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)的進步，使無人機達到了實用性的基本要求，并共同促成了一個物流創(chuàng)新的“變局”——無人機物流。無人機被認為是解決配送“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)實現(xiàn)跨越式發(fā)展。
無人機（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。無人機的主要價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)合其他部件擴展應(yīng)用。無人機按應(yīng)用領(lǐng)域分為軍 用級及民用級；民用方面，又分為消費級和工業(yè)級。目前工業(yè)級無人機已廣泛應(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、物流無人機優(yōu)勢
1.方便高效、超越時空
相比于地面運輸，無人機具有方便高效、節(jié)約土地資源和基礎(chǔ)設(shè)施的優(yōu)點。在一些交通癱瘓路段、城市的擁堵區(qū)域，以及一些偏遠地區(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更長或成本更高。在某些環(huán)境和條件下，只有無人機運輸方式才能實現(xiàn)“可達性”，這是其它方式所無法替代的。并且物流無人機通過合理利用閑置的低空資源，有效減輕地面交通的負擔(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輸和直升機運輸，無人機運輸具有成本低、調(diào)度靈活等優(yōu)勢，并能彌補傳統(tǒng)的航空運力空白。隨著航空貨運需求量逐年攀升，持證飛行員的數(shù)量和配套資源、以及飛行員和機組成員的人工成本等成為發(fā)展的制約因素。而無人機貨運的成本相對低廉，且無人駕駛的特點能使機場在建設(shè)和營運管理方面實現(xiàn)全要素的集約化發(fā)展。
3.人機協(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。無人機號稱“會飛的機器人”，如果能在盤點、運輸和配送等物流環(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“人機協(xié)同”效應(yīng)，能產(chǎn)生最佳效益。
4.產(chǎn)能協(xié)同和運力優(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、機器人等技術(shù)和方式，能實現(xiàn)產(chǎn)能協(xié)同和運力優(yōu)化。為了處理一些快速交貨和連續(xù)補貨的訂單，亞馬遜、沃爾瑪?shù)绕髽I(yè)在建設(shè)先進的信息系統(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、高效的無人機城市配送中心（例如亞馬遜的無人機塔），以及“無人機航母”（空中配送基地）等。
作為新技術(shù)的應(yīng)用，無人機送貨是對傳統(tǒng)方式的有益補充，傳統(tǒng)的“鐵公機”、管道運輸、水運和多式聯(lián)運，加上無人機的末端配送和支線運輸，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、成本和運力也將得到優(yōu)化和重構(gòu)。
二、物流無人機發(fā)展背景
1.配送需求劇增
據(jù)國家郵政局統(tǒng)計數(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)化進入單日快遞“億件時代”，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，讓快件更快到達消費者手中成為痛點問題。現(xiàn)階段，快遞企業(yè)努力實現(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)進步的需要。
3.服務(wù)場景復(fù)雜
在偏遠山區(qū)、交通不便的農(nóng)村地區(qū)，物流配送一直是個難題。有資料顯示，農(nóng)村地區(qū) “最后一公里”的物流成本更高，占到整個物流成本的30%，在交通運輸基礎(chǔ)設(shè)施落后的情況下，物流無人機能夠凸顯獨特優(yōu)勢，提升物流網(wǎng)點與終端之間的流轉(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)展提速增效的強大動力。
基于上述多個因素的共同驅(qū)動，加之相關(guān)的軟硬件技術(shù)的進步使無人機達到了實用性的基本要求，這便共同促成了一個物流創(chuàng)新的“變局”——無人機物流。
三、無人機在物流行業(yè)的應(yīng)用
1.大載重、中遠距離支線無人機運輸
送貨的直線距離一般在100km～1000km左右，噸級載重，續(xù)航時間達數(shù)小時。這方面的應(yīng)用主要有：跨地區(qū)的貨運（采取固定航線、固定班次，標(biāo)準(zhǔn)化運營管理）、邊防哨所、海島等物資運輸、以及物流中心之間的貨運分撥等。
2.末端無人機配送
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；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或檢查巡視。
另外，在緊急救援和運輸應(yīng)急物資等方面，無人機能發(fā)揮常規(guī)運輸工具無法比擬的優(yōu)勢，并能把現(xiàn)場信息第一時間傳至指揮中心。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)計適合對路的產(chǎn)品，在實用性、經(jīng)濟性和可靠性等方面力爭做到最優(yōu)，并以精細規(guī)范的管理作為配套，最終達到用戶滿意的效果。
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，主要企業(yè)有順豐、京東、蘇寧、中國郵政、中通、菜鳥、韻達、圓通等。
1.順豐
順豐在2012年提出無人機物流概念。2015年與成都中科航空成立朗星無人機公司2017年，順豐在無人機物流方面取得進一步進展，當(dāng)年6月21日，與江西贛州市南康區(qū)聯(lián)合申報的物流無人機示范運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示范空域企業(yè)；當(dāng)年6月29日，在獲批空域內(nèi)進行了首次運營飛行。
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)股份有限公司、北京汽車集團有限公司、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無人機AT200完成首次公開飛行。
2018年3月，順豐獲批國內(nèi)首張無人機航空運營許可證（試點），這也標(biāo)志無人機送貨常態(tài)化和商業(yè)化正式進入合法運營階段。
2018年10月24日，順豐獲批了陽澄湖空域的無人機應(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)的無人機運輸。
按照順豐的規(guī)劃，未來要通過“大型有人運輸機+支線大型無人機+末端小型無人機”三段式空運網(wǎng)，實現(xiàn)36小時通達全國。
2.中通
目前中通快遞無人機主要聚焦末端配送及支線運輸，利用末端配送無人機對跋山涉水、孤島等地形地勢復(fù)雜地區(qū)的快件進行收派服務(wù)，提升網(wǎng)絡(luò)覆蓋率，提高整體服務(wù)時效。在末端配送方面，相對于人工配送，無人機具有不受地形限制、直線距離短、調(diào)度靈活、速度快效、率高等特點。以2017年7月在浙江樂清的配送為例，試運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，而采用無人機投放，只需要20分鐘時間，配送時效提高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)化運行；2018年11月，中通快遞第一代油電混合物流無人機——普羅米修斯1600A發(fā)布，并同西安航空基地、西部機場集團簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，就共同打造西北地區(qū)空中救援機場網(wǎng)絡(luò)布局達成合作。
普羅米修斯1600A無人機是為實現(xiàn)偏遠山區(qū)快遞投送研制的第一代末端物流無人機系統(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)電機對無人機進行供電，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)，最長可提供滿負載1.5小時的續(xù)航飛行，突破里程限制，有效解決無人機續(xù)航短的痛點，該款無人機于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公司深度合作，共同研發(fā)多種型號的無人機以滿足多種場景的應(yīng)用需求，打造物流無人機自有平臺，探索更多的運營模式。
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”三級無人機通航物流體系，2016年6月18日在中國宿遷進行了首次無人機配送試運營，2017年京東智慧物流全國運營調(diào)度中心在宿遷正式投入使用，在西安和宿遷實現(xiàn)常態(tài)化運營。此外，京東官網(wǎng)稱已獲得了覆蓋陜西省全境的無人機空域書面批文，目前，京東已在陜西、福建、海南等地開展了大規(guī)模的無人機驗證飛行。
五、物流無人機主要構(gòu)成及技術(shù)難點
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)均是無人機的核心技術(shù)，也是現(xiàn)階段無人機廠商獲取核心競爭力的重要因素。
（1）飛控系統(tǒng)：無人機的“大腦”，更精確、更清晰
飛控系統(tǒng)是無人機完成起飛、空中飛行、執(zhí)行任務(wù)等整個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、機載計算機和伺服作動設(shè)備三大部分，主要實現(xiàn)無人機姿態(tài)穩(wěn)定和控制、無人機任務(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)無人機按照指定航線飛行，相當(dāng)于無人機的“眼睛”。無人機機載導(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。未來無人機的發(fā)展要求障礙回避、物資或武器投放、自動進場著陸等功能，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)動機提升續(xù)航能力
動力系統(tǒng)通常有電動機和內(nèi)燃機(活塞發(fā)動機、渦軸發(fā)動機、渦噴發(fā)動機)兩種類型。小型無人機主要以電動機為主，中、大型無人機以內(nèi)燃機為主。不同用途的無人機對動力裝置的要求不同，但都希望發(fā)動機體積小、成本低、工作可靠。
無人機目前廣泛采用的動力裝置為活塞式發(fā)動機，但活塞式只適用于低速低空小型無人機。低空無人直升機一般使用渦軸發(fā)動機，高空長航時的大型無人機一般使用渦扇發(fā)動機。微型無人機(多旋翼)一般使用電池驅(qū)動的電動機，一般起飛質(zhì)量小于10kg、續(xù)航時間小于1小時。
隨著渦輪發(fā)動機推重比、壽命提高、油耗降低，渦輪將取代活塞成為無人機的主要動力機型，太陽能、氫能等新能源電動機也有望為小型無人機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)是無人機的重要技術(shù)之一，負責(zé)完成對無人機遙控、遙測、跟蹤定位和傳感器傳輸，上行數(shù)據(jù)鏈實現(xiàn)對無人機遙控、下行數(shù)據(jù)鏈執(zhí)行遙測、數(shù)據(jù)傳輸功能。普通無人機大多采用定制視距數(shù)據(jù)鏈，而中高空、長航時，無人機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，無人機實用化能力將越來越強。隨著機載傳感器、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的要求，未來隨著機載高速處理器的突飛猛進，預(yù)計幾年后現(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
（1）路線規(guī)劃和自動避障
由于路途情況比較復(fù)雜，現(xiàn)在的無人機還很難進行自主路線規(guī)劃。要想實現(xiàn)自主路徑規(guī)劃，解決自動避障問題勢在必行，如何安全地讓飛機避開障礙物，同時又不偏離航線，這是無人機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，目前的無人機為減輕機身的起飛質(zhì)量，搭載高蓄電量的大型電池。但物流無人機必須保證長時間、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，特別是強降雨天氣下，如何保障物流無人機的安全飛行也是當(dāng)下亟需解決的重要問題。由于無人機的大部分控制系統(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、物流無人機發(fā)展瓶頸及阻礙
1.技術(shù)開發(fā)不成熟
目前的無人機產(chǎn)品故障率高，無法保證穩(wěn)定性、良品率和適應(yīng)性，無人機關(guān)鍵技術(shù)水平難突破，其研發(fā)能力還需加強。無人機還存在諸如GPS信號丟失之后無人機漂移問題、續(xù)航問題、穩(wěn)控問題、負荷有限、機身不夠耐久、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)級無人機的技術(shù)并不成熟，性能不穩(wěn)定，無人機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
無人機產(chǎn)品性價比不高，技術(shù)水平相對落后，導(dǎo)致國產(chǎn)無人機接受程度低、受眾規(guī)模小，推廣工業(yè)級民用無人機依靠政府補貼和項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)無人機產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
3.監(jiān)管政策不健全
民用無人機墜毀，傷及人、財物，擾亂空中秩序和危及公共安全的事件時有發(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)范和不守法的運營是主要原因。我國無人機政策管理條例雖然有，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可能帶來的安全問題。
各國的無人機送貨尚處于測試階段，各國對無人機送貨的監(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，無人機貨運在今后的物流系統(tǒng)中一定會得到發(fā)展，未來的物流體系定位越來越智能，貨運速率會越來越快。盡早解決無人機貨運所面臨的問題，無人機物流系統(tǒng)就能更早的進入市場應(yīng)用階段。
七、物流無人機未來發(fā)展前景
隨著對無人機應(yīng)用價值認知程度的加深，以及對其作業(yè)半徑、遙控距離的更高要求，將促使無人機產(chǎn)品向更長航程、更大載荷方向發(fā)展，無人機技術(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；特別是無人機被認為是解決配送“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物流突破瓶頸。未來，物流無人機定將成為現(xiàn)代物流業(yè)不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施，助力物流業(yè)實現(xiàn)跨越式發(fā)展。
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