、发射器、收发器等。飞行控制模块114可以包括通信模块，以从用户、其他移动运输平台或其他系统获得飞行命令。定标模块116可以包括通信模块，以从用户、其他移动运输平台或其他系统获得定标命令。在一些实施方案中，定标模块116可以基于地点(例如，当前gps地点在预定义地点的阈值距离之内时)自动向触发控制系统118发送发射命令。在一些实施方案中，定标模块116可以以预定义间隔向触发控制系统118发送发射命令。例如，一旦确定容装件种植系统104在指定地点，就在容装件种植系统横越预定义距离时发送发射命令。在一些实施方案中，一旦容装件种植系统104接近预定义地点，就向用户显示从容装件种植系统104观察到的目标区域的实时显示，使该用户能够在发送发射命令之前选择特定地点。

在一些实施方案中，触发控制系统118可以使用容装件输送系统120来管理种植。例如，触发控制系统118可以利用从飞行控制模块114接收的数据来确定移动运输平台的地理位置，并将其与种植图进行比较。如果移动运输平台的地理位置在关于种植平台上的一地点的阈值距离之内，则触发控制系统118可以发送对释放容装件的触发。在一些实施方案中，触发控制系统118可以机械地使释放系统126中的止动件释放，或者使容装件推进系统124发射。在一些实施方案中，触发控制系统118可以包括使用向下投影仪或激光器的对准辅助装置，以在发射容装件前示出容装件可以种植在地面上的何处。当触发控制系统确定容装件种植系统对准在目标上时(例如，基于容装件种植系统地点与种植图的比较和/或使用对准辅助装置)，触发控制系统118可以指示容装件输送系统120发射。

在一些实施方案中，触发控制系统118可以包括安全系统，以降低容装件击中人或动物的风险。例如，可以使用热成像仪来检测目标区域内的有温度的对象。在一些实施方案中，可以使用测距仪诸如超声或红外测距仪来检测目标区域中存在对象并使发射机构停用。在一些实施方案中，视觉辨识系统可以与热成像仪合作以识别目标区域中的对象。当检测到对象时，安全系统可以向用户发送警告以检查目标区域。在一些实施方案中，在使用自动种植的情况下，可以使释放系统126停用，并且可以指示容装件种植系统104重新定位到下一目标。

在一些实施方案中，容装件输送装置可以与拓宽视野的头戴式眼睛显示器合作，以示出定标区域。可以用覆盖图示出定标区域，该覆盖图可以识别种植图、安全的种植地点、不安全的种植地点和/或优选的种植区域中的一个或多个。在一些实施方案中，可以基于物种、容装件类型和其他种植数据来过滤重叠图。当安全系统检测到一区域时，可以投射一投射图像(例如红色的十字形记号)，以表明发射是不安全的。安全系统可以被设置为自动地使发射机构停用，或仅仅用作手动辅助装置。

如图1所示，容装件输送系统120可以包括一个或多个容装件122、容装件推进系统124和/或容装件释放系统126。如下文进一步描述的，每个容装件可以包括容装件壳体、盖和有效载荷。有效载荷可以包括种植材料(诸如种子或籽苗)和支持基质/凝胶(诸如土壤、营养物或其他材料)。取决于容装件中所包括的种子的类型和种植地点的状况，有效载荷可以变化。种植材料可以包括可以播种的各种类型的种子、插条或其他种植材料。在一些实施方案中，壳体和/或盖可以被设计成在发射、着陆或进入地面中时崩裂或刺破，以允许种子即刻从容装件中生长出来并允许水进入。

容装件推进系统124可以包括气动或液压推进系统，在该气动或液压推进系统中，高压气体或水被引入到包括容装件的腔室中，该高压气体或水迫使容装件沿着筒体向下并朝向目标。在一些实施方案中，高压气体可以通过化学反应(例如，使用火药或者其他固体或液体推进剂)或通过压缩气瓶生成。容装件推进系统124还可以包括机械或电动推送机构。容装件释放系统126可以用于使不需要附加推进剂的重力式容装件下落。下面进一步讨论容装件种植系统104的实施方案。

图2示出了根据本发明的一种实施方案的容装件种植系统200的实施例。如图2所示，容装件种植系统可以包括移动运输平台202诸如无人机(uav)、供给器204、种植装置208和用于种植的容装件210。在一些实施方案中，平台202可以是四旋翼型uav或遥控飞机。在一些实施方案中，平台202可以包括固定翼遥控飞机、旋转控制遥控飞机、软式飞艇、手动操作的飞机或直升机、超轻型滑翔机或其他飞行器中的任何一种。在一些实施方案中，平台202可以包括各种陆基交通工具，诸如拖拉机、汽车、自行车、摩托车、手推车、畜力牵引扣拴物、陆基机器人系统或任何其他陆基平台。

在一些实施方案中，容装件种植系统200可以包括：多个存储区域，包括具有准备种植的容装件的供给器204；以及可以在准备种植容装件之前的运输途中保存容装件的冷藏系统。在一些实施方案中，冷藏系统可以保持在可接近容装件种植系统的各个地点，容装件种植系统可以在前往种植地点的途中在这些地点处接纳容装件。可以利用冷藏来降低种子的生长速率和/或保存种子。

如图2所示，移动平台202可以与供给器204和种植器装置208集成在单个容装件种植系统200中。在一些实施方案中，种植器装置208可以直接安装于移动平台202，或者可以经由可以在任何方向上引导容装件种植系统的万向节系统进行安装。在经由万向节安装种植器装置208的实施方案中，种植器装置可以处于平台202的底部的中心，从而提供对地面和平台周围的近360度的视野。使用万向节可以在恶劣天气状况下(例如，当强风使平台202漂移时)以及在需要将容装件种植到陡峭山丘中的情况下在该山丘上进行种植操作期间提高定标准确性。

在一些实施方案中，种植部件(例如，供给器204、种植器装置208)可以诸如通过轨道安装的附件连接器或其他连接件连接到单独的平台(例如，遥控飞机或其他uav)，或者可以并入到独立设备中。例如，容装件输送装置204可以并入基于地面的系统中，诸如拖拉机或陆基遥控机械装置。在一些实施方案中，容装件输送装置204可以用作手持式系统。例如，容装件输送装置204可以包括手柄或皮带以及手动操作的触发机构，使得容装件输送装置能够手动对准和发射。在一些实施方案中，容装件输送装置204可以被配置为捆绑于用户的腿部。在容装件输送装置204的口部处的压力传感器可以检测用户的步伐，并且触发控制系统118可以使容装件输送装置发射。这样的手动操作实施方案降低了人类操作者使用手动工具诸如铲子所具有的风险，以及由于在困难地形中进行重复性动作而受伤的风险。另外，不适用于飞行的容装件可以与手动操作种植部件一起使用。

在一些实施方案中，容装件输送装置204可以包括具有机载导航系统的定标装置，该机载导航系统使用来自gps或其他传感器的数据来确定容装件种植系统200的地点与所识别的种植图中的种植地点的相对性。定标装置可以用于根据种植图来协调容装件种植系统200的位置，使得能够将容装件输送到地面中或地面上的特定地点。

在一些实施方案中，容装件输送装置204可以包括基于种植图使空中和/或陆基的移动运输平台202和容装件输送装置204的活动自动化的控制软件。在一些实施方案中，在容装件种植系统包括多个移动运输平台的情况下，控制软件可以协调每个移动运输平台202的活动，以便降低移动运输平台202与其他障碍物之间发生碰撞的风险，并试图提高容装件种植系统200的种植活动的效率。

在一些实施方案中，容装件输送装置204可以包括机载传感器设备，该机载传感器设备可以捕获与由容装件输送装置输送的容装件有关的数据。例如，每个容装件可以包括在种植时检测与该容装件相关联的位置、定向、结构完整性和环境状况的各种传感器。该数据可以从容装件传送到容装件输送装置204，并用于：确认例如容装件是否已被输送到正确的地点，容装件是否已损坏，并且如果容装件已损坏，那么容装件损坏的程度如何；确认容装件穿入地面的程度(例如，深度)；确认容装件被输送到地面中所处的角度；和/或确认容装件输送装置是否未发射或另外地发生故障。

在一些实施方案中，平台202可以携载gsm模块(用以以接收和发送进行通信的调制解调器)，并且可以在gsm连接可用时不经过地面站进行报告。这允许支持各种容装件或特定种植的可能性。当种植容装件时，平台可以记录和上传短视频以及种植的gps坐标。在一些实施方案中，视频捕获可以由发射机构的触发发起，以仅捕获发射的每个种子容装件。在一些实施方案中，视频上传在每个容装件被种植之后发生。

在一些实施方案中，可以从各种平台推送移动运输平台。例如，陆基平台可以从陆地、工作台、机动交通工具、推送设备(例如弹射器)手动(例如投掷)推送；水基平台可以例如直接从水、水上固定装置(例如码头、筏)、水上交通工具(例如船)推送；空基平台可以例如从另一无人遥控飞机(例如长航时固定翼飞机)、有人驾驶飞机、软式飞艇等推送。从各种平台推送遥控飞机允许种植遥控飞机到达范围更广的远程区域。

图3示出了根据本发明的一种实施方案的容装件输送装置300的高层级图。如图3所示，容装件输送装置可以包括供给器302，该供给器将容装件加载到连接至筒体306的腔室304中。发射机构308可以引导由供给器302加载到腔室304中的容装件通过筒体306朝向目标区域。在一些实施方案中，发射机构可以使用推进剂来引导容装件，该推进剂包括可以使用电动或机械触发器发射的固态、液态或气态的推进剂。点火时，可以将推进剂气体引到腔室中，迫使容装件通过筒体从容装件输送装置离开。在一些实施方案中，发射机构308可以包括通过电子控制阀释放以用作推进剂的压缩气体。在一些实施方案中，发射机构308可以通过激活释放来引导容装件通过筒体，这使容装件通过桶体下落而无需使用推进剂。在一些实施方案中，发射机构308可以包括机械激活的弹簧推进腔室。弹簧推进腔室可以使用电子控制阀、触发器或其他释放机构释放。触发控制系统可以在发射时释放弹簧，从而推动容装件从筒体下降。弹簧可以在射出之间手动地(例如由用户扳回弹簧)或自动地(例如电子控制加载机构)重新加载。

在一些实施方案中，供给器302可以包括料斗(例如使用重力供给将容装件汇集到加载腔室中的容器)。如下面进一步讨论的，容装件可以包括在飞行中管理和控制容装件的稳定和定向表面。料斗可以与例如无需使用额外推进剂被释放的重力式容装件一起使用，或者在不需要对容装件进行精确定向和进料的应用中使用。

在一些实施方案中，供给器302可以包括固定或可移除的匣，每个容装件被加载在该匣中。例如，可以使用盒式匣，该盒式匣可以与用于枪支和气枪的匣类似地操作，并且包括在其中加载容装件的弹簧加载从动件。在发射每个容装件时，弹簧将下一容装件推到适当位置。在一些实施方案中，匣可以包括湿度传感器和压力传感器，以检测匣中是否有任何容装件破裂或劣化。类似地，替代盒式匣，可以使用管式或鼓式匣将容装件供给到腔室中。在一些实施方案中，容装件可以加载到传送带中并被供给到腔室304中。然后电气或机械控制的棘轮机构可以馈送皮带通过腔室。

虽然示出了单个供给器连接到单个筒体，但这是为了简化描述而不意在限制性的。如下面关于图6进一步讨论的，在一些实施方案中，多个供给器可以连接到单个筒体。在一些实施方案中，容装件输送装置可以包括多个筒体，每个筒体连接到一个或多个供给器。在一些实施方案中，供给器可以包括不同类型的容装件。如下面进一步讨论的，对于给定的地形条件，被设计用于掘开土壤、添加营养物或以其他方式准备用于种植的区域的专用容装件可以在供给器中以特定的比例与种子容装件混合。

在一些实施方案中，筒体306可以是具有与所用容装件的尺寸对应的膛径的柱形筒体。直径较大的内膛可以容纳较大的容装件，直径较小的内膛可以容纳较小的容装件。在一些实施方案中，当不同尺寸的容装件与同一筒体一起使用时，容装件可以包括衬套，以确保容装件和衬套与筒体之间充分密封。在一些实施方案中，筒体长度可以从与容装件的长度基本上相等的长度变化到最高达几米的长度(例如从移动平台延伸到地面)。

在一些实施方案中，可以使用具有动态可调节膛径的筒体。筒体可以由柔性材料制成，并且可以通过使用沿筒体的长度阵列排布的一个或多个膜片(例如相机的光圈)而是可调节的，从而提供可以针对容装件的尺寸进行调节的近似柱形筒体。这样就不需要多种尺寸的筒体来容纳多种尺寸的容装件。

在一些实施方案中，筒体306可以是滑膛或制有膛线。在筒体制有膛线的情况下，可以基于所使用的推进剂的类型、所使用的容装件的尺寸和重量、筒体的长度和其他因素来选择膛线的扭曲率，以确保膛线足以使容装件在飞行中稳定。可以使用常规的或多边形的膛线。如下面进一步讨论的，在一些实施方案中，每个容装件可以包括在离开筒体之后获得旋转的翅片或其他控制表面，从而提高容装件在飞行中的准确性。这些容装件不需要额外的稳定化，并且可以从滑膛筒体发射。

在一些实施方案中，发射机构308可以包括气动或液压操作的系统。如下面关于图4进一步讨论的，在一些实施方案中，来自压缩气瓶或通过化学反应(例如火药或其他推进剂)生成的加压气体可以通过阀从高压腔室传递至低压腔室(例如腔室304)，从而迫使容装件通过筒体。阀可以由受控于触发机构的电磁线圈打开。阀可以在加压气体腔室和容装件腔室之间的管线内。在一些实施方案中，可以使用加压水代替加压气体。水可以通过阀从高压腔室传递到低压腔室，然后水推动容装件通过筒体。这具有在送达时立即对容装件和地面浇水的优点。

在一些实施方案中，可以使用机械发射机构。例如，可以使用单旋转轮系统或双旋转轮系统(如自动的棒球投掷器或板球投球器)，以利用轮的角动量发射每个容装件。在一些实施方案中，可以使用机械臂从容装件输送系统伸出，将容装件直接种植到地面中，并通过挖洞来准备土地或简单地将容装件推入地面中。在一些实施方案中，机械能可以存储在弹性带和/或弹簧中，该机械能可以直接地或通过活塞传递到容装件。

在一些实施方案中，可以使用重力式释放系统。容装件可以通过料斗或类似的供给器传递到腔室中。腔室或筒体中的止动件可以由触发器致动，这将释放容装件从筒体下落。容装件通过重力从筒体朝向目标下降。在一些实施方案中，定标系统可以基于追踪容装件输送装置的速度的传感器数据对每个容装件的释放进行计时。

容装件输送装置300还可以包括触发器，该触发器可以包括发起容装件的发射的机械或电子模块。该模块可以直接连接到该模块从其接收发射指令的机载计算机，或者无线地连接于地面站或经由人类操作者进行连接。在一些实施方案中，触发器可以具有自动防故障机制(例如，基于目标区域获取，容装件种植机构处于‘安全发射’区域(即，不在预定的出界区域内)，则电子命令指示触发器其被允许进行发射；连接到处于适合发射状态的发射机构的监视器)。在一些实施方案中，发射机构可以包括微控制器和通过有线或无线串行命令信道进行通信以接收发射指令的支持电子器件。

图4示出了根据本发明的一种实施方案的容装件输送装置的图。图4所示的实施例将压缩气瓶用作推进剂。这是为了简化说明而提供的。如上讨论的，各种形式的推进剂和发射机构均可以与本发明的实施方案一起使用。

如图4所示，压缩气瓶402可以插入发射机构308中。压缩气瓶402中可以包含空气、二氧化碳、氮气或任何其他压缩气体。在该实施方案中，发射机构308包括高压腔室404和连接到压缩气瓶402的阀406。阀406可以包括螺纹阀组件，压缩气瓶402连接到该组件中，使得能够在旧瓶耗尽时添加新瓶。当压缩气瓶连接到阀406时，可以释放压缩空气，直到高压腔室404中达到平衡。在一些实施方案中，高压腔室404可以包括被配置为测量高压腔室404中的压力的压力传感器。阀406可以是计算机控制阀，其连接到压力传感器并且被配置为一旦高压腔室404中达到预定压力就关闭阀406。这允许基于应用来控制推进剂气体的压力。例如，在结构失效之前，不同的容装件能够应对不同量的压力。另外，根据被种植的种子的类型，可能需要不同的种植深度。通过管理高压腔室404中的压力，可以控制不同地形上的种植深度。

在一些实施方案中，可以使用机载压缩机来代替压缩气瓶。压缩机可以被配置为将高压腔室404加压到预定压力，并且可以用计算机控制以动态地改变所使用的压力的量。

如上所述，发射机构308可以连接到腔室304，其中一个或多个容装件408在从筒体306向下发射之前被加载到该腔室中。腔室304可以是经由阀410连接到高压腔室404的低压腔室。低压腔室304可以不是压力控制的或不以其他方式进行加压(例如，压力可以基本上等于周围的空气压力)。在一些实施方案中，阀410可以是机械或电气触发的阀。筒体306或腔室304可以包括一个或多个柔性止动件(例如橡胶塞)412，以使容装件408在发射之前保持在适当位置。当触发阀410时，来自高压腔室404的高压气体流动到低压腔室304中，并迫使容装件408从筒体306落下。

在一些实施方案中，压缩气瓶402可以直接(或通过阀组件)连接到阀410，使得当阀410被致动时，来自气瓶402的压缩气体流经阀410进入低压腔室304中，从而迫使容装件408离开筒体306。

图5a和图5b示出了根据本发明的一种实施方案的可替代容装件输送装置500的图。图5a示出了处于准备击发位置或准备发射位置的气动容装件输送装置500。如图5a所示，在准备发射位置，栓体502处于相对于筒体504升高的位置。在一些实施方案中，可以使用装载(charge)手柄506手动地将容装件输送装置置于准备击发位置。装载手柄506可以将栓体502连接到冲击件508。当准备击发时，冲击件508压靠于冲击件弹簧510，从而使冲击件弹簧加载荷。在一些实施方案中，接收器512中的一个或多个触发控制的止动件511可以将冲击件508保持在准备击发位置。在一些实施方案中，可以由调节器514保持空气压力。如上所述，取决于特定的种植应用，推进剂气体的压力可以保持在不同的水平。这允许针对不同的容装件、地形和其他因素使用不同的压力，以增加成功种植的可能性。在一些实施方案中，调节器514可以控制从压缩气瓶或连接到调节器的压缩机(未示出)接收的压缩气体。

如图5b所示，当发射时，可以释放触发控制的止动件511。然后冲击件弹簧510可以迫使冲击件508在接收器512中向下，直到其撞击发射阀516。在撞击时，发射阀516打开，从而压缩发射阀弹簧518，允许压缩空气从调节器514流动到入口520中。在发射位置，栓体502与入口520和筒体504对准522。压缩空气从入口520引导通过栓体502并进入筒体504中，从而将容装件524推向目标。在发射之后，发射阀弹簧518使发射阀516关闭，并且容装件输送装置准备好再次击发和发射。在一些实施方案中，装载手柄506可以由用户手动地准备击发或由准备击发机构自动地准备击发。

图6a和图6b示出了根据本发明的一种实施方案的可替代容装件输送装置600的图。如图6a所示，可以使用机械容装件输送装置来推送每个容装件。龙门架602可以包括容装件保持器604，容装件606插入该容装件保持器中。龙门架602可以经由线性轴承610安装于轨道608。龙门架602还可以经由联轴器614连接到驱动螺杆612。在一些实施方案中，与齿轮传动电机或类似机构接合的联轴器614可以转动驱动螺杆612，从而将龙门架602升高到发射位置并使弹簧616拉伸。在一些实施方案中，龙门架602所升高至的发射位置可以根据特定的种植应用变化。例如，在推送时需要较大的力的情况下，可以使用较高的位置；而在需要较小的力的情况下，可以使用较低的位置。如图6b所示，当发射时，联轴器614被释放，龙门架602与驱动螺杆612脱离，从而允许弹簧616将龙门架602向下拉，将容装件推至筒体。

图7a至图7c示出了根据本发明的一种实施方案的可替代容装件输送装置700的图。在一些实施方案中，发射机构308可以包括线圈炮机构，以使容装件加速离开筒体。如图7a所示，可以沿着筒体704布置电磁体702的阵列。容装件706可以包括与电磁体相斥或相吸的金属。在一些实施方案中，容装件保持器708而不是容装件本身可以包括由电磁体加速的金属部分。如图7a所示，电子部件触发并发起沿着筒体704定位的一序列电磁体的激活。可以在筒体704的后膛端激活第一组电磁体710。然后可以依次激活从后膛到口部的电磁铁702，以使容装件加速离开筒体。例如，如图7b所示，第二组电磁体712已被激活。该顺序可以继续，直到到达最后一组电磁体714并且容装件离开筒体704。在一些实施方案中，筒体704中的止动件可以防止容装件保持器708离开筒体。然后容装件保持器可以返回到筒体的后膛端，以加载新的容装件。在一些实施方案中，容装件保持器708可以与容装件706一起离开筒体。容装件保持器可以被配置为在离开时与容装件分离，或者可以配置有一个或多个稳定表面以使容装件在飞行中稳定，和/或可以被配置为在到达目标区域时吸收撞击力。

在一些实施方案中，发射机构308可以包括轨道炮机构，以使容装件加速离开筒体。每个容装件可以包括金属连接器，该金属连接器在加载到腔室中时跨沿筒体的长度延伸的两个轨道形成回路。轨道连接到电源，使得当加载有容装件时，电流沿着一条轨道行进、经过容装件到另一条轨道，从而产生将容装件推出筒体的磁力。在一些实施方案中，容装件保持器而不是容装件本身可以包括由电磁体加速的金属连接器。

图8示出了根据本发明的一种实施方案的附接有容装件匣的容装件输送装置的腔室的图800。如图8所示，供给器302可以包括盒式匣。虽然在图8的实施例中示出了盒式匣，但是如上所述，取决于应用、容装件、地形等，可以使用各种不同类型的供给器。

如图8所示，供给器302可以包括连接到弹簧804的从动件802。当将容装件806插入到供给器302中时，容装件被压靠于从动件802，从而使弹簧804压缩。在一些实施方案中，供给器302可以包括止动件808，以避免过早地将容装件供给到腔室中。当阀410关闭时，可以致动止动件808，使得能够在上一容装件被发射后从供给器302供给下一容装件。

图9示出了根据本发明的一种实施方案的附接有多个容装件匣的容装件输送装置的腔室的图900。如图9所示，多个供给器302和902附接到腔室304。在该实施例中，每个供给器302、902均是盒式匣。虽然在图9的实施例中示出了盒式匣，但是如上所述，取决于应用、容装件、地形等，可以使用各种不同类型的供给器。多个供给器使单个移动平台能够运载不同尺寸的容装件，以从同一容装件输送装置进行发射。

如图9所示，供给器302可以基本上如图7所示。与供给器302相比容纳较大的容装件的第二供给器902可以连接到腔室304，并且可以类似地包括连接到弹簧906的从动件904。当将容装件908插入到供给器902中时，容装件被压靠于从动件904，从而使弹簧906压缩。在一些实施方案中，各供给器302、902可以包括止动件808、910，用以避免过早地将容装件供给到腔室中，并且用以管理多个供给器之间的容装件供给。止动件708、910可以是计算机控制的，使得能够在发射上一个容装件后选择性地从供给器302或902供给容装件。

图10a至图10c示出了根据本发明的实施方案的容装件的实施例1000。如图10a所示，容装件可以包括容装件壳体1002、容装件盖/顶部1004、支持基质/凝胶1006、电源1008和一个或多个传感器1010。支持基质/凝胶(本文也称为基质材料)可以取决于包含在容装件中的种子或有效载荷的类型而变化。基质材料1006可以包括土壤、营养物，容装件可以包括可以播种的各种类型的种子、插条或其他植物材料。在一些实施方案中，盖帽或盖可以被设计成在发射、着陆或进入地面中时崩裂或刺破，以允许种子即刻从容装件中生长出来并允许水进入。

电源1008可以包括电池、太阳能板或者其他能量生成和/或存储单元。电源1008可以向并入容装件中的一个或多个传感器1010提供能量。如下面进一步讨论的，电源1008还可以向并入容装件中的一个或多个无线通信设备提供能量。在一些实施方案中，该一个或多个嵌入的传感器1010可以收集与土壤成分或种子、籽苗、树苗、真菌、苔藓或原生生物健康有关的数据，生长数据，以及容装件的地点、定向、结构完整性等。该一个或多个传感器可以将传感器数据传送到其他容装件、uav、基站和/或其他通信设备，以用于进一步分析。

另外，如图10b和图10c所示，容装件可以包括不同形状的隔室1012、1014，以包括额外的支持基质、凝胶、营养物等，用以在撞击时支撑有效载荷并在植物生长时支持植物。另外的细节将关于图11至图24进行描述。

图11a至图11c示出了根据本发明的实施方案的容装件和盖的部件1100。如图11所示，容装件可以包括各种部件，诸如盖1102和壳体1104。虽然图11中示出的容装件为大致锥形的，但是也可以使用可替代形状。大致锥形的容装件可以包括圆形或其他曲面端部容装件、平头型容装件和其他大致圆锥的形状。当盖1102被装配在壳体的盖帽端1101上的适当位置时，如图11a所示，形成可以在其中放置种子、营养物和其他支持材料的腔体1106。壳体1104可以是硬壳或软壳的壳体。在一些实施方案中，壳体1104可以包括营养物，诸如氮、磷、钾、钙、硫、镁以及其他植物营养物和/或微量营养素。可以基于包含在有效载荷中的植物种类和/或基于种植环境中存在或不存在的营养物来选择在壳体中包括的营养物。在一些实施方案中，壳体的不同部分可以包括不同的营养物，例如壳体的穿刺端1103可以包括金属，以提高容装件的穿刺能力以及向土壤添加诸如铜、铁等微量营养素和诸如镁等大量营养素。并入壳体1104中的营养物可以来自天然生物源，或来自合成源(混合的各种成分)。在一些实施方案中，壳体材料可以包括可生物降解的材料诸如聚乙烯醇(pva)或其他水溶性聚合物、可紫外光生物降解的材料、明胶、树脂、玉米粉、海贝壳、碳纤维、石墨烯、陶瓷、混凝纸浆或其他材料。

在一些实施方案中，容装件可以在腔体1106中包括有效载荷。有效载荷可以包括种植材料和基质材料。例如，种植材料可以包括种子、籽苗、树苗和其他植物物质中的任何一种。基质材料可以包括真菌、细菌、苔藓、原生生物、土壤和有机或无机物质中的任何一种，诸如用于促进种子、籽苗、树苗、真菌、苔藓、原生生物和植物生长的肥料或凝胶。在一些实施方案中，有效载荷还可以包括传感器、染料、无线通信设备和其他材料。

当容装件撞击地面时，显著的力可以通过容装件转移到种子或有效载荷，可能损坏有效载荷。在一些实施方案中，壳体1104可以包括被设计为在容装件与地面撞击时崩裂的断裂点。这样的断裂点使容装件能够以可预见和可重复的方式破裂，并且吸收撞击力以保护有效载荷。在一些实施方案中，腔体1106可以包括被设计为限制有效载荷的移动的内部结构(例如挡板)。这些内部结构可以被设计为在容装件与地面撞击时崩裂，以便吸收撞击力并保护有效载荷。

在一些实施方案中，容装件可以被手动地或自动地装配有各种有效载荷类型。例如，通过用手或利用手动操作的工具用种子、松散/非嵌入式传感器等填充容装件，可以手动地装配容装件。

在一些实施方案中，如图11b和图11c所示，盖1102可以包括多孔盖1108和隔室1110。在一些实施方案中，隔室1110可以填充有地点标记成分诸如油漆、有色粉末或者可检测物质，该隔室在发射或种植时打开使得在地面上标记种子容装件的地点。在一些实施方案中，不同颜色的染料可以与不同种类的植物相关联。例如，染料可以包含在种植时与土壤中的化学物反应和/或在种植后与容装件的其他成分反应的化学物，以产生可以用电磁传感器(例如红外传感器或可见光传感器)监测的可观察到的频率/反应。可以选择染料以允许通过土壤或环境条件的生物体或化学物或物理特性进行激活或去激活。例如，染料可以用于检测与活动的和不活动的生物体相关联的生物指标。染料可以与生物体的蛋白质反应，或者被生物体代谢掉，从而产生能够由电磁传感器测量的指标。在一些实施方案中，可以选择化学染料来识别各种土壤性质，诸如ph、重金属含量、碳含量、有机碳含量、氮含量、磷含量等。

图12a至图12c示出了根据本发明的实施方案的容装件1200的实施例。如图12a所示，容装件可以包括上部部件1202和下部部件1204。上部部件1202可以包括一个或多个稳定部件1206。这些稳定部件可以提高飞行的稳定性。下部部件1204可以包括盖帽1208，该盖帽包括有效载荷1210。在一些实施方案中，如图12a所示，盖帽1206可以是波状外形1207的，以提高飞行的稳定性并且可以提高种植时的地面穿刺性。虽然在该实施例中的轮廓为螺纹或螺旋的形状，但是在一些实施方案中，可以使用韧窝模式或其他波状外形的表面。在一些实施方案中，如图12b所示，盖帽1206可以包括坚硬尖端1212。坚硬尖端1212可以由可生物降解的陶瓷、金属或其他材料制成。如图12c所示，在一些实施方案中，可以使用球形容装件。球形容装件可以包括两个半部1218、1220，这两个半部联接在一起时形成可以在其中存储有效载荷的腔体。

图13示出了根据本发明的一种实施方案的双隔室容装件的实施例l300。在一些实施方案中，容装件可以包括多个子隔室，诸如盖隔室1302和本体隔室1304。子隔室允许容装件的一些部件预先装配，而其他部件可以稍后装配。例如，种子1306可以预先封装在盖中，然后可以在加载之前向本体部件1304添加营养混合物1310。这使得能够基于现场数据对特定的种植环境定制营养混合物，减少从勘察到种植所需的时间。

在一些实施方案中，子隔室可以由分隔件分离开，该分隔件被设计成在特定条件下(诸如在撞击时、在水存在的情况下等)碎裂。这允许在条件合适时随时间释放营养物。子隔室可以由与外部的容装件相同或不同的材料制成。例如，壳体和/或分隔件可以被设计为在穿刺时吸收直接的线性力并在回弹力下破裂。另外地或者可替代地，壳体可以吸收最高达一定量的力，然后如所设计的断裂。在一些实施方案中，应力加载可以是短脉冲或最大力。在一些实施方案中，容装件中可以包括(例如在制造期间或在装配期间)十字形结构，这样的十字形结构限制在特定方向上的移动和集中力。例如，薄壁结构可以被设计为直接吸收一列式(inline)线性穿刺力，并且将这些力重引导至在容装件着陆或进入地面中时崩裂的种子容装件壁中，以便吸收撞击力并保护有效载荷。壳体和/或分隔件的材料可以包括网状编织材料。壳体的厚度可以变化(例如0.1mm至20mm)，以容置较小和较大的容装件并在不同的地形条件下种植，承受不同的发射力，承受不同的存储时间等。

图14a至图14c示出了根据本发明的一种实施方案的破裂型容装件1400的实施例。如图14a所示，如上所述，容装件1402可以被制造成包括特定的薄弱点1404。图14b示出了容装件1402的在薄弱点1404中之一处的横截面，该薄弱点在此实施例中为壳体中的凹口1404。虽然图14中所示的薄弱点是沿容装件壳体的长度延伸的侧向凹口，但是可以在制造容装件1402的壳体和/或分隔件的结构期间引入其他设计的薄弱点(例如，气穴、穿孔等)。如图14c所示，在撞击时，容装件1402可以沿着薄弱点1404断裂1406，从而吸收撞击的能量，由此保护有效载荷，并将有效载荷暴露于种植表面。

图15a和图15b示出了根据本发明的实施方案的容装件内部囊形体的实施例1500。容装件的有效载荷可以包括一个或多个囊形体。例如，如图15a所示，一个囊形体1502可以包括营养物和支持材料1504，第二囊形体1506可以包含种子1508或其他种植材料。在一些实施方案中，如图15b所示，单个囊形体1510可以包含种子1512和营养物以及支持材料1514。在一些实施方案中，每个囊形体可以由明胶或由在水分存在的情况下迅速降解的其他材料制成。虽然图15a和图15b中示出了单个种子和相关联的囊形体，但是每个容装件可以包括多个种子和相关联的囊形体。

图16示出了根据本发明的一种实施方案的囊形容装件1600的实施例。在一些实施方案中，容装件可以使用囊形体诸如明胶囊形体制成。这些囊形体快速地生物降解，并且可以包含许多不同的有效载荷，使它们成为简单且具有成本效益的容装件部件。如图16所示，单个囊形体1602可以填充有有效载荷，包括种植材料和基质材料。在一些实施方案中，囊形体可以堆叠。例如，可以通过堆叠两个囊形体半部1606、1608来形成端部敞开的囊形体1604。这形成多隔室容装件，其中有效载荷在隔室1608中。囊形体可以类似地堆叠以形成任意大的多隔室容装件1610。如所示出的，多隔室容装件1610可以在不同的隔室中包含不同的有效载荷材料，诸如在隔室1612和1614中包含基质材料，而在隔室1616中包含种植材料。通过堆叠多个囊形体，可以使容装件对于飞行而言是稳定的。例如，可以增加隔室1616的重量，以使其保持在飞行低点，并且多个囊形体的增加的长度可以提高飞行的稳定性。

图17a至图17d示出了根据本发明的实施方案的容装件盖稳定结构的实施例1700。如图17a所示，盖1702可以包括稳定结构1704。稳定结构可以被设计成使容装件在下降期间旋转。根据容装件的尺寸和重量，稳定结构的长度和定向可以变化。在一些实施方案中，稳定结构1704可以在发射后延长。图17b示出了稳定结构的截面图1706。还可以使用不同定向的稳定表面。例如，如图17c和图17d所示，可以向稳定结构增加额外的稳定表面1708、1710以改进容装件的旋转。在一些实施方案中，稳定结构可以通过确保流线型路径而使飞行稳定(即，确保背部处的阻力使得背部保持在先导表面的后面)，并且可以在不使容装件旋转的情况下工作。

图18a和图18b示出了根据本发明的实施方案的容装件稳定结构的实施例1800。除了如上所述的盖和筒体的稳定特征之外，还可以改变容装件的壳体以提高飞行的稳定性。例如，如图18a所示，壳体可以制有膛线1802，使得容装件在通过滑膛筒体发射时旋转。膛线1802的扭曲率可以根据容装件的尺寸和重量变化。在图18b中，容装件壳体具有附加的稳定表面1804。这些稳定表面可以在容装件从筒体离开时升起，或者可以足够柔韧以行进穿过筒体而不会受损伤。这还允许从滑膛筒体发射容装件并使其在飞行中稳定。另外，在容装件撞击地面时，膛线1802和稳定表面1804可以使空气进入土壤。在一些实施方案中，壳体可以并入其他稳定特征，诸如波状外形或韧窝表面，以产生旋转并使容装件飞行稳定。

图19a至图19c示出了根据本发明的实施方案的重力式容装件的实施例1900。如上所述，可以通过从移动平台将容装件推出筒体来种植容装件。然而，很多种类的植物使用风和重力来传播它们的种子。本发明的实施方案可以使用专用的重力式容装件模拟这种行为。这些重力式容装件可以从移动平台落下，而不需要额外的推进剂。如图19a所示，重力式容装件的一个实施例包括安装到包括有效载荷1906的容装件1904的顶部的翼1902。翼和容装件的设计可以基于天然存在的种子，诸如翅果。翼在容装件1904下降时使该容装件旋转，从而使飞行稳定并使种植地点更加可预测。

图19b和图19c示出了重力式容装件的可替代实施方案。翼1908可以附接到容装件1910。可以使用插塞1912或其他连接件来附接翼。在图19b和图19c所示的实施方案中，翼1908用作容装件1910的盖，从而密封容装件1910的腔室的开口。在着陆时，翼可以脱落或生物降解，从而打开插塞并允许水分和/或光进入容装件内和/或使生长的植物能够获得自由。如所示出的，容装件1910可以包括一个或多个种子1914以及营养物和/或土壤混合物1916。在一些实施方案中，可以向容装件的底部增加稳定表面1918。该表面可以增加容装件的飞行稳定性以及在撞击时打碎土壤。

图20a至图20d示出了根据本发明的实施方案的矛式容装件的实施例2000。如图20a所示，除了输送有效载荷之外，矛式容装件2002还可以用作标记桩。矛式容装件2002可以包括盖2004、标识符面板2006。在矛式容装件2002内，与如上所述的其他容装件中一样，有效载荷可以包括一个或多个种子2008和营养物/土壤基质2010。如图13b所示，矛式容装件2002可以穿入地面2012并保持直立。在一些实施方案中，容装件中的传感器可以检测并传输定向、穿刺深度和其他种植特性。

在一些实施方案中，矛式容装件可以包括坚硬和/或加重的盖帽2014，如图20c所示。盖帽2014可以帮助在密实土壤或困难地形中进行地面穿刺。如图20d所示，在一些实施方案中，种子和营养物/土壤基质可以包含在囊形体中。

图21a至图21c示出了根据本发明的实施方案的多部件矛式容装件的实施例2100。如上面关于图20a至图20c所描述的，矛式容装件可以输送有效载荷，同时也可以用作标记桩。如图21a所示，矛式容装件可以被设计成具有多个部件，其中每个部件在植物的发育期间服务于不同的目的。例如，矛式容装件可以包括包含种子和土壤/营养物基质2104的基部容装件2102。如图21a所示，种子和土壤/营养物基质可以包含在囊形体中，然而在一些实施方案中，它们可以散装在基部容装件2102内。

矛式容装件还可以包括保护部件2104。保护部件2104可以是中空管，其用作视觉标记并且还保护生长的植物。例如，如图21b所示，一旦种植，盖2106和基部2102就可以开始生物降解，从而将矛式容装件敞开于空气和降水，以及将新生长的植物暴露于周围土壤。如图21c所示，中间保护器部件可以保持在适当位置2110，从而保护新生长的植物免受捕食并在新生长的植物生长时提供结构支撑。

图22a至图22e示出了根据本发明的实施方案的容装件盖的实施例2200。对于在种植之前封装容装件并将其内含物保持在适当位置，盖是有用的。然而，一旦种植，盖可能会阻碍种植的种子获得足够的光和水分。在一些实施方案中，盖可以被设计为成克服这些问题。例如，如图22a所示，盖可以包括可生物降解的插塞2202。插塞2202使用的材料可以基于该插塞需要生物降解地多快进行选择。盖还可以包括由缓慢生物降解的材料制成的结构部分2204。这为盖和/或容装件提供了结构刚度。

在一些实施方案中，如图22b和图22c所示，盖可以是穿孔的2206、2208。穿孔允许水分穿过盖。这可以加速生物降解，并且还可以用于根据环境状况更紧密地设置生物降解过程的时间。例如，其可以用于使盖在雨季开始之前在很大程度上保持完整。当开始降雨时，穿孔的盖迅速生物降解，从而将种子暴露于自然环境。类似地，如图22d和图22e所示，盖可以包括在结构部分2212上蔓延的薄膜2210。薄膜可以是透明或半透明的2214，从而允许光到达容装件的内部。薄膜和结构部分可以以不同的速率进行生物降解，如上面关于图22a所描述的实施例中一样。

图23a和图23b示出了根据本发明的实施方案的撞击致动盖的实施例2300。如图23a所示，盖2302可以连接到推杆2304。推杆可以从盖起延伸经过容装件并从容装件的底部伸出。如图23a描绘出加载的或在飞行中的容装件，其中盖是闭合的并且推杆延伸出容装件的底部。在图23b中，容装件已被种植。撞击力作用于推杆2304，从而迫使盖2302进入打开位置2306。该动作还吸收撞击能量并引导该能量打开容装件，从而保护有效载荷。一旦打开，水分和光可以到达内部的有效载荷。

图24a至图24c示出了根据本发明的实施方案的专用容装件的实施例2400。在一些实施方案中，可以在不同的地形条件下使用专用容装件。如图24a所示，一个专用容装件2402可以用于在种植前打碎土壤并使空气进入土壤。例如，可以增加容装件2402的重量以提高穿刺能力，并且容装件可以包括在撞击时使地面变松的透气表面2404。如在上面所描述的种植器容装件中一样，稳定特征，诸如稳定表面、韧窝、膛线等，也可以用于使容装件2402旋转，从而提高撞击时的透气性。在一些实施方案中，容装件2402可以包括营养物、水或其他种植材料，它们在地面透气时被添加到地面。

如图24b所示，在一些实施方案中，种植容装件2406可以插入到容装件2402中。在撞击时，容装件2402可以使土壤变松，并且种植容装件2406可以将其有效载荷添加到变松的土壤。在一些实施方案中，可以使用一层营养物、凝胶或其他材料来联接容装件2402和容装件2406。在种植后，随着容装件生物降解，营养层可以被引入到周围的土壤中。如图24c所示，在一些实施方案中，可以使用推动式容装件2408将先前种植的容装件进一步推动到地面中并使先前种植的容装件破裂。推动式容装件2408可以被定尺寸为具有与被推动的容装件相同或更大的直径。推动式容装件可以被添加到供给器中，使得种植容装件和推动式容装件依照发射顺序交替。在每次种植时，种植容装件和推动式容装件可以快速地相继发射，使得推动式容装件在刚种植后就撞击种植容装件。

在一些实施方案中，每个种植容装件上的传感器可以指示种植深度。对于那些已经种植但未以预定深度种植的种植容装件，可以通过容装件通信系统从容装件向容装件发送消息，以请求推动式容装件。可以将第二移动运输平台分派到容装件地点，并在该容装件地点处发射推动式容装件。在一些实施方案中，第二移动运输平台可以是陆基平台。如上所述，在一些实施方案中，容装件可以适于所使用的每个种类。例如，不同尺寸的容装件可以用于不同尺寸的种子。

图25示出了根据本发明的一种实施方案的容装件通信系统2500的实施例。如图25所示，在一些实施方案中，容装件2502可以包括各种传感器2504。在一些实施方案中，传感器2504可以包括检测温度、水分含量、ph、co2、氧气、光照水平、有机和无机分子、有机碳和其他营养物的传感器。在一些实施方案中，传感器2504可以包括无线通信模块，诸如无线发射器，该无线通信模块被配置为与其他容装件2504、2506、基站或专用发射器容装件2508和/或移动运输平台通信。在一些实施方案中，包括额外电源并且传输范围扩大的专用发射器容装件可以与种植容装件种植在相同的区域中。种植容装件2502、2504、2506可以与发射器容装件2508形成网状网络。发射器容装件可以被设计成不完全刺入，而保留太阳能板或其他能量生成系统露出，以能够传输信号。例如，发射器容装件2508可以包括专用盖2510，该专用盖包括连接到电池或其他能量存储系统的能量捕获设备2512(例如，太阳能板、太阳能涂料或其他能量捕获系统)。

在一些实施方案中，容装件可以通过移动网络诸如gsm网络进行通信。容装件可以使用gsm在发射后立即返回报告目前的容装件小气候的状态(水分、阳光、温度、ph、地震活动)。在一些实施方案中，容装件通信系统可以是其中大部分容装件可以将它们的信息传输到另一容装件的多容装件网络，其中另一容装件可以1)再将信息传输到另一容装件、或者2)将信息传输到能够将信息发送到非容装件设备以将信息从容装件网络发出的容装件。在一些实施方案中，并不是每个容装件都需要携载移动网络模块，而是一子组容装件(例如子容装件)可以携带较小的模块(例如，400mhz无线电发射器)，而另一子组容装件(例如中央容装件)可以携载较大的移动网络(例如gsm)模块。移动网络模块可以用于连接到现有的移动网络，或连接到空中通信设备诸如uav。在一些实施方案中，中央容装件可以定位在容装件群体的中间附近。中央容装件可以从周围的子容装件收集信息。网状网络可以与每个容装件一起使用以包括自主的处理能力，并且可以在收集到信息时广播多个容装件的信息。

在一些实施方案中，一个或多个地面控制容装件可以种植在已知的地理地点。可以使用卫星导航技术诸如rtkgps和绝对高度测量来确定地理地点，使得地面控制容装件可以用作用于未来测绘飞行的地面控制点。地面控制容装件可以被种植成使得其在视觉上或电磁地可识别。例如，可以发射地面控制容装件以使其穿入到地面中，而盖保留在地面以上，以能够从空中在视觉上进行识别。可替代地或另外地，地面控制容装件可以向在其附近飞行的uav传输信号，以进行识别。如上所述，容装件可以由在盖上的太阳能板提供动力。盖上的标记可以通过颜色(可视的、发光的、荧光的)、数字、字母、图案进行识别。在荧光的情况下，可以使用激光来照射大区域从而以预定的频率激发材料，而不是简单地使用环境太阳照射。在一些实施方案中，容装件可以通过它们的定向——例如以方形或圆形定向种植——而被识别。

图26示出了根据本发明的一种实施方案的测绘系统2600的实施例。如图26所示，测绘系统2600可以被实施为uav2602。在一些实施方案中，测绘系统2600可以在任何移动平台——包括空中移动平台、卫星平台和陆基移动平台——中实施。测绘系统2600可以包括各种传感器，以收集描述周围区域的数据，这些数据可以用于创建局部陆地特征的地图。在一些实施方案中，传感器264可以包括电磁传感器，诸如视觉传感器、多光谱传感器、高光谱传感器、雷达传感器、激光雷达传感器和红外传感器。在一些实施方案中，测绘系统2600可以包括一个或多个无线通信模块，包括gps或其他无线追踪数据、gsm或其他移动联网模块。在一些实施方案中，可以在专用天气通信设备上接收当前的、历史的和预测的天气数据。在一些实施方案中，测绘系统2600可以包括电源2608，该电源可以包括电池、太阳能板或其他能量生成和/或存储单元。

在一些实施方案中，可以处理来自测绘系统2600的数据以创建地图，以用于卫星数据集的验证、森林和作物健康监测、土壤成分分析、一个或多个种子容装件种植图的生成和/或对陆地的二维和三维测绘。在一些实施方案中，健康监测地图可以包括生态评估，诸如碳定量、树木数量和作物定量、树和作物的病害监测(例如叶覆盖率、颜色变化、识别等)和小气候数据。在一些实施方案中，可以生成示出拓扑细节、土壤特性(例如，对岩石、水、土壤、树桩的识别以及另外地对水分含量、土壤营养物和其他化合物的评估)、对杂物(例如，树枝、树桩、根、余料和林业设备杂物)的识别等的区域地图。

使用根据由测绘系统2600收集的数据生成的地图，可以生成种植图和种植顺序。种植图和种植顺序(本文也称为“种植图”)可以识别种植地点、种植角度、优化的种植顺序、树种适宜性和选择、容装件尺寸和/或种植速度。

图27示出了根据本发明的一种实施方案的自动种植方法2700的框图。在2702处，可以接收来自各种传感器的数据。如上所述，测绘系统2000可以包括各种传感器，诸如电磁传感器，诸如视觉传感器、多光谱传感器、高光谱传感器、雷达传感器、激光雷达传感器和红外传感器。感测输入数据可以在种植之前、种植期间以及种植之后进行收集。在2704处，可以处理传感器数据，以根据原始数据确定信息。例如，在一些实施方案中，处理可以包括计算基础陆地和任何结构或植物的高度两者的拓扑，并对数据应用指标，例如ndvi、tcari/osavi、生物质含量、氮含量等。处理还可以包括自动标记根据感测输入数据识别的特征，例如：人造结构、岩石、水、土壤、植物(例如树木、灌木和草)、杂物(例如树桩、原木、树枝)和其他特征。可以应用二阶算法来确定土壤类型、土壤ph、土壤相对湿度等。

在2706处，经处理的数据可以用于生成输出地图。输出地图可以包括用于人类观察和计算评估两者的各种地图层的组合。输出地图可以用于生成精确的种植图和监测种植成果，还可以用于：评估森林健康，包括生态评估(碳数量、树木数量、树木病害、杂草、叶覆盖率、颜色变化(例如红移)等)和小气候分析(局部温度和湿度测量等)。在一些实施方案中，输出地图可以用于验证基于卫星的数据集，例如可从卫星服务获得的数据集。在种植之后进行的用于监测种植成果的测绘也用于优化精确的种植图。

在2708处，可以使用输出地图来生成精确种植图，如图28和图29所示。在一些实施方案中，精确种植图可以包括：每个种植地点的地理地点(例如，将种植密度和分布考虑在内)；在每个地点种植何种类型的植物(例如，种类或植物生长阶段)(因为不同的种类或不同阶段的植物在地面上需要的不同条件，以优化生长)；在每个地点种植何种容装件类型；每个容装件被种植所处的角度；种植每个容装件的时间；是否使用容装件预处理和容装件后处理；与用于对种植遥控飞机重定标的各个种植点相关联的局部识别特征。

在2710处，可以将种植图上传到移动运输平台。在一些实施方案中，种植图被划分到多个可用的平台(例如，uav或其他平台)中。可以针对以下方面优化每个平台的种植规程(order)：飞行时间，在基站附近完成种植任务以减少非种植飞行时间；每个平台的携载能力，以最大化每次任务种植的容装件的数量；在考虑到高度变化的情况下每次飞行的电池消耗量，等等。将每个平台的种植图和种植规程上传到每个平台。初始基站和最终基站(即起飞和降落)的地理地点可以上传到每个平台。如果最终基站的位置改变，则可以在飞行中更新该上传。设置并上传归航点(紧急降落点)。

在2712处，由移动运输平台执行种植操作，这可以包括容装件的实际种植。额外的数据输入包括土壤密度和发射机构的校准后所需压力。这样，发射机构可以针对地区中的土壤类型优化容装件穿刺。该校准依据于可能需要不同种植深度的每个物种类型。种植操作可以涉及目标获取和控制，诸如在种植之前使用实时数据来确认种植地点(例如，种植区域没有发生重大变化)。如上所述，也可以在每次种植之前进行多次安全检查，诸如检查目标的热成像数据，以确保没有动物或人阻挡目标。操作还可以包括导航，诸如基于精确种植图在预定的种植地点处种植容装件，以及在飞行任务期间使用实时数据进行障碍物回避，例如避开可能阻碍飞行路径的倒下的树木。平台上的传感器可以检测障碍物(例如倒下的树木、原木、树枝、新的人造障碍物)。设置了接近度阈值。如果接近度阈值被打破，则平台可以避开障碍物，并继续飞行计划。

在一些实施方案中，使用机载感测对飞行控制做出调节，诸如自动群控，使用监控软件来监测平台进度、状态、传感器输入和种植进度，或者使用监控软件来干预飞行控制以确保平台安全(例如，停止/开始种植；停止/暂停/继续飞行任务)。还可以基于温度、湿度、风和其他条件对发射机构做出调节。还可以调节发射控制系统，例如，通过确定从每个中均具有不同容装件的多个匣种植哪个容装件或使用每个匣中的不同容装件的预加载顺序来进行上述调节。基于预定的压力校准和实时数据调节发射参数。基于所有的预先确定的和更新的参数触发发射机构。

在一些实施方案中，确认种植成果可以用于确定容装件是被种植还是未被种植(例如由于未发射)、与预先确定的种植地点的位置误差、种植时容装件的机械变化和/或表面穿入(无/部分地/全部)。如上所述，可以使用视觉指示器(例如，从容装件释放的染料或粉末；在土壤表面上方是否可以看见盖；容装件中的传感器等)来确定这种确认。

在一些实施方案中，种植操作的输入可以包括种子容装件、精确种植图、平台和发射机构的功率、命令和数据处理以及种植机构和发射机构状态(例如，剩余的发射次数)。

在2714处，平台返回到预定基站。在发射完最后的容装件后，平台以一定高度返回到基站，该高度被优化为使与当前正在种植的平台以及与其他横越的平台(例如，返回到陆地或出来进行种植的平台)的碰撞最小化。这可以通过设置单个或多个横越高度水平来实现，和/或可以为每个平台指定唯一的飞行水平以最小化碰撞风险。平台考虑到该区域中还存在别的其他平台(例如避免碰撞)。平台可以被设置为以距基地一定的距离和高度的方式悬停排队。当基站准备就绪时，视基站的能力而定，平台可以尽可能多地一次性返回到基站。

图28示出了根据本发明的一种实施方案的地图生成方法2800的框图。如图28所示，在2802处，可以接收在图27中生成的输出地图。输出地图可以包括基于传感器数据识别的各种特征(例如，nvdi、岩石、水、土壤等)。使用输出地图，可以生成种植图。

在2804处，可以通过将各种阈值应用于输出地图数据，开始种植图的生成。例如，可以向输出地图的区域应用最大岩石布局和密度的阈值，以识别用于种植的、岩石过多或间隔过于紧密的区域。类似地，可以向地图应用最大和最小水含量的阈值，并且可以基于那些阈值来识别区域。另外，也可以应用其他阈值，诸如与遮光物诸如为树木、岩石等的接近度。这允许基于地图中的特征用额外的数据使输出地图丰富化。

在2806处，可以接收通过测绘系统上的传感器所接收的或通过现场分析、历史记录等所接收的额外数据。该数据可以表明该区域的营养物含量和其他生长参数。在一些实施方案中，可以对丰富化的输出地图进行标记以包括营养物数据和阈值数据。每个输出地图可以被分成多个单元，每个单元表示输出地图中已被丰富化的区域。例如，每平方米的输出地图可以标记有阈值和营养物数据。上述单元的尺寸可以根据输出地图的分辨率和输入传感器数据的解析度变化。

在2808处，丰富化的输出地图和营养物数据可以用于针对不同的物种识别地图内的种植区域。在一些实施方案中，可以针对在一区域中种植的每个物种定义种植需求。每个物种的种植需求可以与丰富化的输出地图的每个单元相比较。可以识别出与特定物种的需求匹配的每个单元。在2810处，基于匹配单元，可以生成识别要在哪些地点种植哪些物种的优选地图。可以生成优选地图以增加不同物种在该区域中的生长机会，并且该优选地图可以基于当前物种、历史种植成果和其他数据。

在2812处，根据优选地图生成种植图。种植图可以限定优选地图内用于每个物种的每次种植的地点。每次种植可以包括物种标识符、种植类型(例如种子、插条等)、容装件类型、准备要求(例如透气、推动等)。种植图可以基于植物的种类限定地点。例如，不同的物种可以耐受不同水平的密度，这样，用于一个物种的种植图可以在已识别区域中每平方米定义一次种植，而用于不同物种的种植图可以在种植区域中每五平方米定义一次种植。然后可以如上面关于图26所述的使用种植图。

在2814处，在种植后，可以监测每次种植的成功和失败。在一些实施方案中，可以进行常规测绘以检查每次种植的状态并从每个种植的容装件采集传感器数据。在2816处，基于种植的结果，可以在2806处更新生长参数以及在2810处更新历史数据，以改善之后的种植图，如下面关于图28进一步讨论的。

图29示出了根据本发明的一种实施方案的确定种植图的方法2900的框图。在2902处，种植评估模块可以接收上述的输出地图数据2802和种植监测数据2814。在一些实施方案中，输出地图数据2702可以是上面的丰富化输出地图数据。种植评估模块2902可以将输出地图数据与种植监测数据进行比较，以识别输出地图数据中的哪些地理和地质特征最有可能与成功种植有关联。基于该比较，可以生成存活概率地图2904。

在一些实施方案中，种植评估模块可以包括一个或多个机器学习分类器，这些机器学习分类器可以使用输出地图数据2703和种植成果监测数据2814进行训练。如上所述，输出地图数据2703可以包括地形图(拓扑、岩石、水、土壤、营养物)、周围树种、期望的种类等，种植成果监测数据可以包括以每棵树和/或每个物种为基础的种植成果。机器学习分类器可以识别与特定的种植成果特性相关的输出地图数据2703中的条件。随后，当对新区域绘制地图时，可以由机器学习分类器处理那些新区域的输出地图，以自动产生新区域的第二种植图。然后可以监测该种植，并且其可以用于进一步训练机器学习分类器。

在2906处，精确种植图生成模块可以使用存活概率地图结合各植物种类的种植标准2908，来生成精确种植图2910。类似于上述步骤2208，精确种植图生成模块2906可以评估存活概率地图2904和种植标准2908。然后可以在图27中的2710处使用精确种植图2910，以使其针对种植操作在可用移动运输平台之间进行划分。

在一些实施方案中，精确种植图2910可以包括用于种植区域中的每次种植的gps坐标。在一些实施方案中，种植图还可以包括来自局部区域的视觉图像，以帮助识别种植地点。种植图2910还可以定义每次种植的物种和种植条件，诸如年度时间、天气预报、土壤条件、温度等。

图30示出了根据本发明的一种实施方案的计算机系统的高层级框图3000。如图30所示，计算机系统可以包括经由总线3002连接的硬件元件，包括网络接口3004，这使得计算机系统能够通过局域网(lan)、广域网(wan)、移动网络(例如，edge、3g、4g或其他移动网络)或其他网络连接到其他计算机系统。通信接口3004还可以包括用于连接到红外设备、蓝牙设备或其他无线设备(诸如其他平台或容装件)的有线或无线接口。计算机系统还可以包括一个或多个处理器3006，诸如中央处理单元(cpu)、现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、网络处理器或其他处理器。处理器可以包括单核或多核处理器。

在一些实施方案中，可以使用一个或多个控制器3008来控制移动运输平台的导航，控制器可以包括被设计成控制本文描述的各种移动运输平台的硬件和软件控制器。在一些实施方案中，计算机系统可以包括图形用户界面(gui)3010。gui3010可以连接到显示器(led、lcd、平板计算机、触摸屏或其他显示器)，以输出用户可观看的数据。在一些实施方案中，gui3010可以被配置为接收指令(例如，通过触摸屏或其他交互式界面)。

在一些实施方案中，可以使用一个或多个传感器3012来导航和收集描述周围区域的数据，这些数据可以用于创建局部陆地特性的地图。在一些实施方案中，传感器3012可以包括各种电磁传感器，诸如视觉传感器、多光谱传感器、高光谱传感器、雷达传感器3014、激光雷达传感器3016和红外传感器。在一些实施方案中，传感器3012可以包括各种通信模块，诸如gps或其他定位模块和移动网络通信模块。

在一些实施方案中，计算机系统可以包括本地或远程数据存储装置3018。数据存储装置3018可以包括本领域已知的各种计算机可读存储介质、存储系统和存储服务(例如，磁盘驱动器、cd-rom、数码影碟(dvd)或其他光存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储器或其他磁存储设备、关系数据库、对象存储系统、本地或基于云的存储服务或任何其他存储介质、系统或服务)。数据存储装置3018可以包括如本文所述生成、存储或以其他方式利用的数据。例如，数据存储装置3018可以包括如上所述生成和存储的种植图3020和飞行计划3022的全部或部分，存储器3024可以包括各种存储器技术，包括ram、rom、eeprom、闪速存储器或其他存储器技术。存储器3024可以包括用以实施如本文所述方法的可执行代码。

在一些实施方案中，输送平台和容装件可以用于其它目的。例如，包括特定染料的容装件可以被发射到水系统内的特定地点，以追踪藻华。也可以使用类似的系统种植其他植物(诸如农作物、苔藓和花)。例如，可以在难以到达的地点(例如环岛上、牧场中)以详细图案种植花用于装饰用途，以从空中或太空中看到这些图案。染料用于指示未发射的训令(ordinance)。

在一些实施方案中，uav可以用于空中的定标营养物输送。例如，uav可以在特定植物的叶子上喷雾或凝胶，或者可以输送目的在于植物的基部或叶子的溅泼球(splatball)。类似地，可以通过瞄准树冠将爆裂的溅泼球或手榴弹输送到一区域，溅泼球可以被配置成在即将到达树之前爆裂，从而以凝胶状营养物覆盖叶子。通过将高度凝胶状的脉冲式高速球瞄准在植物的基部，可以输送溅泼球。

在一些实施方案中，用于检测、计数、估计和确定准备度的方法收集针叶树球果和种子(以及非针叶树)。如上所述的uav可以监测球果(或其他种子)，测量当前状态(例如是否为绿色)，确定每棵树的计数并估计那些未计数的(例如视图中隐藏的)，估计总种子产量并确定何时准备收获(例如基于从绿色到棕色的光谱特征转变和“开度”，表明它们是否准备好)。

在一些实施方案中，容装件可以用于土壤修复。可以发射容装件以使困难地形上的不稳定的土壤或岩石粘结。容装件可以包括对地点、气候、地形等特定的营养物、细菌/真菌和/或蠕虫或蠕虫卵。

虽然为了清楚理解的目的已经相当详细地描述了前述实施例，但是上述发明技术不限于所提供的细节。存在许多可替代方式实施上述发明技术。所公开的实施例是说明性的而不是限制性的。

当特征或元件在本文中被称为在另一特征或元件“上”时，其可以直接在另一特征或元件上，或者也可以存在介于之间的特征和/或元件。相比之下，当特征或元件被称为“直接在”另一特征或元素“上”时，不存在介于之间的特征或元件。还将理解，当特征或元件被称为“连接”、“附接”或“耦接”到另一特征或元件时，其可以直接连接、附接或耦接到另一特征或元件，或者可以存在介于之间的特征或元件。相比之下，当特征或元件被称为“直接连接”、“直接附接”或“直接耦接”到另一特征或元件时，不存在介于之间的特征或元件。

虽然是关于一个实施方案进行描述或示出的，但是如此描述或示出的特征和元件可以应用于其他实施方案。本领域的技术人员还将理解，提及的设置成“邻近”另一特征的结构或特征可以具有与邻近特征重叠或在临近特征下面的部分。

本文使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，并不旨在限制本发明。例如，如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在还包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还将理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“具有”说明存在所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的列举项中一个或多个的任何和所有组合，并且可以缩写为“/”。

为便于描述，本文中可能使用空间相对术语，诸如“在…下”、“在…之下”、“下部”、“在…上”、“上部”等，以描述如图所示的一个元件或特征相对于另外的元件或特征的关系。将理解，空间相对术语旨在涵盖除了图中描绘的定向之外，设备在使用或操作中的不同定向。例如，如果图中的设备被倒置，则被描述为在其他元件或特征“下”或“下方”的元件将被定向为在该其他元件或特征“上”。因此，例示性术语“在…下”可以涵盖上下两种定向。设备可以以其他方式定向(旋转90度或处于其它定向)，并且相应地使用本文的空间相对描述符解读。

类似地，术语“向上”、“向下”、“竖直”、“水平”等在本文中仅用于说明的目的，除非另有明确指示。

尽管术语“第一”和“第二”可以在本文中用于描述各种特征/元件，但这些特征/元件不应该受这些术语限制，除非上下文另有指示。这些术语可以用于将一个特征/元件与另一特征/元件区分开。因此，在不偏离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一特征/元件可以被称为第二特征/元件，并且类似地，下面讨论的第二特征/元件可以被称为第一特征/元件。

如本文的说明书和权利要求书中所使用的，包括如在实施例中所使用的，除非另有明确说明，否则所有数字可以被理解为前面加有词语“约”或“近似”，即使该术语没有明确地出现。可以在描述大小和/或位置时使用措辞“约”或“近似”，以指示所描述的值和/或位置在值和/或位置的合理预期范围内。例如，数值可以具有是所陈述值(或值范围)的+/-0.1％、所陈述值(或值范围)的+/-1％、所陈述值(或值范围)的+/-2％、所陈述值(或值范围)的+/-5％、所陈述值(或值范围)的+/-10％等的值。本文所述的任何数值范围旨在包括其中包含的所有子范围。

尽管上面描述了各种说明性实施方案，但是在不偏离如权利要求所述的本发明的范围的情况下，可以对各种实施方案作出多种改变中的任一种。例如，执行各种描述的方法步骤的顺序通常可以在可替代实施方案中进行改变，并且在其他可替代实施方案中，一个或多个方法步骤可以被完全跳过。各种设备和系统实施方案的可选特征可以包括在一些实施方案中，而不包括在其他实施方案中。因此，前面的描述主要出于例示性目的提供的，并且不应被理解为限制如权利要求中阐述的本发明的范围。

本文包括的实施例和图示通过说明而非限制的方式示出了可以实践主题的具体实施方案。如所提及的，可以从其中利用和推导出其他实施方案，使得可以在不偏离本公开内容的范围的情况下进行结构和逻辑的替换和改变。发明主题的这些实施方案可以仅为了方便起见在本文被单独地或共同地称为术语“发明”，而不旨在主动地将本申请的范围限制于任何单个发明或创造理念，如果实际上公开了不止一个这样的理念的话。因此，虽然本文已经示出和描述了具体的实施方案，但是可以用计算出的实现相同目的的任何布置替代所示的具体实施方案。本公开内容旨在涵盖各种实施方案的任何和所有的改动或变化。在阅读上文说明书后，上述实施方案的组合和本文中未具体描述的其他实施方案对于本领域技术人员将是明了的。