5月31日，在杭州“2018 全球智慧物流峰會(huì)”上由菜鳥、北航和長(zhǎng)鷹信質(zhì)三方聯(lián)袂打造的“噸位級(jí)”民用物流無(wú)人機(jī)正式對(duì)外發(fā)布，受到了物流行業(yè)、無(wú)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(huì)的主題，在現(xiàn)場(chǎng)我們看到了各式各樣的智能物流產(chǎn)品，包括自動(dòng)化搬運(yùn)車、自動(dòng)揀選器、智能廂式卡車、機(jī)器人、自動(dòng)化無(wú)人倉(cāng)儲(chǔ)以及物流無(wú)人機(jī)，無(wú)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(shí)代的到來(lái)帶動(dòng)了電商的快速發(fā)展，與之同時(shí)也帶動(dòng)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(lái)持續(xù)增長(zhǎng)。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)2016年國(guó)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(zhǎng)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(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的物流運(yùn)輸需求。因此，隨著國(guó)內(nèi)自動(dòng)化信息技術(shù)水平的不斷提升，國(guó)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(shí)代已經(jīng)來(lái)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(dòng)物流系統(tǒng)，將智能單元化物流技術(shù)、自動(dòng)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(guó)電商物流不再僅僅局限于簡(jiǎn)單的倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸與配送，而是通過(guò)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(duì)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(jiǎn)化了物流配送過(guò)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(huì)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(wú)人機(jī)物流作為現(xiàn)代物流運(yùn)輸?shù)?a target="_blank">科技產(chǎn)品能快速而高效的解決這些地區(qū)的物流運(yùn)輸問(wèn)題。

02強(qiáng)大的研發(fā)和制造能力

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

北航無(wú)人機(jī)公司及其前身北航無(wú)人機(jī)所一直以來(lái)從事大型高性能無(wú)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(wú)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(wú)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(shí)代發(fā)展的需求，菜鳥、北航和長(zhǎng)鷹信質(zhì)三方都有意打造和發(fā)展物流無(wú)人機(jī)事業(yè)，促進(jìn)快速物流的發(fā)展。

03物流無(wú)人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)

如今，商用無(wú)人機(jī)已經(jīng)不是新鮮的概念了，在國(guó)外國(guó)外的Matternet、亞馬遜、UPS、DHL 等早在幾年前都已經(jīng)開始在物流無(wú)人機(jī)領(lǐng)域布局。我國(guó)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(wú)人機(jī)，然而真正的要解決大載荷的物流運(yùn)輸問(wèn)題還是需要大型物流無(wú)人機(jī)。

近年來(lái)，隨著國(guó)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(zhǎng)，帶來(lái)了大量的航空運(yùn)輸需求。國(guó)內(nèi)快遞航空對(duì)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(jí)物流體系。其中干線主要是樞紐對(duì)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(lái)執(zhí)行。然而對(duì)于末端消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，如何快速解決“最后一公里”的配送問(wèn)題對(duì)于支線運(yùn)輸目前還相對(duì)空白。尤其是在省際的中長(zhǎng)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(wèn)題，因此物流無(wú)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(wú)人機(jī)

目前，市面上所知的大型物流無(wú)人機(jī)基本上都是基于有人機(jī)改裝而來(lái)。然而，北航物流無(wú)人機(jī)是第一款專為物流場(chǎng)景而設(shè)計(jì)，采用正向開發(fā)思想設(shè)計(jì)的無(wú)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(gè)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(shí)也能通過(guò)自主飛行管控技術(shù)從而能夠及時(shí)的判斷出危險(xiǎn)。通過(guò)自主應(yīng)急處置、自動(dòng)迫降等技術(shù)實(shí)現(xiàn)順利安全的返航或降落。

高效

對(duì)于北航物流無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)除了創(chuàng)新氣動(dòng)布局帶來(lái)的高氣動(dòng)效率和燃油經(jīng)濟(jì)性，面對(duì)物流場(chǎng)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(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的物流箱，實(shí)現(xiàn)物流無(wú)人機(jī)、物流無(wú)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(huì)采用的機(jī)體設(shè)計(jì)，頭部和尾門都可開啟，形成一個(gè)無(wú)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(dòng)鎖止機(jī)構(gòu)等專業(yè)設(shè)施。貫通式無(wú)障礙空間占到了機(jī)身體積的70%以上，超過(guò)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(lái)說(shuō)，物流無(wú)人機(jī)采用了“越級(jí)空間設(shè)計(jì)”，在3噸級(jí)飛機(jī)上實(shí)現(xiàn)了5噸級(jí)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(lái)了其它的好處，就是物流無(wú)人機(jī)可以加裝自動(dòng)空投系統(tǒng)，通過(guò)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(wú)人機(jī)一定是智能的，就是一臺(tái)高速聯(lián)網(wǎng)的智能終端。通過(guò)環(huán)境智能感知技術(shù)，可以讓無(wú)人機(jī)如生命一般實(shí)現(xiàn)視覺和聽覺。通過(guò)自主行為與決策技術(shù)，讓物流無(wú)人機(jī)思考、判斷和抉擇。最后再通過(guò)三維航線在線規(guī)劃技術(shù)，讓物流無(wú)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(dòng)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(wú)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(dòng)規(guī)劃航線、航跡。

安全

北航物流無(wú)人機(jī)將會(huì)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(duì)各種險(xiǎn)情。舉例來(lái)說(shuō)，在空中進(jìn)行實(shí)時(shí)健康診斷、評(píng)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(dòng)重構(gòu)；發(fā)生嚴(yán)重故障，自動(dòng)判斷返航或?qū)ふ覀浣祱?chǎng)；發(fā)生致命故障，能夠自動(dòng)應(yīng)急迫降。在無(wú)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(shí)健康診斷和自動(dòng)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(wú)人機(jī)的可靠性。采用雙發(fā)設(shè)計(jì)在單發(fā)失效時(shí)仍能保證持續(xù)飛行。

05 北航物流無(wú)人機(jī)發(fā)展歷程

2017年10月在浙江臺(tái)州下線的“天鷹”無(wú)人機(jī)，是北航無(wú)人機(jī)公司面向國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)推出的第一款新產(chǎn)品，是一種軍民兩用的中高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)。此次所發(fā)布的這款物流無(wú)人機(jī)則是研發(fā)團(tuán)隊(duì)在完成天鷹無(wú)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(wú)人機(jī)。

歷程

2017年開始醞釀物流無(wú)人機(jī)的開發(fā)，先后與主要物流企業(yè)對(duì)接了解了用戶的需求，初步形成了無(wú)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(dòng)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(wú)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(wú)人機(jī)物流體系。

06 完善整套無(wú)人機(jī)物流體系

今后，北航無(wú)人機(jī)公司將進(jìn)一步完善無(wú)人機(jī)物流體系，除固定翼支線物流無(wú)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(wú)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(wú)人飛艇。以及可用于海島間或島礁間等特殊應(yīng)用場(chǎng)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(wú)人機(jī)空管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)覆蓋各種應(yīng)用場(chǎng)景的無(wú)人機(jī)物流體系。