基于配送需求劇增、人力成本飆升、服務(wù)場景復(fù)雜等多因素驅(qū)動，加之相關(guān)軟硬件技術(shù)的進(jìn)步，使無人機(jī)達(dá)到了實(shí)用性的基本要求，并共同促成了一個(gè)物流創(chuàng)新的“變局”——無人機(jī)物流。無人機(jī)被認(rèn)為是解決配送“最后一公里”難題的有效手段。未來，物流無人機(jī)定將成為現(xiàn)代物流業(yè)不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施，助力物流業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。

  無人機(jī)（Unmanned Aerial Vehicles，簡稱UAV）是指利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)。無人機(jī)的主要價(jià)值在于替代人類完成空中作業(yè)，并且能夠形成空中平臺，結(jié)合其他部件擴(kuò)展應(yīng)用。無人機(jī)按應(yīng)用領(lǐng)域分為軍 用級及民用級；民用方面，又分為消費(fèi)級和工業(yè)級。目前工業(yè)級無人機(jī)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)林植保、電力巡線、邊防巡邏、森林防火、物流配送等領(lǐng)域。

  一、物流無人機(jī)優(yōu)勢

  1.方便高效、超越時(shí)空

  相比于地面運(yùn)輸，無人機(jī)具有方便高效、節(jié)約土地資源和基礎(chǔ)設(shè)施的優(yōu)點(diǎn)。在一些交通癱瘓路段、城市的擁堵區(qū)域，以及一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，地面交通無法暢行，導(dǎo)致物品或包裹的投遞比正常情況下耗時(shí)更長或成本更高。在某些環(huán)境和條件下，只有無人機(jī)運(yùn)輸方式才能實(shí)現(xiàn)“可達(dá)性”，這是其它方式所無法替代的。并且物流無人機(jī)通過合理利用閑置的低空資源，有效減輕地面交通的負(fù)擔(dān)，節(jié)約資源和建設(shè)成本。

  2.成本低、調(diào)度靈活

  相比于一般的航空運(yùn)輸和直升機(jī)運(yùn)輸，無人機(jī)運(yùn)輸具有成本低、調(diào)度靈活等優(yōu)勢，并能彌補(bǔ)傳統(tǒng)的航空運(yùn)力空白。隨著航空貨運(yùn)需求量逐年攀升，持證飛行員的數(shù)量和配套資源、以及飛行員和機(jī)組成員的人工成本等成為發(fā)展的制約因素。而無人機(jī)貨運(yùn)的成本相對低廉，且無人駕駛的特點(diǎn)能使機(jī)場在建設(shè)和營運(yùn)管理方面實(shí)現(xiàn)全要素的集約化發(fā)展。

  3.人機(jī)協(xié)同：破解人口老齡化難題

  人口老齡化問題幾乎在影響著全世界，每逢節(jié)假日和物流高峰期，人工短缺和服務(wù)水平降低的問題往往會暴露無遺。無人機(jī)號稱“會飛的機(jī)器人”，如果能在盤點(diǎn)、運(yùn)輸和配送等物流環(huán)節(jié)加以合理的開發(fā)利用，并輔以周密部署和科學(xué)管理，就能銜接配合好其它作業(yè)方式，節(jié)約人工，通過協(xié)助人力發(fā)揮“人機(jī)協(xié)同”效應(yīng)，能產(chǎn)生最佳效益。

  4.產(chǎn)能協(xié)同和運(yùn)力優(yōu)化

  在科學(xué)規(guī)劃的基礎(chǔ)上，綜合利用互聯(lián)網(wǎng)+無人機(jī)、機(jī)器人等技術(shù)和方式，能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能協(xié)同和運(yùn)力優(yōu)化。為了處理一些快速交貨和連續(xù)補(bǔ)貨的訂單，亞馬遜、沃爾瑪?shù)绕髽I(yè)在建設(shè)先進(jìn)的信息系統(tǒng)、智能倉儲系統(tǒng)，以及優(yōu)化業(yè)務(wù)流程的基礎(chǔ)上，還規(guī)劃了智能、高效的無人機(jī)城市配送中心（例如亞馬遜的無人機(jī)塔），以及“無人機(jī)航母”（空中配送基地）等。

  作為新技術(shù)的應(yīng)用，無人機(jī)送貨是對傳統(tǒng)方式的有益補(bǔ)充，傳統(tǒng)的“鐵公機(jī)”、管道運(yùn)輸、水運(yùn)和多式聯(lián)運(yùn)，加上無人機(jī)的末端配送和支線運(yùn)輸，必將使現(xiàn)代物流的服務(wù)能力再上新臺階，其整體的效率、成本和運(yùn)力也將得到優(yōu)化和重構(gòu)。

  二、物流無人機(jī)發(fā)展背景

  1.配送需求劇增

  據(jù)國家郵政局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：“十二五期”間，國內(nèi)快遞業(yè)務(wù)量連續(xù)5年保持50%左右的高速增長。

  自2017年5月以來，我國已常態(tài)化進(jìn)入單日快遞“億件時(shí)代”，不斷增長的業(yè)務(wù)量使得傳統(tǒng)的投遞方式越來越難以滿足日益增長的服務(wù)需求。

  2.人力成本飆升

  自2012年起，我國的適齡勞動力人口連續(xù)6年下降。伴隨著人口紅利的消退，快遞企業(yè)開始面臨人工成本高、配送難的現(xiàn)狀；

  對快遞企業(yè)來說，如何解決用工成本高、末端配送難，讓快件更快到達(dá)消費(fèi)者手中成為痛點(diǎn)問題?，F(xiàn)階段，快遞企業(yè)努力實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的自動化、無人化，這是成本控制的需要，也是行業(yè)進(jìn)步的需要。

  3.服務(wù)場景復(fù)雜

  在偏遠(yuǎn)山區(qū)、交通不便的農(nóng)村地區(qū)，物流配送一直是個(gè)難題。有資料顯示，農(nóng)村地區(qū) “最后一公里”的物流成本更高，占到整個(gè)物流成本的30%，在交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施落后的情況下，物流無人機(jī)能夠凸顯獨(dú)特優(yōu)勢，提升物流網(wǎng)點(diǎn)與終端之間的流轉(zhuǎn)效率。無人化物流技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用將成為推進(jìn)物流行業(yè)發(fā)展的新動力并成為推動快遞行業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級、發(fā)展提速增效的強(qiáng)大動力。

  基于上述多個(gè)因素的共同驅(qū)動，加之相關(guān)的軟硬件技術(shù)的進(jìn)步使無人機(jī)達(dá)到了實(shí)用性的基本要求，這便共同促成了一個(gè)物流創(chuàng)新的“變局”——無人機(jī)物流。

  三、無人機(jī)在物流行業(yè)的應(yīng)用

  1.大載重、中遠(yuǎn)距離支線無人機(jī)運(yùn)輸

  送貨的直線距離一般在100km～1000km左右，噸級載重，續(xù)航時(shí)間達(dá)數(shù)小時(shí)。這方面的應(yīng)用主要有：跨地區(qū)的貨運(yùn)（采取固定航線、固定班次，標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)營管理）、邊防哨所、海島等物資運(yùn)輸、以及物流中心之間的貨運(yùn)分撥等。

  2.末端無人機(jī)配送

  空中直線距離一般在10km以內(nèi)（對應(yīng)地面路程可能達(dá)到20 km～30km左右，受具體地形地貌的影響），載重在5kg～20kg左右，單程飛行時(shí)間在15~20分鐘左右（受天氣等因素影響）這方面的應(yīng)用比如派送急救物資和醫(yī)療用品、派送果蔬等農(nóng)土特產(chǎn)物品等業(yè)務(wù)。

  3.無人機(jī)倉儲管理

  例如大型高架倉庫，高架儲區(qū)的檢視和貨物盤點(diǎn)；再如集裝箱堆場、散貨堆場（比如煤堆場、礦石堆場和垃圾堆場）等貨棧堆場的物資盤點(diǎn)或檢查巡視。

  另外，在緊急救援和運(yùn)輸應(yīng)急物資等方面，無人機(jī)能發(fā)揮常規(guī)運(yùn)輸工具無法比擬的優(yōu)勢，并能把現(xiàn)場信息第一時(shí)間傳至指揮中心。無論是哪一種類型，其成功的應(yīng)用必須以準(zhǔn)確的市場定位為前提，以此為基礎(chǔ)把握用戶需求，在技術(shù)維度科學(xué)設(shè)計(jì)適合對路的產(chǎn)品，在實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性等方面力爭做到最優(yōu)，并以精細(xì)規(guī)范的管理作為配套，最終達(dá)到用戶滿意的效果。

  四、行業(yè)布局

  近年來，快件業(yè)務(wù)量每年持續(xù)攀升。目前每家快遞公司的快遞員都在10萬以上，隨著人力資源昂貴、密集勞動力管理粗放等問題，地面運(yùn)輸和人力已經(jīng)無法滿足快遞企業(yè)的需求，快遞物流企業(yè)紛紛布局物流無人機(jī)，主要企業(yè)有順豐、京東、蘇寧、中國郵政、中通、菜鳥、韻達(dá)、圓通等。

  1.順豐

  順豐在2012年提出無人機(jī)物流概念。2015年與成都中科航空成立朗星無人機(jī)公司2017年，順豐在無人機(jī)物流方面取得進(jìn)一步進(jìn)展，當(dāng)年6月21日，與江西贛州市南康區(qū)聯(lián)合申報(bào)的物流無人機(jī)示范運(yùn)行的空域申請得到正式批復(fù)，成為國內(nèi)第一家獲得正式審批的物流無人機(jī)示范空域企業(yè)；當(dāng)年6月29日，在獲批空域內(nèi)進(jìn)行了首次運(yùn)營飛行。

  2017年10月30日，由陜西煉石有色資源股份有限公司、順豐控股(集團(tuán))股份有限公司、北京汽車集團(tuán)有限公司、中科院工程熱物理研究所共同研發(fā)的全球首款噸位級貨運(yùn)無人機(jī)AT200完成首次公開飛行。

  2018年3月，順豐獲批國內(nèi)首張無人機(jī)航空運(yùn)營許可證（試點(diǎn)），這也標(biāo)志無人機(jī)送貨常態(tài)化和商業(yè)化正式進(jìn)入合法運(yùn)營階段。

  2018年10月24日，順豐獲批了陽澄湖空域的無人機(jī)應(yīng)用許可，這是繼贛州后順豐拿下的又一空域，現(xiàn)已用于大閘蟹等特色生鮮水產(chǎn)的無人機(jī)運(yùn)輸。

  按照順豐的規(guī)劃，未來要通過“大型有人運(yùn)輸機(jī)+支線大型無人機(jī)+末端小型無人機(jī)”三段式空運(yùn)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)36小時(shí)通達(dá)全國。

  2.中通

  目前中通快遞無人機(jī)主要聚焦末端配送及支線運(yùn)輸，利用末端配送無人機(jī)對跋山涉水、孤島等地形地勢復(fù)雜地區(qū)的快件進(jìn)行收派服務(wù)，提升網(wǎng)絡(luò)覆蓋率，提高整體服務(wù)時(shí)效。在末端配送方面，相對于人工配送，無人機(jī)具有不受地形限制、直線距離短、調(diào)度靈活、速度快效、率高等特點(diǎn)。以2017年7月在浙江樂清的配送為例，試運(yùn)行路線是從樂清天成工業(yè)園區(qū)天工二路到樂清第一經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，全程直線距離14.1公里。如果由快遞員派送，在全程不堵車的情況下最快需要50分鐘，而采用無人機(jī)投放，只需要20分鐘時(shí)間，配送時(shí)效提高60%。

  2018年10月，中通快遞在陜西獲得軍方在內(nèi)的相關(guān)監(jiān)管部門的空域批文，正式啟動常態(tài)化運(yùn)行；2018年11月，中通快遞第一代油電混合物流無人機(jī)——普羅米修斯1600A發(fā)布，并同西安航空基地、西部機(jī)場集團(tuán)簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，就共同打造西北地區(qū)空中救援機(jī)場網(wǎng)絡(luò)布局達(dá)成合作。

  普羅米修斯1600A無人機(jī)是為實(shí)現(xiàn)偏遠(yuǎn)山區(qū)快遞投送研制的第一代末端物流無人機(jī)系統(tǒng)，創(chuàng)新采用了油電混合動力，并采用一臺2.4千瓦燃油發(fā)電機(jī)對無人機(jī)進(jìn)行供電，使用汽油作為燃料，通過燃油轉(zhuǎn)換成電力，配備雙供電冗余動力系統(tǒng)，最長可提供滿負(fù)載1.5小時(shí)的續(xù)航飛行，突破里程限制，有效解決無人機(jī)續(xù)航短的痛點(diǎn)，該款無人機(jī)于2018年12月7日在國家級貧困縣陜西旬陽完成山區(qū)惡劣天氣條件下首次載貨飛行。

  未來，中通快遞會根據(jù)業(yè)務(wù)及管理需求與無人機(jī)公司深度合作，共同研發(fā)多種型號的無人機(jī)以滿足多種場景的應(yīng)用需求，打造物流無人機(jī)自有平臺，探索更多的運(yùn)營模式。

  3.京東

  2016年5月京東成立X事業(yè)部，規(guī)劃建設(shè)了“干線—支線—末端”三級無人機(jī)通航物流體系，2016年6月18日在中國宿遷進(jìn)行了首次無人機(jī)配送試運(yùn)營，2017年京東智慧物流全國運(yùn)營調(diào)度中心在宿遷正式投入使用，在西安和宿遷實(shí)現(xiàn)常態(tài)化運(yùn)營。此外，京東官網(wǎng)稱已獲得了覆蓋陜西省全境的無人機(jī)空域書面批文，目前，京東已在陜西、福建、海南等地開展了大規(guī)模的無人機(jī)驗(yàn)證飛行。

  五、物流無人機(jī)主要構(gòu)成及技術(shù)難點(diǎn)

  1.主要構(gòu)成

  飛控系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、通信鏈路系統(tǒng)均是無人機(jī)的核心技術(shù)，也是現(xiàn)階段無人機(jī)廠商獲取核心競爭力的重要因素。

  （1）飛控系統(tǒng)：無人機(jī)的“大腦”，更精確、更清晰

  飛控系統(tǒng)是無人機(jī)完成起飛、空中飛行、執(zhí)行任務(wù)等整個(gè)飛行過程的核心系統(tǒng)，相當(dāng)于飛行器的“大腦”。飛控一般包括傳感器、機(jī)載計(jì)算機(jī)和伺服作動設(shè)備三大部分，主要實(shí)現(xiàn)無人機(jī)姿態(tài)穩(wěn)定和控制、無人機(jī)任務(wù)設(shè)備管理和應(yīng)急控制三大功能。

  （2）導(dǎo)航系統(tǒng)：無人機(jī)的“眼睛”，未來多技術(shù)融合是發(fā)展方向

  導(dǎo)航系統(tǒng)為無人機(jī)提供參考坐標(biāo)系的位置、速度、飛行姿態(tài)等信息，引導(dǎo)無人機(jī)按照指定航線飛行，相當(dāng)于無人機(jī)的“眼睛”。無人機(jī)機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)主要分GPS和慣性制導(dǎo)兩種，但分別有易受干擾和誤差積累增大的缺點(diǎn)。未來無人機(jī)的發(fā)展要求障礙回避、物資或武器投放、自動進(jìn)場著陸等功能，需要高精度、高可靠性、高抗干擾性能，因此多種導(dǎo)航技術(shù)結(jié)合的“慣性+多傳感器+GPS+光電導(dǎo)航系統(tǒng)”將是未來發(fā)展的方向。

  （3）動力系統(tǒng)：渦輪有望逐步取代活塞，新能源發(fā)動機(jī)提升續(xù)航能力

  動力系統(tǒng)通常有電動機(jī)和內(nèi)燃機(jī)(活塞發(fā)動機(jī)、渦軸發(fā)動機(jī)、渦噴發(fā)動機(jī))兩種類型。小型無人機(jī)主要以電動機(jī)為主，中、大型無人機(jī)以內(nèi)燃機(jī)為主。不同用途的無人機(jī)對動力裝置的要求不同，但都希望發(fā)動機(jī)體積小、成本低、工作可靠。

  無人機(jī)目前廣泛采用的動力裝置為活塞式發(fā)動機(jī)，但活塞式只適用于低速低空小型無人機(jī)。低空無人直升機(jī)一般使用渦軸發(fā)動機(jī)，高空長航時(shí)的大型無人機(jī)一般使用渦扇發(fā)動機(jī)。微型無人機(jī)(多旋翼)一般使用電池驅(qū)動的電動機(jī)，一般起飛質(zhì)量小于10kg、續(xù)航時(shí)間小于1小時(shí)。

  隨著渦輪發(fā)動機(jī)推重比、壽命提高、油耗降低，渦輪將取代活塞成為無人機(jī)的主要動力機(jī)型，太陽能、氫能等新能源電動機(jī)也有望為小型無人機(jī)提供更持久的生存力。

  （4）通信鏈路系統(tǒng)：“放風(fēng)箏的線”，向高速率、高帶寬發(fā)展

  通信鏈路系統(tǒng)是無人機(jī)的重要技術(shù)之一，負(fù)責(zé)完成對無人機(jī)遙控、遙測、跟蹤定位和傳感器傳輸，上行數(shù)據(jù)鏈實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)遙控、下行數(shù)據(jù)鏈執(zhí)行遙測、數(shù)據(jù)傳輸功能。普通無人機(jī)大多采用定制視距數(shù)據(jù)鏈，而中高空、長航時(shí)，無人機(jī)則都會采用視距和超視距衛(wèi)通數(shù)據(jù)鏈。

  現(xiàn)代數(shù)據(jù)鏈技術(shù)的發(fā)展推動著無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈向著高速、寬帶、保密、抗干擾的方向發(fā)展，無人機(jī)實(shí)用化能力將越來越強(qiáng)。隨著機(jī)載傳感器、定位的精準(zhǔn)程度和執(zhí)行任務(wù)的復(fù)雜程度不斷上升，對數(shù)據(jù)鏈的帶寬提出了很強(qiáng)的要求，未來隨著機(jī)載高速處理器的突飛猛進(jìn)，預(yù)計(jì)幾年后現(xiàn)有射頻數(shù)據(jù)鏈的傳輸速率將翻倍，未來在全天候要求低的領(lǐng)域可能還將出現(xiàn)激光通訊方式。

  2.技術(shù)難點(diǎn)

  （1）路線規(guī)劃和自動避障

  由于路途情況比較復(fù)雜，現(xiàn)在的無人機(jī)還很難進(jìn)行自主路線規(guī)劃。要想實(shí)現(xiàn)自主路徑規(guī)劃，解決自動避障問題勢在必行，如何安全地讓飛機(jī)避開障礙物，同時(shí)又不偏離航線，這是無人機(jī)目前面臨的主要難題之一。

  （2）續(xù)航能力

  礙于電池的重量和體積，目前的無人機(jī)為減輕機(jī)身的起飛質(zhì)量，搭載高蓄電量的大型電池。但物流無人機(jī)必須保證長時(shí)間、大航程的作業(yè)，因此，降低能耗、提升能量的利用效率是目前相對可行性方案。

  （3）安全性問題

  惡劣天氣下，特別是強(qiáng)降雨天氣下，如何保障物流無人機(jī)的安全飛行也是當(dāng)下亟需解決的重要問題。由于無人機(jī)的大部分控制系統(tǒng)由電子元件構(gòu)成，在降雨天氣下，如果不能保證各部件的防水性能或者沒有采取合理的防水措施，將會導(dǎo)致無人機(jī)短路，中斷工作任務(wù)甚至危害到其他人的生命安全。

  六、物流無人機(jī)發(fā)展瓶頸及阻礙

  1.技術(shù)開發(fā)不成熟

  目前的無人機(jī)產(chǎn)品故障率高，無法保證穩(wěn)定性、良品率和適應(yīng)性，無人機(jī)關(guān)鍵技術(shù)水平難突破，其研發(fā)能力還需加強(qiáng)。無人機(jī)還存在諸如GPS信號丟失之后無人機(jī)漂移問題、續(xù)航問題、穩(wěn)控問題、負(fù)荷有限、機(jī)身不夠耐久、抗風(fēng)雨能力弱、維修、網(wǎng)絡(luò)連接不穩(wěn)定等問題。目前國產(chǎn)工業(yè)級無人機(jī)的技術(shù)并不成熟，性能不穩(wěn)定，無人機(jī)的智能性并不能滿足使用需求，這成為制約其商業(yè)應(yīng)用的核心問題，阻礙著更多的市場需求釋放。

  2.產(chǎn)業(yè)市場不完善

  無人機(jī)產(chǎn)品性價(jià)比不高，技術(shù)水平相對落后，導(dǎo)致國產(chǎn)無人機(jī)接受程度低、受眾規(guī)模小，推廣工業(yè)級民用無人機(jī)依靠政府補(bǔ)貼和項(xiàng)目扶持的模式不可持續(xù)，這些因素在一定程度上制約了我國民用專業(yè)無人機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

  3.監(jiān)管政策不健全

  民用無人機(jī)墜毀，傷及人、財(cái)物，擾亂空中秩序和危及公共安全的事件時(shí)有發(fā)生，造成嚴(yán)重的安全隱患。生產(chǎn)技術(shù)不高、低成本生產(chǎn)，以及使用者操作不規(guī)范和不守法的運(yùn)營是主要原因。我國無人機(jī)政策管理?xiàng)l例雖然有，但法律屬性尚不明晰，規(guī)定的內(nèi)容比較籠統(tǒng)，而且缺乏強(qiáng)制執(zhí)行效力和可操作性，申請流程也不明確，存在著不全面，執(zhí)行監(jiān)管不到位的局面，無法解決民用無人機(jī)可能帶來的安全問題。

  各國的無人機(jī)送貨尚處于測試階段，各國對無人機(jī)送貨的監(jiān)管規(guī)則極為匱乏，存在著諸多空白領(lǐng)域，急需通過大量的測試逐步建立相應(yīng)的規(guī)則。總而言之，無人機(jī)貨運(yùn)在今后的物流系統(tǒng)中一定會得到發(fā)展，未來的物流體系定位越來越智能，貨運(yùn)速率會越來越快。盡早解決無人機(jī)貨運(yùn)所面臨的問題，無人機(jī)物流系統(tǒng)就能更早的進(jìn)入市場應(yīng)用階段。

  七、物流無人機(jī)未來發(fā)展前景

  隨著對無人機(jī)應(yīng)用價(jià)值認(rèn)知程度的加深，以及對其作業(yè)半徑、遙控距離的更高要求，將促使無人機(jī)產(chǎn)品向更長航程、更大載荷方向發(fā)展，無人機(jī)技術(shù)的不斷創(chuàng)新必將顛覆物流行業(yè)的傳統(tǒng)作業(yè)方式；特別是無人機(jī)被認(rèn)為是解決配送“最后一公里”難題的有效手段，需要制定出相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，發(fā)揮出技術(shù)和人才兩方面的優(yōu)勢，才能更好地幫助無人機(jī)物流突破瓶頸。未來，物流無人機(jī)定將成為現(xiàn)代物流業(yè)不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施，助力物流業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。