5月31日，在杭州“2018 全球智慧物流峰會”上由菜鳥、北航和長鷹信質(zhì)三方聯(lián)袂打造的“噸位級”民用物流無人機(jī)正式對外發(fā)布，受到了物流行業(yè)、無人機(jī)行業(yè)以及廣大用戶的高度關(guān)注。“智慧”物流是本次峰會的主題，在現(xiàn)場我們看到了各式各樣的智能物流產(chǎn)品，包括自動化搬運(yùn)車、自動揀選器、智能廂式卡車、機(jī)器人、自動化無人倉儲以及物流無人機(jī)，無一不透露如今蓬勃發(fā)展的物流事業(yè)。

1 當(dāng)前物流發(fā)展需求

自從互聯(lián)網(wǎng)時代的到來帶動了電商的快速發(fā)展，與之同時也帶動了物流運(yùn)輸和配送的巨大需求。隨著海運(yùn)、陸運(yùn)和空運(yùn)等基礎(chǔ)設(shè)備的不斷完善，物流總額近十年來持續(xù)增長。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)2016年國內(nèi)物流運(yùn)輸突破300億件，2017年更是突破400億件達(dá)到400.6億件，同比增長28.07%。如此龐大的物流體系從貨物拾取、揀選、打包、配送等環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的人工操作和普通運(yùn)輸無法滿足日益增長的物流運(yùn)輸需求。因此，隨著國內(nèi)自動化信息技術(shù)水平的不斷提升，國內(nèi)智能物流系統(tǒng)行業(yè)也隨之應(yīng)運(yùn)而生。

工業(yè)4.0也就是物聯(lián)網(wǎng)的時代已經(jīng)來臨，智能物流作為其核心組成部分在連接供應(yīng)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)起著重要的作用。如今，大型物流企業(yè)如菜鳥、京東、順豐等都已著手構(gòu)建整套智能自動物流系統(tǒng)，將智能單元化物流技術(shù)、自動物流裝備、智能物流信息以及智能物流運(yùn)輸系統(tǒng)逐漸完善。我國電商物流不再僅僅局限于簡單的倉儲、運(yùn)輸與配送，而是通過構(gòu)建新型的物流配送中心等模式提供供應(yīng)鏈管理整體解決方案。新型物流配送中心使得網(wǎng)絡(luò)對物流配送的實(shí)施控制代替了傳統(tǒng)的物流配送管理程序，不僅大幅縮短了物流配送，而且極大的簡化了物流配送過程。物流運(yùn)輸作為物流系統(tǒng)中最為重要的環(huán)節(jié)之一，也是促進(jìn)社會不斷發(fā)展的重要因素之一。如今地面物流在一二線城市已經(jīng)基本完善，但是在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)和島嶼之間的物流運(yùn)輸仍然不是方便，無人機(jī)物流作為現(xiàn)代物流運(yùn)輸?shù)目萍籍a(chǎn)品能快速而高效的解決這些地區(qū)的物流運(yùn)輸問題。

02強(qiáng)大的研發(fā)和制造能力

北航是國內(nèi)最早從事無人機(jī)研制的單位，先后自主研制了大型無人靶機(jī)、高空高速無人偵察機(jī)和中高空長航時無人偵察機(jī)。2016年原北航無人機(jī)所改制成為北航無人機(jī)公司，開始面向國內(nèi)外市場，研發(fā)先進(jìn)的無人機(jī)系統(tǒng)解決方案。2017年10月在浙江臺州下線的“天鷹”無人機(jī)，是北航無人機(jī)公司面向國內(nèi)外市場推出的第一款新產(chǎn)品，是一種軍民兩用的中高空長航時無人機(jī)。物流無人機(jī)則是研發(fā)團(tuán)隊(duì)在完成天鷹無人機(jī)的相關(guān)設(shè)計(jì)工作轉(zhuǎn)入試飛階段后，接下來開發(fā)的第二款大型民用無人機(jī)。

北航無人機(jī)公司及其前身北航無人機(jī)所一直以來從事大型高性能無人機(jī)的研發(fā)，不但有豐富的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)而且與北航各院系深度合作，承擔(dān)了大量的預(yù)先研究等前瞻性課題，掌握了一系列先進(jìn)無人機(jī)、飛行控制、空管系統(tǒng)的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，然而物流無人機(jī)則是這些關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用集成。因此，順應(yīng)目前時代發(fā)展的需求，菜鳥、北航和長鷹信質(zhì)三方都有意打造和發(fā)展物流無人機(jī)事業(yè)，促進(jìn)快速物流的發(fā)展。

03物流無人機(jī)發(fā)展趨勢

如今，商用無人機(jī)已經(jīng)不是新鮮的概念了，在國外國外的Matternet、亞馬遜、UPS、DHL 等早在幾年前都已經(jīng)開始在物流無人機(jī)領(lǐng)域布局。我國也已經(jīng)有不少企業(yè)在研發(fā)和生產(chǎn)小型和大型的物流無人機(jī)，然而真正的要解決大載荷的物流運(yùn)輸問題還是需要大型物流無人機(jī)。

近年來，隨著國民的消費(fèi)能力的提升和消費(fèi)方式的改變，導(dǎo)致了快件、特種貨物持續(xù)高速增長，帶來了大量的航空運(yùn)輸需求。國內(nèi)快遞航空對航空貨運(yùn)飛機(jī)需求空間巨大，開始建立“干線”“支線”“末端”三級物流體系。其中干線主要是樞紐對樞紐的大宗貨物運(yùn)輸，一般采用民航改裝的貨機(jī)如B757來執(zhí)行。然而對于末端消費(fèi)者來說，如何快速解決“最后一公里”的配送問題對于支線運(yùn)輸目前還相對空白。尤其是在省際的中長航段上，點(diǎn)到點(diǎn)，中小規(guī)模貨運(yùn)量，突出考慮在中西部偏遠(yuǎn)地區(qū)、山區(qū)、海島等地區(qū)運(yùn)輸困難的問題，因此物流無人機(jī)的出現(xiàn)能解決行業(yè)的痛點(diǎn)。

04 打造專業(yè)物流無人機(jī)

目前，市面上所知的大型物流無人機(jī)基本上都是基于有人機(jī)改裝而來。然而，北航物流無人機(jī)是第一款專為物流場景而設(shè)計(jì)，采用正向開發(fā)思想設(shè)計(jì)的無人機(jī)，突出考慮了物流運(yùn)輸?shù)兔芏?、快速轉(zhuǎn)運(yùn)的需要。著重以“高效、智能、安全”三個方面為核心所研發(fā)，保證其在即便在一些特殊環(huán)境飛行時也能通過自主飛行管控技術(shù)從而能夠及時的判斷出危險。通過自主應(yīng)急處置、自動迫降等技術(shù)實(shí)現(xiàn)順利安全的返航或降落。

高效

對于北航物流無人機(jī)來說除了創(chuàng)新氣動布局帶來的高氣動效率和燃油經(jīng)濟(jì)性，面對物流場景，更突出的是容積效率和裝卸轉(zhuǎn)運(yùn)效率。公司采用了集裝箱式運(yùn)輸方式，通過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的物流箱，實(shí)現(xiàn)物流無人機(jī)、物流無人直升機(jī)和地面物流車之間的空地一體快速聯(lián)運(yùn)。為此北航借鑒了在C-5和An-124這類超大型軍用運(yùn)輸機(jī)上才會采用的機(jī)體設(shè)計(jì)，頭部和尾門都可開啟，形成一個無障礙的貫通空間。采用上單翼布局，降低地板高度，并在地板上設(shè)置導(dǎo)軌、滾道、系留點(diǎn)、自動鎖止機(jī)構(gòu)等專業(yè)設(shè)施。貫通式無障礙空間占到了機(jī)身體積的70%以上，超過16m3。其中僅固定裝載貨物的規(guī)整容積就達(dá)到了13.5m3，借用汽車行業(yè)的話來說，物流無人機(jī)采用了“越級空間設(shè)計(jì)”，在3噸級飛機(jī)上實(shí)現(xiàn)了5噸級飛機(jī)才有的空間。另外采用這種貫通式空間設(shè)計(jì)還帶來了其它的好處，就是物流無人機(jī)可以加裝自動空投系統(tǒng)，通過尾門完成空投任務(wù)，在應(yīng)急救援、防災(zāi)減災(zāi)等方面也能發(fā)揮很大的作用。

智能

物流無人機(jī)一定是智能的，就是一臺高速聯(lián)網(wǎng)的智能終端。通過環(huán)境智能感知技術(shù)，可以讓無人機(jī)如生命一般實(shí)現(xiàn)視覺和聽覺。通過自主行為與決策技術(shù)，讓物流無人機(jī)思考、判斷和抉擇。最后再通過三維航線在線規(guī)劃技術(shù)，讓物流無人機(jī)的飛行既安全可靠又能使航程最優(yōu)化。目前北航已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全自主、全權(quán)限的飛行控制，能夠全程自主飛行，自動起飛降落。但是，在物流機(jī)上需要更進(jìn)一步引入智能控制技術(shù)。一方面，無人機(jī)能夠感知外界環(huán)境，自主進(jìn)行決策，一定程度上能夠自動規(guī)劃航線、航跡。

安全

北航物流無人機(jī)將會引入全壽命周期健康管理系統(tǒng)和自主應(yīng)急處置能力，從而實(shí)現(xiàn)自主應(yīng)對各種險情。舉例來說，在空中進(jìn)行實(shí)時健康診斷、評估和自主決策。如發(fā)生單點(diǎn)故障，則予以隔離。如發(fā)生局部故障，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動重構(gòu)；發(fā)生嚴(yán)重故障，自動判斷返航或?qū)ふ覀浣祱?；發(fā)生致命故障，能夠自動應(yīng)急迫降。在無人機(jī)智能化提高的前提下，地面系統(tǒng)也就能實(shí)現(xiàn)一站多機(jī)、一人多機(jī)的控制模式，最大限度地減輕飛行操作工作量，節(jié)省人力資源。

除了上面提到的實(shí)時健康診斷和自動應(yīng)急處置外，還有一點(diǎn)是關(guān)鍵系統(tǒng)的余度設(shè)計(jì)與配置。比如采用雙發(fā)、雙電源系統(tǒng)、雙余度導(dǎo)航系統(tǒng)、多余度飛控系統(tǒng)、視距/衛(wèi)通鏈路系統(tǒng)等，大大提高無人機(jī)的可靠性。采用雙發(fā)設(shè)計(jì)在單發(fā)失效時仍能保證持續(xù)飛行。

05 北航物流無人機(jī)發(fā)展歷程

2017年10月在浙江臺州下線的“天鷹”無人機(jī)，是北航無人機(jī)公司面向國內(nèi)外市場推出的第一款新產(chǎn)品，是一種軍民兩用的中高空長航時無人機(jī)。此次所發(fā)布的這款物流無人機(jī)則是研發(fā)團(tuán)隊(duì)在完成天鷹無人機(jī)的相關(guān)設(shè)計(jì)工作并轉(zhuǎn)入試飛階段后才著手開發(fā)的第二款大型先進(jìn)無人機(jī)。

歷程

2017年開始醞釀物流無人機(jī)的開發(fā)，先后與主要物流企業(yè)對接了解了用戶的需求，初步形成了無人機(jī)的設(shè)計(jì)要素，并開展了第一輪概念方案設(shè)計(jì)。

2018年5月正式啟動研制，目前正有條不紊的進(jìn)行著。

2018年內(nèi)準(zhǔn)備完成方案設(shè)計(jì)。

2019年，預(yù)計(jì)完成詳細(xì)設(shè)計(jì)，樣機(jī)制造。

2020年，預(yù)計(jì)完成系統(tǒng)首飛，開展應(yīng)用驗(yàn)證，智能控制系統(tǒng)和無人機(jī)空管系統(tǒng)也將同步開發(fā)。

2025年預(yù)計(jì)可以初步建成無人機(jī)物流體系。

06 完善整套無人機(jī)物流體系

今后，北航無人機(jī)公司將進(jìn)一步完善無人機(jī)物流體系，除固定翼支線物流無人機(jī)外，還將開發(fā)用于短途、市內(nèi)或郊區(qū)、山區(qū)使用的無人物流直升機(jī)?？捎糜谶\(yùn)輸重型、大件物品和戰(zhàn)略物資的無人飛艇。以及可用于海島間或島礁間等特殊應(yīng)用場景的水上物流機(jī)等。所有機(jī)型都將具有通用的地面系統(tǒng)，并納入無人機(jī)空管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)覆蓋各種應(yīng)用場景的無人機(jī)物流體系。