近些年,人工智能重要(yào)落地场(chǎng)景之一的智慧物(wù)流体系加速发展,而(ér)作为智慧物流体(tǐ)系的一个重要分支(zhī),无人机物流正是机械(xiè)化、自动化和智能化(huà)发展的结果(guǒ)。虽然使用无人(rén)机进行货物(wù)运输已经不是什么新鲜事(shì),但(dàn)是距离(lí)空中(zhōng)物流真正走(zǒu)入日常似乎还有一段距离。
新冠肺炎疫情的发展无(wú)疑(yí)正加快这一(yī)进程。近日,美国亚马逊快递配(pèi)送人(rén)员称(chēng)因为在(zài)配送过程中无法保持(chí)安全距离,担心感染新(xīn)冠病毒(dú),纷纷罢工。而与之相对(duì)的是,谷歌无人机派上(shàng)了大用场,业务量翻倍(bèi)。
生活节(jiē)奏不断加快(kuài),人们对(duì)物(wù)流配送的(de)运输效率要求越来越高,越来越多的企业开始(shǐ)尝试(shì)利用无人机(jī)进行配送(sòng),以突破地面运输的限制。这次疫情中(zhōng),在物资(zī)运输压力剧增、无接触(chù)配(pèi)送需求爆发的背景(jǐng)下,无人机(jī)展(zhǎn)现出(chū)的灵活、便捷(jié)、安全、高效等(děng)配(pèi)送价值(zhí)令(lìng)人(rén)瞩目(mù)。未来,伴随着技术、成本、政策等方(fāng)面(miàn)瓶颈的打破,无人机(jī)送货时代或将渐行渐近。
三大关键技(jì)术支撑(chēng)无人机(jī)物(wù)流配送
面向高动态、实时、不透明的任务环(huán)境,无人机能够做到(dào)感知周边环境并规避(bì)障碍物、机动灵活并容错飞行(háng);按照任务要(yào)求(qiú)无人机可以自主规划飞行路径、自(zì)主识别目(mù)标(biāo)属性、用自然语言与人交流……
事实上,要实现上述(shù)操作无人机离(lí)不开三项技术的支持。“目前无人机数(shù)据链(liàn)系统、无(wú)人机飞行控制导航系统(tǒng)(飞控)、无人机自主控制技术是实现(xiàn)无人机物流配(pèi)送最关键的三大技术。”天津(jīn)华鼎科技有限公司(sī)科技飞行技(jì)术部(bù)部长毕晔表(biǎo)示。
据介绍,无(wú)人机数据链是飞行器与地面系统联系的纽带,负责完成(chéng)对无人(rén)机的(de)遥控、遥测、跟踪(zōng)定(dìng)位和传感器传(chuán)输。它(tā)是一个多模式的智能通(tōng)信系统(tǒng),能(néng)够感知(zhī)其工作区域的电磁(cí)环境(jìng)特(tè)征,并根据环(huán)境特征(zhēng)和(hé)通讯要求,实(shí)时动态调整通信系统工作(zuò)参数(shù),达到可靠通信的(de)目的。“这(zhè)项技术是满(mǎn)足未来无人机(jī)组群物(wù)流配送的关键(jiàn)支撑(chēng)。随着机载传感器(qì)、定位(wèi)的精(jīng)准程度(dù)和(hé)执行任务的复杂程度(dù)不断(duàn)上升,未(wèi)来在全天候执行任务中,可能还将(jiāng)出(chū)现激光通(tōng)讯方式。”毕(bì)晔说。
“飞(fēi)控是无人机(jī)完成起(qǐ)飞、空中飞行、执行任(rèn)务和返场回(huí)收(shōu)等整个飞行过程的核心系统,相当于(yú)驾(jià)驶(shǐ)员。导航系统向无人机提供参(cān)考坐标系的位置、速度(dù)、飞行姿态(tài),引导无(wú)人机按(àn)照指定航线(xiàn)飞行,相(xiàng)当于有人机系(xì)统中(zhōng)的领航员(yuán)。”毕晔(yè)介绍。
自主(zhǔ)控制(zhì)技术也(yě)是无人机关键技术,包括态势感(gǎn)知技术(shù)、规划与协同(tóng)技术、自主决策技术等方面。这套系统通过(guò)各种信息获取(qǔ),设备自主地对任务环境进行建模,包括对三维环境特征的提取、态势的评估等(děng),从(cóng)而实现路(lù)径(jìng)规划和协同(tóng)控制(zhì)。毕晔表示,无人机路径选(xuǎn)择与重新(xīn)规划能力,是无人机自主控制系统必须具有(yǒu)的。
政策、技术双瓶颈制约商业化步伐(fá)
早在2014年,谷歌X部门便首次推出(chū)无人机送(sòng)货服(fú)务(wù),2019年年底(dǐ)谷歌无人机(jī)送货服务获得(dé)美国联邦航空管理局的(de)认证。而在我国,2019年10月,中国民用航(háng)空局向(xiàng)迅蚁公司所属的(de)杭州送吧(ba)物流(liú)科技有限公司颁发了《无人机(jī)物(wù)流配送经营许可》,是(shì)国内首张城市物流无人机试运行“牌照”,随后,京东(dōng)、顺丰等研发的大型固定翼(yì)无人机也投入(rù)使用。
“从全国(guó)范围(wéi)看,无人机物流(liú)配送市场刚刚启动。”法国欧洲科学院荣誉院士、世界无人机(jī)
联合会主席(xí)、深圳市无人机行业协会会长(zhǎng)杨(yáng)金(jīn)才表示,目(mù)前实现商业化的无人机物流(liú)公(gōng)司不(bú)超过10家。
天津华(huá)鼎科技(jì)有限公(gōng)司总经理(lǐ)白子龙介绍(shào),从技术层面看,无人机物(wù)流配(pèi)送除了“快”还需要“稳”。续航问题一直是无人机(jī)的痛点所在,而将无人机(jī)运用到物(wù)流配送领域,续航能力更是重中之重。动(dòng)力电池的比能量(单(dān)位(wèi)质量/体积(jī)的器(qì)件可提供的能量)是一个重要指标,每增加一公斤载重(chóng),无人机航时(shí)会成倍缩(suō)短。此外,在不同飞行环境(jìng)下,不同用(yòng)途的(de)无人机对传(chuán)感器(qì)的(de)配置要求也不同。通(tōng)过加装避障功能模块(kuài),整(zhěng)合迫近传感器与飞控系统,可以避免无人机坠毁。
在导航方面,目(mù)前无人机载导(dǎo)航系统(tǒng)主要分非自主(zhǔ)(GPS等)和自主(惯性制导)两种,但分别有易受干扰和误差积累增大的缺点,多种导航技(jì)术(shù)(惯(guàn)性+多传感器(qì)+GPS+光电导(dǎo)航系统),采用滤(lǜ)波器运行(háng)方(fāng)式将是未来发(fā)展的方向。
“从政策来看,无(wú)人机的应用避免不了(le)空域管理的(de)问题(tí)。”白子龙(lóng)认为,在(zài)相当长(zhǎng)的(de)时间(jiān)内,无(wú)人机配送(sòng)还难以实现大规模的商业化运作。“目前开辟航线必(bì)须经过严格的日审批,也就是(shì)除航线审批外(wài),起飞的(de)前一天需要获得许可,然后起飞(fēi)的当天还必须再次确认(rèn)审批。从实践情况来看,城市(shì)地(dì)区空域管理更(gèng)为严格,空域和(hé)飞行计划审批(pī)程序(xù)也存在(zài)着较大优化空(kōng)间。”
此外,无人机在空中飞行也需要进行交通(tōng)管理。比如无人(rén)机送货离不开超(chāo)视距(jù)飞行(háng)和在人(rén)群上空飞行(háng),目前国外在(zài)立(lì)法(fǎ)上普遍禁(jìn)止无(wú)人机超视距飞(fēi)行和在(zài)人群上空飞行,除非能够得到监管机构的(de)豁(huō)免。因(yīn)此,无人机物流配送法律法规、运营标准、管理制度等(děng)方面尚(shàng)需(xū)进(jìn)一步(bù)探索。
无(wú)接触配送(sòng)或(huò)成未来发展(zhǎn)趋势
疫情期间,湖北武(wǔ)汉(hàn)的快递企业(yè)用(yòng)无人机把医疗防疫(yì)物资成功地降(jiàng)落在武汉(hàn)金(jīn)银潭医院,说明无人机在交通限行、封闭管理等情况下进行物流运(yùn)输有其(qí)优势(shì),而且对于避免交叉感染也有独特(tè)作(zuò)用。杨金才(cái)表示:“疫情带来了机遇和挑战(zhàn),为下一步无人机普及奠定了基础,疫情过后(hòu)无人机物流配送肯定会有(yǒu)大发展。”
“无(wú)人机(jī)物流(liú)配送在(zài)疫情防控(kòng)中(zhōng)大展身手,也令这一行业吸引了更多资本与人才的关注,为未来发展奠(diàn)定了良好基础。”白(bái)子龙表示,无接触配送或将成为(wéi)未来发展趋势。在近日国务院联防联控机制召开(kāi)的新(xīn)闻发布会(huì)上,国家邮政局市(shì)场监(jiān)管司副司长边作(zuò)栋(dòng)介绍,无人配送,包括智能快件箱(xiāng)、无人(rén)机、无(wú)人车等形式(shì),将(jiāng)成为邮(yóu)政快(kuài)递末端服务的一(yī)个发(fā)展趋势之一。
最近,广西贺州政府找到深圳市无人机行业(yè)协会,提出(chū)了协助解(jiě)决无(wú)人(rén)机物流配送问题的(de)需求:当地(dì)黄金珠宝产业(yè)园因业(yè)务需要,每天(tiān)要送大量珠(zhū)宝(bǎo)到深圳罗湖,时效(xiào)性要(yào)求很强,货运汽车走公(gōng)路需(xū)要六七(qī)个小时,不仅慢,还风险很大,需要派员押运,如果通过无人机物(wù)流,航程大(dà)概(gài)只需一个多小时,非(fēi)常便捷。
“在合适的(de)情景下(xià)使用无(wú)人机配送(sòng),效率(lǜ)能(néng)提升60%—70%,成本节约60%以上。从目前实(shí)际情(qíng)况来(lái)看,商业化(huà)批(pī)量中距离(lí)运输,采用无人(rén)机配送最为高效,原(yuán)来因为(wéi)距(jù)离(lí)问题无法空运的商品也(yě)可以(yǐ)空运(yùn)了。”白子龙展望(wàng)未来无人机应用时(shí)表(biǎo)示,特色(sè)生鲜、医疗冷链的物(wù)流业将因为无人(rén)机的(de)逐(zhú)渐(jiàn)普(pǔ)及,进入到(dào)全新的(de)速度等级;地质条件相对(duì)复杂的地区,无论是高山(shān)还(hái)是海岛,甚至难以修路的地方,用无人机可(kě)以完成更多物资运(yùn)输和补(bǔ)给。未来城市无人机(jī)物流配送会面向B端(组织或(huò)企业(yè))配送一些对时效性要求较高(gāo)的(de)高价值物品(pǐn)。
“5G可以支撑无人机采集的4K高(gāo)清(qīng)视频等数据的(de)实(shí)时传输,飞到(dào)哪看到哪,也可使无人(rén)机飞(fēi)行(háng)控制(zhì)时延大大缩短,满足了远程操控(kòng)无人机飞(fēi)行的性能需求。”杨金才表示,随着未来低(dī)空开放,加上5G时代(dài)的(de)到来(lái),这(zhè)个行业会有很大的(de)提(tí)升和拓(tuò)展(zhǎn)。无人机物(wù)流配送,是通往下一时代的入场券(quàn),而随着技术的不(bú)断进步,无(wú)人机业(yè)务落地的步伐(fá)相信会越来越(yuè)快,新(xīn)的物流时代也即将到来。