模式介紹
一、快遞無人機。無人機採用八鏇翼飛行器,配有GPS自控導航系統、iGPS接收器、各種感測器以及無線信號發收裝置。無人機具有GPS自控導航、定點懸浮、人工控制等多種飛行模式,集成了三軸加速度計、三軸陀螺儀、磁力計、氣壓高度計等多種高精度感測器和先進的控制算法。無人機配有黑匣子,以記錄狀態信息。同時無人機還具有失控保護功能,當無人機進入失控狀態時將自動保持精確懸停,失控逾時將就近飛往快遞集散分點。無人機通過4G網路和無線電通信遙感技術與調度中心和自助快遞櫃等進行數據傳輸,實時的向調度中心傳送自己的地理坐標和狀態信息,接收調度中心發來的指令,在接收到目的坐標以後採用GPS自控導航模式飛行,在進入目標區域後向目的快遞櫃發出著陸請求、本機任務報告和本機運行狀態報告,在收到著陸請求應答之後,由快遞櫃指引無人機在快遞櫃頂端停機平台著陸、裝卸快遞、以及進行快速充電。無人機在發出請求無應答逾時之後再次向目的收發櫃傳送請求,三次逾時以後向調度中心傳送著陸請求異常報告、本機任務狀態報告和本機運行狀態報告,請求指令。無人機在與調度中心失去聯繫或者出現異常故障之後將自行飛往快遞集散分點。二、自助快遞櫃。快遞櫃配備有一台計算機、無人機排隊決策系統、快遞管理系統、iGPS定位系統、無人機著陸引導系統、一個裝卸快遞停機台、八個臨時停機台、一套機械傳送系統、四部自助快遞終端和多個快遞箱等。快遞櫃頂部的所有停機台都具有快速充電功能。無人機向快遞櫃傳送著陸請求、本機任務報告和本機運行狀態報告後,快遞櫃將無人機編號、該機任務以及任務優先權等信息輸入系統,由排隊決策系統分配停機平台,再由無人機著陸引導系統引導無人機降落,或者向無人機發出懸停等待指令。無人機收到快遞櫃接受著陸指令後,將持續的將本機上iGPS接收器收到紅外雷射定位信號和本機編號回傳給快遞櫃,快遞櫃將精確掌握無人機坐標信息,並引導無人機精準著陸。當快遞櫃出現無人機佇列擁擠狀態時,將向調度中心傳送佇列擁擠報告,調度中心將停止向無人機傳送此快遞櫃的裝卸指令。快遞櫃將實時的向調度中心傳送該櫃的快遞列表信息,包括快遞基本信息、快遞優先權、快遞接收時間,本櫃快遞擁塞狀態報告。快遞櫃可根據業務開展的程度以及成本的考量以住宅小區為單位架設,或者架設在部分大樓的樓頂快遞櫃還配備有攝像頭,實時的監控記錄快遞櫃周圍的環境狀況,以保障用戶快遞以及系統設施的安全。用戶通過快遞櫃投送快遞:當用戶按下投件按鈕後,如果快遞櫃未滿將彈開一個空的投件箱箱門,用戶從快遞盒架上取出一個快遞盒,並將快遞放入快遞盒內,然後將快遞盒放入投件箱中並關上箱門,投件箱將檢測快遞是否達標,包括重量、危險度等方面的檢測,如果檢測達標,將提示用戶輸入投遞信息和投遞等級,在確認目的地可達以後,將根據快遞重量、送件距離和投遞優先權給出價格,用戶可現場支付,也可以根據需求由快遞收取方網上支付或者貨到付款。快遞櫃完全接受快遞以後將通過藍牙向快遞盒傳送快件信息,快遞盒將記錄下快件信息,用於快件的身份識別。無人機與快遞櫃對接後卸載快遞盒,快遞盒由機械傳送裝置帶入快遞箱中,快遞櫃將根據無人機任務報告和快遞盒記憶模組中的信息核實快遞,並向用戶傳送手機簡訊,提醒快遞已經抵達,並給出取件密碼和溫馨提示。如果用戶超過了收取快遞的時限將根據逾時長交付快遞箱占用費,如果超過系統預設時限,快遞將被退回或者轉移至快遞集散分點。
三、快遞盒。快遞盒內置藍牙和記憶模組,主要用於封裝快遞,便於無人機攜帶,以及對快件的身份識別。快遞盒空閒時放置在快遞櫃的快遞盒架上,可共用戶自行取用
四、快遞集散分點。分點負責不同區域間快遞的集散功能。無人機接收調度中心指令,將異地快遞運往分點。根據需求,可以按區域設立卸貨通道,分點發出指令引導無人機降落卸貨,卸下的快遞將傳送、聚集、封裝,然後運往機場。同時調度中心將快遞信息發往各目的區域的調度中心。此外,分點還負責對無人機的安檢、維修工作,同時也具備無人機臨時停放,快速充電,異常快遞倉庫等功能。
五、快遞集散基地。異地快遞在抵達本區域後先運往集散基地,基地根據快遞盒的記憶模組中的快件信息將快遞按片區分類,並運往該片區的分點,同時基地將所有到達的快遞信息入庫,並同時將信息傳送到調度中心。
六、區域調度中心。調度中心統一管理本區域所有快遞的接收與投放,同時對無人機進行調度。調度中心同時監測無人機運行狀態和自助快遞櫃運行狀態,對其出現的異常或擁塞根據策略及時的傳送相應指令。
收發流程
根據無人機的續航能力、快遞業務量的地理分布、通訊的實時可靠性、系統的容積能力以及建設成本等諸多因素的綜合考慮,將整個系統劃分為若干區域,區域內部獨立運作,區域之間協同運作。
一:區域內快遞收發。自助快遞櫃在接收用戶放入的快遞後向調度中心傳送收件信息,調度系統通過決策挑選出合適的無人機,並向無人機傳送任務指令以及目的坐標,無人機收到指令後飛往目標,快遞櫃將引導無人機著陸並自動裝卸快遞,快遞在送達目的快遞櫃之後,快遞櫃向用戶傳送領件簡訊。
(1)無人機實時地向調度中心傳送狀態信息,調度中心實時更新無人機狀態列表;
(2)快遞櫃收到快遞後向調度中心傳送收件信息,調度中心更新快遞投送表;
(3)從投送表中取出優先權最高的快遞編碼,及其所在的快遞櫃編號和目的快遞櫃編號;
(4)從此部快遞櫃的無人機到達時刻表中取出具備續航能力且最快到達的無人機編號;
(5)調度中心此無人機傳送指令,給出收件坐標位置和投件坐標位置;
(6)無人機到達目標位後,向快遞櫃傳送著陸請求;
(7)利用iGPS定位系統,快遞櫃精確引導無人機對接著陸裝卸快件;
(8)無人機裝卸後將向調度中心傳送快遞到位報告(或無人機收件成功、或快件送達目的地);
(9)無人機如任務未完,或有其他任務將繼續進行,如:飛往目的快遞櫃投送快遞、在此快遞櫃收件、或飛離此快遞櫃;
(10)無人機如無其他任務,將接收快遞櫃引導停靠臨時停機台的讓位指令,快遞櫃會在收到其他無人機發出著陸請求時發出讓位指令;
(11)快遞櫃在快遞入櫃後將向調度中心傳送快遞到位確認報告,並同時向用戶傳送手機簡訊,提醒用戶及時收取,內容包括提取密碼以及逾時收費和退還原地的溫馨提示;
(12)超過系統設定時限未被取走的快遞將按照無人查收的方式退回原地,並簡訊通知用戶。退回後逾時無人取走的快遞將送往就近的集散分點儲存。
發展歷程
2013年6月,美國Matternet公司在海地和多米加共和國測試了無人機網路,無人機能夠攜載2公斤物體飛行9.7公里。該公司希望建立一個龐大的國際無人機運輸網路和無人機配件全球供應系統,同時,還計畫建立充電基站,使無人機可以沿途降落進行充電。
2013年9月,順豐自主研發的用於派送快件的無人機完成了內部測試,在局部地區試運行。這種無人機採用八鏇翼,下設載物區,飛行高度約100米,內置導航系統,工作人員預先設定目的地和路線,無人機將自動到達目的地,誤差在2米以內。
2013年12月,亞馬遜表示在測試一個叫作”PrimeAir“的無人機快遞項目,通過使用8槳遙控無人機實現鞋盒包裝以下大小貨物的配送,所有訂單從發貨開始預計會在30分鐘內送達1.6公里範圍內的客戶手中。與此同時,UPS也在試驗類似的無人機設備。
2014年8月,谷歌公布了悄然實施了兩年的“翼計畫”送貨無人機研發項目,表示希望在幾年內推出小型無人機快遞服務。谷歌送貨無人機的原型機寬約1.5米,高約0.8米,有4個推進器,能從距地約46米的高度向地面遞送包裹。
2014年10月,DHL宣布將在德國實現無人機送貨。該公司的四鏇翼無人機可運載1.2公斤的貨物,飛行時間可達45分鐘,時速最高可達65千米,但該無人機並非完全脫離人力,依然受到地面工作人員的控制。
2015年2月,淘寶聯合圓通速遞,在北京、上海、廣州部分區域開展的無人機快遞實驗。該螺鏇槳驅動無人機的型號為黑白機身,占地約0.25平方米。
2015年6月30日,以色列公司推出送快遞無人機,價格不足4000元。
谷歌無人機已申請快遞包裹專利自從亞馬遜和沃爾瑪相繼進軍了物流業並推出無人機配送包裹服務之後,從不甘落人後的谷歌,也在近期申請了關於無人機送快遞包裹的專利。據悉,根據美國專利商標局公布的一項專利申請顯示可以看出,谷歌研發的這個項目,是一個安裝在“航空配送設備”上的“快遞接收容器”,方便用來把包裹安全的送到目的地。
實際套用
順豐
“無人機”由順豐自主研發,採用八鏇翼,下設載物區,飛行高度約100米。該“無人機”內置導航系統,工作人員預先設定目的地和路線,“無人機”將自動到達目的地,誤差在2米以內。不過,對於該機器載重量等信息,順豐方面表示不便公開。
2013年9月,國內的快遞企業順豐速運已經在廣東省東莞市進行了無人機測試。
2013年12月,順豐的無人機配送已經結束了測試階段,進入了試運行階段。
亞馬遜
2013年12月1日,亞馬遜CEO傑夫·貝索斯在參加美國CBS電視台《60分鐘》欄目專訪時首次對外透露了一個名為Prime Air的物流計畫。按照該計畫,亞馬遜今後將使用無人飛行器來運送小型包裹,派件用時只需要30分鐘。無人機可飛行16公里,運送重量小於2.26公斤的物品。
不過,不過,美國聯邦航空局(FAA)近日(2013年12月)在電子郵件聲明稿中指出,自控無人機運作“目前在美國不被允許”。
美國聯邦航空局(FAA)2014年6月指出了FAA規定的無人駕駛飛機(它被稱為“模型飛機(modelaircraft)”)使用範圍,即無人機只能被業務愛好者在特定場合為了特定目的而使用,或者被用於娛樂。
“顯然,無人機的商業用途不屬於業務愛好者或者娛樂用途。”FAA在報告中說。“同樣地,用來推動企業業務或者與個人業務有關的無人機使用也不屬於業餘愛好者或娛樂用途。”
在這短短的兩句話中,亞馬遜使用無人機送貨的夢想面臨破滅。
2016年7月25日亞馬遜宣布,該公司已經獲得英國民航局和其他組織的許可,得以在該國測試無人機送貨業務。
UPS
美國UPS快遞公司此前也在開發無人機快遞,不過UPS認為無人機快遞目前需求過小,無法克服成本和技術挑戰。
Matternet
美國Matternet公司曾使用“無人機”,其能攜帶2公斤物體飛行9.7公里。該公司希望進一步擴張計畫,來替換當前的快遞網路,並建立一個“無人機”配件全球供應系統,為這些自控飛行器提供保障。同時,該公司還計畫建立充電基站,使“無人機”可以沿途降落進行充電。
DHL
國際航空快遞巨頭德國郵政DHL集團於當地時間2013年12月9日進行了無人機藥品運送實驗。據德國媒體報導,該無人機歷時約兩分鐘成功飛行一公里運送藥品投遞至公司本部附近。
據德國媒體透露,DHL集團的小型無人機約重2.5kg,最遠運送距離為3km。在當天的實驗中,無人機從藥局出發,負載一個藥品小包裹,飛行高度約為50m。
DHL成功利用其運送了一些藥品,整個行程橫跨萊茵河,大概0.6英里長,花了約兩分鐘時間來完成整個運送過程。
它是由人控制的,不過DHL表示它也可以完全脫離人工控制,完全依靠GPS全球定位系統來完成送貨。
DHL還沒有馬上推出無人機送貨服務的計畫,此次利用無人機運送貨物僅為試驗。
操作難點
送貨監管難題
華盛頓大學法律教授Ryan Calo表示,亞馬遜的時間表可能有些樂觀了,因為FAA要確保無人飛行器的安全性,需要做許多工作。另一位律師也指出,FAA根本不會熱衷於推動無人飛行器。安全性
安全問題也是公眾對無人機的最大疑慮。有觀點認為,樹木、電線、高大建築物等障礙物一方面可能使貨物不能準確送達指定地點,另一方面也可能致無人機掉落危害公眾安全。此外,風力和天氣狀況也會造成難以預料的麻煩。
不少普通人擔心被無人機砸到後如何獲得賠償。
成本制約
《連線》雜誌撰稿人馬庫斯·沃爾森認為,假如一部無人機飛行60英里至舊金山,它和容納120個包裹的卡車相對比,120個飛行器以每小時120英里的速度飛到舊金山成本高而效率低。
面臨射擊問題
美國科羅拉多州迪爾特雷爾地區目前在探討是否通過允許射擊無人機的法案,一位當地居民甚至已經開始開設“如何射擊無人機”的課程。有網友說:“我可不想每天聽到無人機的噪音。”
專家評論
無人飛行器專家、北京中航智科技有限公司董事長田剛印認為,無人機快遞從技術上完全可行,也必然成為未來貨物運送的趨勢,但目前無論在美國還是國內法律規定和政策監管是無人機快遞推廣的最大瓶頸。
田剛印表示無人機技術可以實現運用GPS和視頻等方式進行地理定位,可以實現貨物的機械化裝運,並按照條形碼推送,即便是在建築密集的高層樓宇,無人機從窗戶進入指定地點也不是問題。至於避開天線、建築物等高空障礙物,目前無人機領域已經有一套成熟的技術精準避開障礙物。從成本的角度,單個無人機的成本肯定很高,但是未來真正突破政策瓶頸進行規模化生產的話,成本上也可以實現同傳統快遞的競爭優勢。
中國快遞諮詢網首席顧問徐勇:無人機的安全飛行、專業操作、場地要求都比較高。配送需要精準定位,對技術的要求較高。
從覆蓋區域上看,採用無人機派收件的形式,確實會彌補一些不足。但是,在部分偏遠地區,快件帶來的收益可能遠遠不夠進行無人機網點建設、支付維修費用。雖然採用“無人機”能有效提高配送效率,減少人力、運力成本,但是,前期要支出相當高的成本。
儘管從技術上講無人機快遞可以實現,但在政策層面存在一定推廣風險。此類飛行器上天,至少還要解決低空運輸管制問題,這還需要相應的政策出台。
不過,無論無人機的駕駛控制還是低空空域的管理與控制問題,其實都可以用人工智慧的程式管理來解決。假以時日,相信高度發展成熟的智慧型系統可以解決從物流管理到無人機駕駛,再到空域管制的一系列全系統的難題,當然這有賴於科技人員的努力。
在持續測試下,亞馬遜在無人機方面優勢不斷提升。有研究公司發布研究報告稱,亞馬遜通過無人機配送快件成本能降低到約1美元/件,僅相當於當日達業務的零頭。在業內人士看來,無人機未來在快件配送方面將大有可為,但由於受政策、安全等因素影響,中國難在五年內實現大範圍商用。
政策障礙
雖然國內快遞企業使用無人機配送快件訊息不斷,但多為行銷之舉,並無太大實際運用意義。此前甚至傳出遙控員坐在電動三輪車上遙控頭頂的無人機配送快件。有業內人士向北京商報記者坦言,雖然國內無人機技術與美國等地尚存在較大差距,但最關鍵的還是政策問題,國內無人機投入快件配送至少要到4-5年以後。
據了解,國內2009年相關部門下發的《民用無人機空中交通管理辦法》並未涉及商業套用的相關內容。上述業內人士表示,目前國內無人機套用範圍控制在500米以內,飛行高度一旦超過1000米即有可能危及飛機航線安全。無人機的大規模套用意味著需要申請大量航線,在目前情況下並不現實。
安全問題是相關部門和企業必須重視的一個因素。在相關部門看來,無人機的商用將使恐怖攻擊安全隱患加大。在上述業內人士看來,受天氣等因素影響,無人機也存在隨時墜落的可能。此外,無人機鏇翼等部件也存在傷人的機率。
但無人機市場的繁榮已經促使國內相關部門加速制定相關飛行標準。據了解,以中國航空器擁有者及駕駛者協會(AOPA)為代表的組織,正在推動無人機行業的飛行標準,以及合規化。同時我國的《無人機飛行管理規定》正在制定當中,可能將對此類飛行器的商業套用做出明確規定。