डॉ. सुनील गोरंटीवार
Robotics : शेतीमधील कामे ही क्लिष्ट, मेहनतीची व काही वेळा धोकादायक असतात. अशा कृषी कामांसाठी स्वायत्त यंत्रमानव तंत्रज्ञान विकसित करणेही तितकेच आवश्यक आणि महत्त्वाचे आहे. हे स्वायत्त कृषी यंत्रमानव शेतीमधील विविध कामे कशी करतात, त्याची माहिती या लेखात घेऊ.
जेव्हा यंत्रमानव (Robot ) हा संपूर्ण परिस्थितीचे आकलन करून स्वतःच निर्णय घेतो. घेतलेल्या निर्णयाप्रमाणे स्वयंचलितपणे कार्यवाही करतो, त्यास स्वायत्त यंत्रमानव (Autonomous Robot) असे म्हणतात. कृषी क्षेत्रातील पीक, हवामान, जमीन व व्यवस्थापन प्रणाली या एकमेकांवर अवलंबून असतात. या सर्व प्रणाली अत्यंत गुंतागुंतीच्या, भिन्न आणि वैविध्यपूर्ण असल्यामुळे शेती कामांसाठी स्वायत्त यंत्रमानव निर्माण करणे अत्यंत अवघड, जटिल आहे. मात्र शेतीमधील कामे ही क्लिष्ट, मेहनतीची व काही वेळा धोकादायक असतात. अशा कृषी कामांसाठी स्वायत्त यंत्रमानव तंत्रज्ञान विकसित करणेही तितकेच आवश्यक आणि महत्त्वाचे आहे. हे स्वायत्त कृषी यंत्रमानव शेतीमधील विविध कामे कशी करतात, ते पाहू.
स्वायत्त कृषी यंत्रमानव शेतीमधील विविध कार्य करण्यासाठी अनेक प्रक्रिया करतात. त्यात
१) संवेदकाद्वारे सभोवतालच्या वातावरणाची आणि निर्दिष्ट प्रणालीची माहिती गोळा करणे.
२) गोळा केलेल्या माहितीचे पृथ:करण करणे.
३) पृथःकरण केलेल्या माहितीप्रमाणे योग्य तो निर्णय घेणे.
४) घेतलेल्या निर्णयाप्रमाणे प्रत्यक्ष कार्य करणे इ.
या यंत्र मानवाचे आरेखन (Design) करताना मानवी हस्तक्षेपाशिवाय किंवा कमीत कमी मानवी हस्तक्षेपासह शेतीमधील विविध कामे अधिक कार्यक्षमतेने व काटेकोरपणे करण्याच्या दृष्टीने केले जाते. कृषी यंत्रमानवामध्ये शेतीमधील विविध कार्य स्वायत्तपणे करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या विविध प्रणालींची माहिती घेऊ.
(१) संगणक दृष्टी (Computer Vision)
शेतीमधील पिके, तण, कीटक आणि इतर वस्तू ओळखणे आणि त्यात नेमका फरक करणे यासाठी यंत्रमानव हे प्रगत ‘संगणक दृष्टी’ प्रणालींचा वापर करतात. ही संगणक दृष्टी प्रणाली त्यासाठी विविध प्रकारच्या संवेदकांचा वापर करते. या प्रक्रियेस ‘संवेदना व धारणा’ (Sensing and Perception) असे म्हणतात. संवेदकाद्वारे गोळा केलेल्या माहितीची (उदा. पीक, तण, कीटक इ.) निश्चिती करण्यासाठी आणि त्यांच्या विविध अवस्था (उदा. पीक, कीटक अथवा रोगांच्या वाढीची नेमकी अवस्था) जाणून घेण्यासाठी विशिष्ट प्रकारच्या प्रतिमा आज्ञावलीचा वापर केला जातो. या प्रक्रियेस ‘माहिती पृथ:करण व विश्लेषण’ (Data Processing and Analysis) असे म्हणतात.
अ) संवेदना व धारणा : शेतीमधील माती, वातावरणासह विविध बाबींची माहिती गोळा करण्यासाठी यंत्रमानवावर विविध प्रकारची संवेदके बसवलेली असतात. त्यात कॅमेरा, लायडर (LiDOR), अल्ट्रासोनिक (प्रचंड कंपनसंख्या असलेल्या ध्वनिलहरी) संवेदके, तापमान, आर्द्रता व ओलावा मोजण्याची संवेदके, वैश्विक स्थान निश्चितीकरण करण्यासाठी लागणारी संवेदके (GPS- जीपीएस) आणि अन्य आवश्यक संवेदकांचा अंतर्भाव असतो. गरजेप्रमाणे यातील एक किंवा अनेक संवेदके यंत्रमानवात अंतर्भूत केलेली असतात. स्थान निश्चितीकरण करणारी जीपीएस संवेदके मात्र अत्यावश्यक असतात. या सर्व संवेदकांद्वारे गोळा केलेली माहिती यंत्रमानव व त्यात बसविलेले चालक यंत्रणेला पुरवली जातात.
ब) माहिती पृथक्करण व विश्लेषण (Data Analysis) : यंत्रमानवावरील संवेदकाद्वारे मिळालेल्या माहितीचे विश्लेषण करणाऱ्या विशिष्ट संगणकीय आज्ञावलीही यंत्रमानवामध्ये असतात. या आज्ञावली कृत्रिम बुद्धिमत्ता (Artificial Intelligence) व मशिन लर्निंग (Machine Learning) या तंत्रावर आधारित असून, त्या मिळालेल्या माहितीचे पृथक्करण करतात. त्यानुसार यंत्रमानवासमोरील घटक हे पिकाचाच भाग आहे की तण आहे, की कीटक आहे, याची ओळख पटविली जाते. या कृत्रिम बुद्धिमत्ता आणि मशिन लर्निंग आज्ञावली या मिळणाऱ्या विविध कलाप्रमाणे (पॅटर्न) स्वतः काही बाबी शिकत जातात. आणि यंत्रमानवावर स्थापित केलेल्या संगणक दृष्टी प्रणालीस (संवेदन व आकलन आणि माहिती पृथक्करण व विश्लेषण) सतत प्रशिक्षित करत राहतात. उदा. या रोगाचा प्रादुर्भाव होण्याच्या पूर्वी दरवेळी पानांमध्ये किंवा वनस्पतीमध्ये होणाऱ्या बदलांचे पॅटर्न आज्ञावली लक्षात ठेवते. पुढील वेळी तशी स्थिती येताच अधिक जागरूक होऊन रोगाच्या विरुद्ध अधिक अचूकतेने काम करते. म्हणजे आधीच्या विविध प्रतिमा, स्थिती यांच्या अनुभवातून स्वतः शिकते आणि आवश्यक त्या सुधारणा करते. यालाच मशिन लर्निंग असे म्हणतात. अशा प्रकारे संवेदके व आज्ञावली एकत्रित पणे यंत्रमानवास पिके, पीक घनता, वनस्पती आरोग्य, मातीची स्थिती, अडथळे व इतर संबंधित घटक ओळखण्यास मदत करतात.
(२) निर्णय घेणे (Decision Making)
स्वायत्त कृषी यंत्रमानवामध्ये स्थापित केलेल्या संवेदकाद्वारे मिळालेल्या माहितीचे प्रणालीद्वारे अधिक पृथक्करण व विश्लेषण करते. या प्रक्रियेतही अधिक माहिती तयार होत असते. या तयार होत असलेल्या पॅटर्न, कल आणि माहितीचा उपयोग पुढील कामे करण्यासाठी आवश्यक ते निर्णय घेण्यासाठी केला जातो. असा निर्णय घेण्याकरिता विशिष्ट प्रकारच्या संगणक आज्ञावली तयार करून त्या यंत्रमानवावर स्थापित केल्या असतात.
(३) स्थानिकीकरण व मॅपिंग (Localisation and Mapping): कृषी यंत्रमानवाला शेतात काम करण्यासाठी सतत फिरावे लागते. फिरतेवेळी निर्दिष्ट घटक शोधणे, ओळखणे आणि त्यास लक्ष्य करणे, यासाठी यंत्रमानवास स्वतःचे स्थान व दिशा माहिती असणे गरजेचे असते. त्यासाठीच यंत्रमानवावर वैश्विक स्थान निश्चितीकरण प्रणाली (जीपीएस) किंवा इतर प्रणाली स्थापित केलेली असते. त्याच्या आधारे यंत्रमानव आपल्या लक्ष्याचा अचूक भेद घेऊ शकतो.
(४) पथ नियोजन (Path Planning and Navigation)
शेतामध्ये वेगवेगळे अडथळे येऊ शकतात. असे वेगवेगळे अडथळे टाळणे, वनस्पतींपासून सुरक्षित अंतर राखतानाच संपूर्ण शेतामध्ये कार्यक्षमपणे फिरता आले पाहिजे. त्यासाठी कृषी यंत्रमानवावर ‘पथनियोजन प्रणाली’ स्थापित केलेली असते. संवेदकाने गोळा केलेली माहिती, शेताचा नकाशा आणि यंत्रमानवास साध्य करावयाचे उद्दिष्ट यावर आधारित यंत्रमानवावर पथनियोजनासाठी स्थापित केलेली आज्ञावली शेतामधील यंत्रमानवाचा फिरण्याचा मार्ग निश्चित करते. दरम्यान येणारे अडथळे टाळत आपले काम तो करतो. अर्थातच पथ नियोजन करताना सदर प्रणाली शेताचे क्षेत्र, पिकाचा प्रकार व शेता मधील विविध अडथळे तसेच त्यांच्याशी टक्कर झाल्यास संभाव्य जोखीम इत्यादीचा विचार करते.
(५) कार्य अंमलबजावणी (Task Execution)
एकदा का इच्छित कार्य साध्य करण्यासाठी यंत्रमानवाने शेतामधील त्याचा मार्ग नियोजित केला की तो ते कार्य स्वायत्तपणे पूर्ण करतो. यामध्ये बियाणे पेरणे, तण काढणे, कीटकनाशके फवारणी, पीक आरोग्याचे निरीक्षण करणे, कापणी करणे, इतर क्रिया पूर्ण करणे यासारख्या कार्यांचा समावेश असतो. अशा कामांसाठी आवश्यक ती ‘कार्यान्वयीकरण प्रणाली’ (उदा. विविध प्रकारच्या मोटर्स, रोबोटिक आर्म इ.) यंत्रमानवावर बसविलेली असते. त्यानुसार निर्दिष्ट कार्यावर लक्ष केंद्रित करून यंत्रमानव जास्तीत जास्त कार्यक्षमता आणि परिणामकारकता मिळवली जाते.
(६) अन्य प्रणालींशी सुसंगतीकरण व एकीकरण (Interoperability and Integration)
शेतीतील अधिकाधिक कामे स्वायत्तपणे करण्यासाठी यंत्रमानव हे अन्य कृषी यंत्रे, अवजारे आणि प्रणालींशी सुसंगत असणे आवश्यक आहे. त्यासाठी यंत्रमानवामध्ये आवश्यक त्या प्रणाली स्थापित केलेल्या असतात. त्यामुळे हे यंत्रमानव प्रचलित ‘शेती व्यवस्थापन प्रणाली’ सोबत एकीकरण करते. त्यांच्यामध्ये माहितीची कार्यक्षमपणे आदान प्रदान केले जाते. पुढील सर्व प्रक्रिया स्वायत्तपणे सुव्यवस्थित पार पाडल्या जातात.
(७) संप्रेषण आणि सहयोग (Communication and Collaboration)
कृषी यंत्रमानव हे अन्य यंत्रमानवांशी किंवा केंद्रीय नियंत्रण प्रणालीशी संवाद साधू शकतात. अशा प्रकारच्या संवादाद्वारे वेगवेगळ्या शेती कामामध्ये समन्वय साधता येतो. माहितीची देवाणघेवाण होऊ शकते. त्याद्वारे शेती कार्यास लागणाऱ्या विविध संसाधनांचा कार्यक्षम, इष्टतम व सुलभ वापर करणे शक्य होते.
(८) माहिती एकत्रीकरण आणि विश्लेषण (Data Integration and Analysis)
कृषी यंत्रमानवाने त्याच्या कार्यादरम्यान गोळा केलेली माहिती केवळ सदर कार्याचा तत्काळ व स्वायत्तपणे अंमलबजावणीसाठी वापरला जात नाही, तर ती नंतरच्या विश्लेषणासाठी संग्रहितसुद्धा केली जाते. या संग्रहित माहितीच्या विश्लेषणातून शेतकऱ्यांना आपल्या पिकाचे आरोग्य, वाढ व अन्य बाबींची माहिती उपलब्ध होते. या माहितीचा उपयोग भविष्यातील निर्णय घेण्यास होऊ शकतो.
(९) प्रत्यक्ष परिस्थितीमध्ये निर्णय घेणे (Real Time Decision Making)
स्वायत्त कृषी यंत्रमानवामध्ये बदलत्या परिस्थितीनुसार प्रत्यक्ष स्थितीत निर्णय घेण्याची क्षमता असते. उदा. यंत्र मानवास शेतीमध्ये फिरताना अचानक अडथळा आढळल्यास किंवा जमिनीमध्ये अचानक जास्त ओलावा दिसल्यास, तो त्याचा मार्ग बदलतो किंवा त्या परिस्थितीप्रमाणे योग्य निर्णय घेतो. असे निर्णय घेणारी कार्यक्षम संगणकीय आज्ञावली यंत्रमानवावर स्थापित केलेल्या असतात. त्यांच्या साह्याने यंत्रमानव शेतीमधील सतत बदलत जाणाऱ्या परिस्थितीनुसार त्या त्या वेळी योग्य ते निर्णय घेऊ शकतो.
(१०) ऊर्जा व्यवस्थापन (Energy Management)
स्वायत्त यंत्रमानवास शेतामध्ये विविध प्रक्रिया पार पाडण्यासाठी ऊर्जेची आवश्यकता असते. ही ऊर्जा यंत्रमानवास बॅटरी, अन्य इंधन किंवा इतर स्वरूपात मिळते. ऊर्जा संपल्यावर यंत्रमानव काम बंद करतो. त्याचे काम पूर्वीप्रमाणे चालू करण्यासाठी त्यास ऊर्जेने रिचार्ज करावे लागते. मात्र ही प्रक्रिया वारंवार करावी लागत असल्यास यंत्रमानवाच्या कार्यात सलगता राहत नाही, त्याचा त्याच्या कार्यक्षमतेवर किंवा परिणामकारकतेवर विपरीत परिणाम होऊ शकतो. त्यामुळे अद्ययावत स्वायत्त कृषी यंत्रमानवाचे आरेखन ऊर्जेचा कार्यक्षम वापर करण्याच्या दृष्टीने केले जाते.
(११) सुरक्षा उपाय (Safety Measures)
अपघात टाळण्यासाठी सुरक्षेचे विविध उपाय यंत्रमानवामध्ये अंतर्भाव केले असतात. त्याद्वारे मानवास इजा न होणे, पीक सुरक्षित राहणे, अडथळे शोधून त्याच्याशी टक्कर न होता यंत्रमानव सुरक्षित राहणे, इत्यादीचा समावेश आहे.
स्वायत्त कृषी यंत्रमानवामध्ये वरील सर्व तत्त्वांचे व प्रक्रियेचे सुलभ एकत्रीकरण केले जाते. त्यामुळे शेतकऱ्यांना संसाधनाचा इष्टतम वापर, मनुष्यबळाचा कमीत कमी वापर, शेती कामामध्ये अचूकता, अचूक निर्णय घेणे, खर्च कमी होणे व उत्पादन वाढवणे यासाठी मदत होते.
ॲग्रोवनचे सदस्य व्हा
Read the Latest Agriculture News in Marathi & Watch Agriculture videos on Agrowon. Get the Latest Farming Updates on Market Intelligence, Market updates, Bazar Bhav, Animal Care, Weather Updates and Farmer Success Stories in Marathi.
ताज्या कृषी घडामोडींसाठी फेसबुक, ट्विटर, इन्स्टाग्राम , टेलिग्रामवर आणि व्हॉट्सॲप आम्हाला फॉलो करा. तसेच, ॲग्रोवनच्या यूट्यूब चॅनेलला आजच सबस्क्राइब करा.