Field Demonstration of a Two-Stage Rotary-Nozzle Dispenser for Aerial Shrimp Feeding
यह अध्ययन सेशेल्स में हवाई झींगा फीडिंग के लिए एक दो-चरणीय रोटरी-नोजल यूएवी डिस्पेंसर के सफल फील्ड एकीकरण को प्रदर्शित करता है, जो पवन स्थितियों के तहत इसकी यांत्रिक कार्यक्षमता को मान्य करता है और साथ ही भविष्य के उत्पादन-उन्मुख परीक्षणों के लिए विशिष्ट डिजाइन सीमाओं और स्केल-अप आवश्यकताओं को रेखांकित करता है।
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एक झींगा फार्म के शांत, धूप से सराबोर पानी में, सबसे महत्वपूर्ण कार्य सबसे कठिन भी है: जानवरों तक भोजन पहुँचाना। झींगे मवेशियों की तरह चरते नहीं हैं; वे भोजन आने का इंतज़ार करते हैं, और यदि वह एक ही स्थान पर या गलत समय पर पहुँचता है, तो परिणाम बहुत भारी होते हैं। बिना खाया गया भोजन सड़ जाता है, जिससे पानी दूषित होता है और जानवरों को तनाव होता है, जबकि भोजन छूट जाने से उनकी वृद्धि रुक जाती है। दशकों से, किसान तालाब के किनारे स्थित निश्चित मशीनों या नावों से हाथ से भोजन फेंकने पर निर्भर रहे हैं, लेकिन ये तरीके आधुनिक तालाबों की विशाल, खुली सतह को समान रूप से कवर करने में संघर्ष करते हैं। चुनौती केवल पानी में भोजन गिराने की नहीं है, बल्कि एक ही बिंदु से भोजन को व्यापक रूप से और निरंतर बिखेरने की है, जो हवा और गिरते हुए पेलेट्स (गोलिकाओं) के भौतिक विज्ञान से लड़ सके।
यहीं पर एक उड़ने वाले ड्रोन का उपयोग करने का विचार सामने आता है। एक ड्रोन किसी भी तालाब के ऊपर मंडरा सकता है, जो सैद्धांतिक रूप से कवरेज की समस्या को हल करता है। हालाँकि, केवल ड्रोन से भोजन की एक बाल्टी बांधकर उसे नीचे गिरा देना पर्याप्त नहीं है। हवा हल्के पेलेट्स को रास्ते से काफी दूर उड़ा सकती है, और ड्रोन के घूमते हुए प्रोपेलर हवा का एक नीचे की ओर दबाव पैदा करते हैं जो भोजन को अप्रत्याशित रूप से बिखेर सकता है। वास्तविक इंजीनियरिंग पहेली यह है कि ड्रोन के अंदर एक भंडारण कंटेनर से भोजन को निकास बिंदु तक कैसे ले जाया जाए, और फिर उस निकास बिंदु को कैसे घुमाया जाए ताकि भोजन को फैलाया जा सके, वह भी तब जब ड्रोन कंपन कर रहा हो और हवा में चल रहा हो।
सेशेल्स की आइलैंड्स डेवलपमेंट कंपनी और भारत की अंगारुड एयरोबोटिक्स के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस समस्या के एक विशिष्ट यांत्रिक समाधान का परीक्षण करने का निर्णय लिया। उन्होंने एक प्रोटोटाइप ड्रोन और एक विशेष फीडिंग डिवाइस बनाया ताकि यह देखा जा सके कि क्या ये यांत्रिकी वास्तविक दुनिया में काम कर सकती है, विशेष रूप से कोएटीवी द्वीप पर एक वाणिज्यिक झींगा फार्म के ऊपर। उनका लक्ष्य यह सिद्ध करना नहीं था कि यह विधि तुरंत पैसा बचाएगी या बड़े झींगे उगाएगी, बल्कि एक सरल, अधिक मौलिक प्रश्न का उत्तर देना था: क्या एक ड्रोन सफलतापूर्वक भोजन की थोड़ी मात्रा ले जा सकता है, विमान के भीतर एक मशीन के माध्यम से भोजन को स्थानांतरित कर सकता है, और पानी में छोड़ने के लिए एक नोजल को घुमा सकता है, बिना मशीन के जाम हुए या विफल हुए?
शोधकर्ताओं ने एक छोटा, छह-रोटर वाला ड्रोन बनाया, जिसका उपयोग अक्सर फोटोग्राफी और निरीक्षण के लिए किया जाता है, और उसके नीचे एक कस्टम-निर्मित फीडर लगाया। फीडर को दो अलग-अलग भागों के साथ डिज़ाइन किया गया था जो स्वतंत्र रूप से काम करते थे। पहला भाग एक छोटा, मोटर चालित 'पुशर' (धकेलने वाला यंत्र) था जो एक कोमल हाथ की तरह काम करता था, जो झींगा भोजन के पेलेट्स को एक स्थिर स्टोरेज हॉपर से नीचे के कक्ष में ले जाता था। दूसरा भाग सबसे नीचे एक घूमने वाला टर्रेट (बुर्ज) था, जिसमें विपरीत दिशाओं में मुख किए हुए दो नोजल लगे थे। यह डिज़ाइन चतुर था क्योंकि इसका अर्थ था कि भारी स्टोरेज बाल्टी को घूमने की आवश्यकता नहीं थी; केवल छोटे निकास नोजल ही घूमते थे। इस अलगाव ने ड्रोन को भोजन को स्थिरता से ले जाने और नोजल को बाहर की ओर पेलेट्स फेंकने की अनुमति दी।
इसका परीक्षण करने के लिए, टीम ने ड्रोन में लगभग आधा किलोग्राम झींगा भोजन लोड किया। इसके बाद, उन्होंने एक बड़े, आयताकार झींगा तालाब के ऊपर ड्रोन को मैन्युअल रूप से उड़ाया। परीक्षण के दिन मौसम पूरी तरह से शांत नहीं था; हवा 4.0 और 6.7 मीटर प्रति सेकंड के बीच चल रही थी, जो कि एक मध्यम हवा है। हवा और ड्रोन के मोटर के कंपन के बावजूद, टीम ने तीन अलग-अलग उड़ानें सफलतापूर्वक पूरी कीं। हर परीक्षण में, ड्रोन ने उड़ान भरी, पानी के ऊपर से गुजरा, और आंतरिक पुशर ने सफलतापूर्वक भोजन को निचले कक्ष में स्थानांतरित किया। फिर, घूमते हुए टर्रेट ने घूमा, और दो नोजल ने नीचे की हवा में पेलेट्स छोड़ दिए। मशीन जाम नहीं हुई, भोजन अटका नहीं, और पेलेट्स इच्छानुसार बाहर गिरे।
इन तीन उड़ानों की सफलता एक महत्वपूर्ण कदम थी, लेकिन शोधकर्ता अपने दावों को लेकर बहुत सावधान थे। उन्होंने यह प्रदर्शित किया कि यांत्रिक श्रृंखला काम करती है: ड्रोन भार ले सकता है, पुशर भोजन को स्थानांतरित कर सकता है, और घूमते हुए नोजल भोजन को छोड़ सकते हैं। हालाँकि, उन्होंने स्पष्ट रूप से कहा कि उन्होंने यह माप नहीं कि भोजन का वितरण कितनी अच्छी तरह हुआ। उन्हें यह नहीं पता था कि पेलेट्स एक आदर्श घेरे में गिरे, या पानी में टकराने पर कितने टूट गए, या हवा ने उन्हें वास्तव में कितना रास्ता भटकाया। उन्होंने यह भी परीक्षण नहीं किया कि क्या ड्रोन पूरे फार्म को खिलाने के लिए पर्याप्त समय तक उड़ सकता है, क्योंकि आधा किलोग्राम का भार एक वास्तविक वाणिज्यिक संचालन के लिए बहुत कम था।
यह शोध पत्र आगे चलकर यह बताता है कि एक पूर्ण-स्तरीय संस्करण के लिए इस प्रणाली को कैसा होना चाहिए, जो प्रमाणित तथ्यों को भविष्य की योजनाओं से अलग करता है। शोधकर्ता प्रस्ताव देते हैं कि भविष्य के ड्रोन को प्रति यात्रा 25 किलोग्राम भोजन ले जाने की आवश्यकता होगी, जिसके लिए उनके द्वारा परीक्षण किए गए विमान की तुलना में बहुत बड़े और अधिक शक्तिशाली विमान की आवश्यकता होगी। वे एक पूर्ण फार्म सेवा का दृष्टिकोण प्रस्तुत करते हैं जहाँ ड्रोन एक विशेष डॉक पर लैंड करेगा ताकि वह एक बड़े साइलो से अपने भोजन को स्वचालित रूप से भर सके और अपनी बैटरी रिचार्ज कर सके। इस भविष्य की प्रणाली में एक उन्नत फीडर भी शामिल होगा जिसमें तीन समायोजते योग्य नोजल होंगे जो हवा का मुकाबला करने के लिए अपना कोण बदल सकेंगे, एक ऐसी विशेषता जो इस छोटे प्रोटोटाइप में नहीं थी।
लेखक स्पष्ट हैं कि ये बड़ी, अधिक जटिल विचार वर्तमान में केवल डिज़ाइन और गणनाएँ हैं, परीक्षित वास्तविकता नहीं। उन्होंने गणना की है कि 25 किलोग्राम भार ढोने वाले ड्रोन को अपने कार्यों को पूरा करने के लिए एक बहुत बड़े स्टोरेज स्पेस और एक शक्तिशाली बैटरी की आवश्यकता होगी। उन्होंने यह भी विस्तृत योजना बनाई है कि ड्रोन कैसे तालाब के विभिन्न बिंदुओं पर जाएगा, हवा के अनुकूल होने का इंतज़ार करेगा और भोजन छोड़ेगा। लेकिन जब तक इन बड़े विनिर्देशों के अनुसार निर्मित मशीन का परीक्षण नहीं किया जाता, तब तक ये केवल प्रस्ताव ही रहेंगे। वर्तमान अध्ययन यह सिद्ध करता है कि ड्रोन के साथ घूमने वाले फीडर का मूल विचार काम कर सकता है, लेकिन यह दक्षता, सटीकता और वाणिज्यिक रूप से व्यवहार्य बनाने का कठिन काम भविष्य के अनुसंधान के अगले चरण के लिए छोड़ देता है।
अंततः, यह कार्य एक 'प्रूफ ऑफ कॉन्सेप्ट' (सिद्धांत की सिद्धि) है। यह दिखाता है कि एक हवाई झींगा फीडर का यांत्रिक हृदय वास्तविक दुनिया में, हवा और कंपन के साथ भी, धड़क सकता है। टीम ने दिखाया है कि आप भोजन को चलाने के कार्य को फीडर को घुमाने के कार्य से अलग कर सकते हैं, और यह अलगाव एक उड़ने वाली मशीन पर काम करता है। हालांकि एक पूर्णतः स्वचालित, हवा का मुकाबला करने वाले, 25 किलोग्राम वितरण प्रणाली का मार्ग अभी लंबा है और इसमें कई और परीक्षणों की आवश्यकता है, यह अध्ययन इस बात का ठोस प्रमाण प्रदान करता है कि मशीन इच्छित रूप से कार्य कर सकती है। यह एक सैद्धांतिक विचार को एक कार्यशील मशीन में बदल देता है, जो भविष्य के प्रयोगों के लिए मंच तैयार करता है जिनकी आवश्यकता इस उड़ने वाले फीडर को झींगा किसानों के लिए एक मानक उपकरण में बदलने के लिए होगी।
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