福建至重慶專線物流無人機(jī)又一個(gè)蓄勢(shì)待發(fā)的行業(yè)應(yīng)用

　　無人機(jī)如果不能運(yùn)貨，和沒籽的咸魚還有什么分別。

　　——奧托·洛吉斯蒂克

　　自從無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用從高技術(shù)武器拓展到工業(yè)生產(chǎn)，甚至大眾消費(fèi)品，人們一直在探索無人機(jī)的新應(yīng)用領(lǐng)域，如航拍，植保，巡線等等，特別是在快遞業(yè)如此發(fā)達(dá)的今天，物流也是設(shè)想中無人機(jī)的一大應(yīng)用場(chǎng)景，各大物流和電商公司(如亞馬遜、DHL、京東、順豐等)均提出和實(shí)施了各自的物流無人機(jī)研究計(jì)劃，雖然多數(shù)項(xiàng)目還遠(yuǎn)未進(jìn)入實(shí)用階段，甚至有些還停留在初期設(shè)計(jì)，但是在可預(yù)見的將來，物流無人機(jī)的應(yīng)用勢(shì)必會(huì)越來越廣泛。當(dāng)然，各大公司的關(guān)注，以及項(xiàng)目進(jìn)展的緩慢，背后都是有其深層原因的，本文將對(duì)物流無人機(jī)的發(fā)展概況、涉及的技術(shù)細(xì)節(jié)及其普及所需要具備的條件做簡(jiǎn)要梳理。

　　在討論物流無人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀之前，我們可以設(shè)想一些物流場(chǎng)景，借此從頭開始想一下——為什么需要無人機(jī)參與物流：

　　場(chǎng)景1：將電視機(jī)從本市的電商倉庫送到客戶家中;

　　場(chǎng)景2：市區(qū)內(nèi)搬家服務(wù);

　　場(chǎng)景3：給十個(gè)客戶運(yùn)送所購日用品;

　　場(chǎng)景4：將急用文件送到臨近城市高層寫字樓;

　　場(chǎng)景5：給山區(qū)病人運(yùn)送急救藥品;

　　場(chǎng)景6：為地震山區(qū)的多個(gè)村鎮(zhèn)運(yùn)送應(yīng)急物資。

　　對(duì)于成熟形態(tài)(可靠性高，智能化程度高，續(xù)航時(shí)間充足)的無人機(jī)，基本可以滿足后三個(gè)場(chǎng)景的應(yīng)用需求，因此從以上幾個(gè)簡(jiǎn)單應(yīng)用場(chǎng)景中，可以得出無人機(jī)物流的幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

　　首先，相對(duì)于地面運(yùn)輸，無人機(jī)物流具有方便快速的優(yōu)點(diǎn)，特別是在擁堵的城市和偏遠(yuǎn)的山區(qū)運(yùn)送急需物品，則可能比陸運(yùn)節(jié)省80%的時(shí)間，而且按照發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗(yàn)，高層建筑勢(shì)必會(huì)越來越多地配備直升機(jī)停機(jī)坪，也能夠方便無人機(jī)起降。

　　其次，無人機(jī)物流可以有效節(jié)省人力資源的消耗，將復(fù)雜環(huán)境下和大批量的投遞任務(wù)交給人和地面車輛，而將簡(jiǎn)單場(chǎng)景下的小批量的投遞任務(wù)交給無人機(jī)，則可以更充分地發(fā)揮人力的靈活的高效率，減少體力消耗。

　　此外，在極端條件下，無人機(jī)可以輕松抵達(dá)地面車輛無法到達(dá)的區(qū)域，例如在應(yīng)急救援物資的投送任務(wù)中，無人機(jī)配合直升機(jī)可以大大提高投送效率。

　　在上述幾個(gè)方面上，物流無人機(jī)的確可以解決時(shí)效性、廉價(jià)性和可達(dá)性幾個(gè)物流的重要問題，這也是世界范圍內(nèi)的物流和電商公司都在看好物流無人機(jī)的基本出發(fā)點(diǎn)。當(dāng)然，我們也可以很明顯地看出，即使是可預(yù)見的成熟形態(tài)的無人機(jī)，也難以在較低成本的前提下滿足前三個(gè)場(chǎng)景的大批量、復(fù)雜場(chǎng)景下的投送任務(wù)。梳理完無人機(jī)物流的部分優(yōu)缺點(diǎn)，并且以此為前提，就可以更好地理解當(dāng)前各物流無人機(jī)項(xiàng)目的出發(fā)點(diǎn)和可行性，以及預(yù)測(cè)成熟形態(tài)的物流無人機(jī)到底應(yīng)該是什么樣子。

　　▌卡曼航空 K-MAX

　　卡曼航空K-MAX/圖來源網(wǎng)絡(luò)

　　其實(shí)K-MAX本來是卡曼航空的一款有人駕駛多用途直升機(jī)，經(jīng)過洛馬公司改造后成為了無人直升機(jī)，已經(jīng)進(jìn)行了多次戰(zhàn)場(chǎng)物資投送任務(wù)，一次可以運(yùn)送超過2700kg的物資，當(dāng)然，這種動(dòng)輒上億美元的軍用機(jī)器，本不在本文的討論之列，因?yàn)閮H從技術(shù)上講，當(dāng)前的無人機(jī)技術(shù)已經(jīng)完全能夠滿足不計(jì)成本的物流需求，現(xiàn)在需要探索的問題是如何將這些技術(shù)的實(shí)現(xiàn)成本降低到物流行業(yè)可以接受的程度。

　　▌Matternet

　　Matternet無人機(jī)/圖來源網(wǎng)絡(luò)

　　這家公司在2013年就開始了用多旋翼無人機(jī)運(yùn)送藥品的嘗試，其無人機(jī)可以攜帶2kg物品飛行接近10km，而且概念中的自動(dòng)機(jī)場(chǎng)具備自動(dòng)充電功能，可以作為機(jī)庫使用或者作為長航程的中繼。雖然急救藥品的配送非常有意義，但是這種載重和續(xù)航時(shí)間水平，除了運(yùn)送急救藥品和急用文件，其他還真沒有太多的應(yīng)用場(chǎng)景。

　　▌順豐

　　順豐旋翼無人機(jī)/圖來源網(wǎng)絡(luò)

　　由于深圳的消費(fèi)級(jí)無人機(jī)發(fā)展迅猛，有近水樓臺(tái)優(yōu)勢(shì)的順豐也早在2013年就開始了無人機(jī)快遞的嘗試，甚至出現(xiàn)了“采購十萬架無人機(jī)用于快遞”的大新聞，當(dāng)然，用十萬架多旋翼無人機(jī)在市區(qū)內(nèi)完成最后一公里配送任務(wù)在短期內(nèi)是不可能實(shí)現(xiàn)的。而在多旋翼路線未能走通之后，順豐也開始嘗試?yán)�用固定翼和垂直起降固定翼無人機(jī)進(jìn)行物流運(yùn)輸?shù)膰L試。

　　不過順豐更大動(dòng)作在大型物流無人機(jī)上，順豐在成都成立了一家無人機(jī)公司--朗星，該公司的無人機(jī)載重超過1噸，并且起降距離短，適應(yīng)通用機(jī)場(chǎng)或者是比較簡(jiǎn)單機(jī)場(chǎng)的起降，需求量預(yù)計(jì)在百架以上。據(jù)了解，民航局已經(jīng)批準(zhǔn)順豐在湖北鄂州建立機(jī)場(chǎng)，順豐能以此為據(jù)點(diǎn)，用大型的物流無人機(jī)將貨物快速送到經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)、邊遠(yuǎn)地區(qū)、西部地區(qū)。

　　另外，順豐也在跟歐洲積極合作，推出了一款起飛重量最大為4噸的飛機(jī)，已經(jīng)在非洲兩個(gè)國家投入了商業(yè)試運(yùn)行，順豐希望把這個(gè)飛機(jī)也引進(jìn)到中國來。2017年，順豐表示目前的策略是利用航空去做到干線之間的運(yùn)輸，在末端用25公斤以下的無人機(jī)。

　　▌亞馬遜

　　亞馬遜送貨無人機(jī)/圖來源網(wǎng)絡(luò)

　　作為電商和物流巨頭，亞馬遜也是在2013年宣布了“Prime Air”無人機(jī)物流計(jì)劃，其第一代產(chǎn)品與其他項(xiàng)目一樣采用多旋翼方案，在意識(shí)到該方案難以滿足要求之后，第二代產(chǎn)品則采用了多旋翼固定翼混合布局，除了能夠?qū)崿F(xiàn)垂直起降之外，配送距離也達(dá)到了24公里，在著陸地點(diǎn)有二維碼配合的情況下，可以完成自主起降配送，具有了一定的實(shí)用性。

　　▌DHL

　　DHL無人機(jī)/圖來源網(wǎng)絡(luò)

　　雖然前兩代產(chǎn)品仍然采用多旋翼方案，但與其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比，DHL的第三代物流無人機(jī)系統(tǒng)則顯得非常完善，之所以稱之為系統(tǒng)，是因?yàn)镈HL的方案包含了傾轉(zhuǎn)翼無人機(jī)和自動(dòng)機(jī)場(chǎng)包裹站以及背后的管理系統(tǒng)，其中傾轉(zhuǎn)翼無人機(jī)具有長續(xù)航和可垂直起降的優(yōu)點(diǎn)，再加上具有自動(dòng)機(jī)場(chǎng)功能的包裹站，在包裹站物品充足的情況下，這套系統(tǒng)能夠在收到遠(yuǎn)程的動(dòng)作指令后自動(dòng)完成配貨，起飛，配送，返回，降落，更換電池的全流程，在2016年進(jìn)行的三個(gè)月測(cè)試中，該系統(tǒng)完成了100多次配送任務(wù)。

　　▌UPS

　　UPS的無人機(jī)與卡車/圖來源網(wǎng)絡(luò)

　　同樣是采用多旋翼方案，UPS則獨(dú)辟蹊徑，巧妙地采用了卡車+無人機(jī)結(jié)合的方法，卡車將貨物和無人機(jī)運(yùn)送至距離配送地點(diǎn)足夠近的距離，然后釋放無人機(jī)完成最后幾公里的配送，而搭載多架無人機(jī)時(shí)，最后的配送過程是并行完成的，在不需要無人機(jī)遠(yuǎn)距離飛行的情況下節(jié)省配送時(shí)間。盡管在最近的一次演示中險(xiǎn)些出事故，但在這種卡車和無人機(jī)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的方案卻也值得嘗試。

　　▌Google

　　Google垂直起降固定翼無人機(jī)/圖來源網(wǎng)絡(luò)

　　雖然Google的主要業(yè)務(wù)并沒有提高物流效率的需求，但很多前沿技術(shù)Google都會(huì)參與進(jìn)來。然而在物流無人機(jī)方面，仿佛Google的參與熱情并不高，項(xiàng)目自2014年宣布以來，一直都只有一款尾座式垂直起降固定翼無人機(jī)。相較于傾轉(zhuǎn)(旋)翼和普通垂直起降固定翼等方案，這種布局在為飛翼布式無人機(jī)提供垂直起降能力的同時(shí)，幾乎沒有增加多余的機(jī)構(gòu)和重量。該無人機(jī)的卸貨方式也比較特別，在到達(dá)目的地上空后，無人機(jī)轉(zhuǎn)換到垂直飛行狀態(tài)，之后用繩子將卸貨模塊降下，卸貨模塊觸地后釋放貨物，而后被無人機(jī)重新收回，從而避免了起降造成的噪聲、塵土和安全隱患。

　　▌京東

　　京東對(duì)無人機(jī)物流的癡迷程度比國內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手都要深得多，進(jìn)行了多次無人機(jī)配送試驗(yàn)，還成立了物流新技術(shù)的X事業(yè)部以及調(diào)度中心，但是距離實(shí)用化的程度還有很遠(yuǎn)。根據(jù)近期報(bào)道中，京東的概念無人機(jī)將能夠載重一噸，飛行50km，看樣子思路和順豐一致，同樣是發(fā)現(xiàn)多旋翼方案不足之后的另一種嘗試。

　　不過，京東比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手看得更遠(yuǎn)的地方在于，已經(jīng)開始布局無人機(jī)的物流體系和網(wǎng)絡(luò)。除了無人機(jī)本身之外，京東已經(jīng)成功研發(fā)無人機(jī)飛控中心，這項(xiàng)技術(shù)比無人機(jī)本身更為重要，是真正實(shí)現(xiàn)落地運(yùn)營的基礎(chǔ)。京東可以借助其數(shù)量龐大的地面推廣員，通過配送站-推廣員的方式，采用固定航線的方式進(jìn)行配送 ，無論是安全性還是落地難度都更具實(shí)際價(jià)值與意義。

　　看到了這么多廠商的物流無人機(jī)，我們又該梳理一下來龍去脈了，在多旋翼無人機(jī)大規(guī)模出現(xiàn)之前，只有干線物流才會(huì)用到民航或貨運(yùn)飛機(jī)進(jìn)行空運(yùn);而在人們看到多旋翼無人機(jī)可垂直起降、飛行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)之后，紛紛嘗試將其用于物流，而有意無意地忽略了續(xù)航時(shí)間這個(gè)關(guān)鍵問題;而在意識(shí)到多旋翼無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間難以大幅度增長之后，人們又開始進(jìn)行提高續(xù)航時(shí)間的嘗試，如固定翼垂直起降，傾轉(zhuǎn)(旋)翼等。

　　現(xiàn)在問題來了，關(guān)于無人機(jī)用于物流，人們的關(guān)注點(diǎn)基本上都在最后一公里，或者成為(配送)站對(duì)點(diǎn)，雖然無人機(jī)用于最后一公里可以有效降低總配送時(shí)間，但是這個(gè)階段往往是工作場(chǎng)景最復(fù)雜的，而且就成本來說，光是電池的消耗的成本就完全可以阻礙其廣泛使用。只有等到無人機(jī)自身技術(shù)、低空空域政策以及自動(dòng)機(jī)場(chǎng)和停機(jī)坪等基礎(chǔ)設(shè)施比較成熟和完善后才能普及開來，而在當(dāng)前，政策、技術(shù)以及人的心理現(xiàn)階段都不太能支持無人機(jī)在這個(gè)階段的大范圍應(yīng)用。

　　我們不妨換個(gè)角度想想，既然干線的空運(yùn)可以采用民航或貨運(yùn)飛機(jī)，那么直線空運(yùn)，或者山區(qū)環(huán)境下的小批量中、短途物流則可能更適合于無人機(jī)來完成了。例如，相鄰城市群的城市之間相隔不太遠(yuǎn)且聯(lián)系緊密，以正在大規(guī)模建設(shè)的通航機(jī)場(chǎng)為起降點(diǎn)和小型分撥中心，在這些城市之間利用載重幾公斤到幾十公斤級(jí)別的固定翼無人機(jī)實(shí)現(xiàn)四個(gè)小時(shí)之內(nèi)送達(dá)的快遞業(yè)務(wù)，可能會(huì)成為無人機(jī)物流的一個(gè)細(xì)分應(yīng)用場(chǎng)景。此外，在山區(qū)較多的省份，陸運(yùn)所耗費(fèi)的時(shí)間和成本較平原地區(qū)高很多，采用中型無人機(jī)則可能以同樣的成本實(shí)現(xiàn)更高的物流效率。而在災(zāi)害救援等特殊的運(yùn)輸任務(wù)中，大批量的運(yùn)輸無人機(jī)不但可以讓物資投送更精確和全面，還能同時(shí)完成快速測(cè)繪和應(yīng)急通信任務(wù)。

　　前面整理了物流無人機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，也對(duì)其應(yīng)用范圍和場(chǎng)景做了展望，那是不是物流無人機(jī)真的能很快普及么?下面就需要說明一下物流無人機(jī)在普及之前仍需要解決的諸多關(guān)鍵性問題。

　　▌技術(shù)問題

　　物流無人機(jī)本身的技術(shù)問題是制約其普及的根本問題，畢竟作為一種用量很大、需要與用戶近距離接觸，并且要面對(duì)多種復(fù)雜環(huán)境的飛行器，其性能和可靠性都需要較當(dāng)前的工業(yè)級(jí)無人機(jī)有質(zhì)的進(jìn)步。

　　例如，物流無人機(jī)需要具有全天候的飛行能力和避障系統(tǒng)，這樣才能在遇到突發(fā)天氣變化和航線上的位置障礙物時(shí)安全運(yùn)行和返回，而當(dāng)前工業(yè)無人機(jī)的環(huán)境適應(yīng)性和避障系統(tǒng)距離這個(gè)要求還很遠(yuǎn)。特別是飛行空域可能涉及與民航飛機(jī)航線接近時(shí)，則可能會(huì)有后續(xù)政策要求物流無人機(jī)安裝自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視(ADS-B)系統(tǒng)甚至是空中防撞系統(tǒng)(TCAS)，如何將民航飛機(jī)所用的系統(tǒng)簡(jiǎn)化和降低成本，這也是無人機(jī)物流需要解決的問題。

　　另外，無論是多旋翼布局，還是固定翼布局，飛行器的重心位置都是影響飛行性能和飛行安全的關(guān)鍵問題，如果重心和整機(jī)氣動(dòng)中心位置的距離偏離設(shè)計(jì)工況太遠(yuǎn)，無人機(jī)是無法安全飛行的。而物流無人機(jī)的貨倉重量和重心是隨著貨物重量和分布而變化，所以要么嚴(yán)格要求貨倉的重心必須在某個(gè)范圍內(nèi)，要么就需要在無人機(jī)上設(shè)置補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，相信當(dāng)前測(cè)試的大多數(shù)物流無人機(jī)是無法補(bǔ)償貨倉重心偏移的。

　　此外，要想實(shí)現(xiàn)安全飛行，且獲得政策的支持，物流無人機(jī)必須要過適航這一關(guān)，這方面的經(jīng)驗(yàn)也是當(dāng)前工業(yè)級(jí)無人機(jī)廠商所非常欠缺的。小型無人機(jī)的適航審定是否必要，或者如何審定，現(xiàn)在還尚未可知，但是中型無人機(jī)的適航審定卻是必須要加以重視的。不過鑒于現(xiàn)有的輕型通用飛機(jī)(固定翼飛機(jī)和自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)等)已經(jīng)足夠廉價(jià)和成熟，將其改造為無人機(jī)不失為一條可以嘗試的路徑。

　　▌航線安全問題

　　大批量的物流無人機(jī)在規(guī)定的空域飛行，勢(shì)必需要相關(guān)的空中交通管制(ATC)系統(tǒng)、故障在線診斷系統(tǒng)以及應(yīng)急遙控系統(tǒng)作支持。物流無人機(jī)的空中交通管制系統(tǒng)可以沒有民航復(fù)雜，數(shù)據(jù)鏈也可以采用廉價(jià)方案(如氣球等)，故障的在線診斷系統(tǒng)可以根據(jù)物流無人機(jī)實(shí)時(shí)回傳的數(shù)據(jù)診斷或預(yù)測(cè)故障，而應(yīng)急遙控系統(tǒng)則用于故障發(fā)生時(shí)，飛行員手動(dòng)接管物流無人機(jī)的飛行控制。

　　▌偷盜問題

　　還有一個(gè)很讓人哭笑不得的問題，就是物流無人機(jī)本身的安全問題，很多人疑問會(huì)不會(huì)送完貨，無人機(jī)也被某些人給扣下私用了，從技術(shù)角度上，我們可以用圖像、GPS位置以及物流信息去定位到底是誰偷了無人機(jī)，但是如何從經(jīng)濟(jì)學(xué)和社會(huì)學(xué)層面解決這個(gè)問題，也許是個(gè)有趣的過程。

　　本文對(duì)物流無人機(jī)的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)、各廠商的物流無人機(jī)方案以及其普及所要解決的問題進(jìn)行了梳理，無論是從需求層面，還是技術(shù)層面，筆者對(duì)未來無人機(jī)物流的前景還是非�？春玫�，畢竟只要是能夠提高生產(chǎn)效率的工具，一旦其經(jīng)濟(jì)學(xué)和安全性達(dá)到實(shí)用化的程度，普及開來就是順理成章的事情了。