物流配送无人机及其配送系统的设计研究

物流配送无人机及其配送系统的设计研究

作者：刘星辰张美

来源：《科技创新导报》2017年第21期

摘要：本文基于物联网迅猛发展的时代背景，通过多方面分析、探究无人机在物流配送中的巨大作用与意义，并在论证无人机在最后一公里配送中可行性的基础上展开深入研究，创造性的提出针对物流配送的无人机的使用环境、客户群体属性及其在造型、功能、载重能力、续航时间、安全性等设计方面上的要求明细。最后，对最后一公里无人机配送系统的设计给出相关建议。

关键词：物联网无人机配送最后一公里

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）07（c）-0012-05

随着信息技术的发展，作为互联网的延伸和扩展，物联网更强调通信和物与物之间的信息交换，逐渐成为新一代信息技术的核心，迎来了发展的浪潮。

可以说物联网是推动世界市场发展的又一重大生产力，它的提出体现了大融合的理念，并强化了融合圈内各要素之间的联系，打破了传统的将物理设施和信息设施分开的模式，极大程度上解决了交通、运输、医疗等行业的中的诸多现实问题。这其中，物联网与快递业务的结合被认为是一次传统快递业向智能快递业转型的良好契机，研究物联网下快递服务的问题和需求点，对于我国快递业的发展具有极大的意义。

1 物联网影响下的快递业

1.1 物联网概念

物联网，指的是通过射频识别、红外感应器、激光扫描器以及全球定位系统等信息传感设备，按照约定的协议，将任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，从而实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[1]。

1.2 物联网影响下快递业的发展与需求现状

物联网的迅猛发展逐渐为快递业的发展奠定坚实的基础。可以说，物联网和快递服务已经融入大众生活的方方面面，并逐渐成为现代生产流通的基础要素，未来有着巨大的协同发展空间。因此，加大物联网与快递业的融合，促进智能物流发展，对于我国经济社会发展、产业升级转型具有极大的推动作用。

根据中国快递协会年会发布的数据显示，见图1，我国在2015年完成快递业务量206亿件，实现快递业务收入2760亿元，全国通邮率达到惊人的94%。伴随着快递业的持续高速发展，中国快递业务量近几年年均增长率超40%，预计未来几年这种发展势头仍会持续[2]。

我国快递业发展正处于从传统快递向现代智能快递的过渡，急需现代发展理念的引导、前沿科技指导改造、现代经营模式推进以及新型科技产品的装备，相信随着物联网的发展，不仅会为我国快递业的发展提供国际领先的新平台，也将极大推动传统产业的升级再造。

2 无人机在最后一公里配送中的可行性

随着信息技术和计算机技术的发展和普及应用，电商之间的竞争实际上已经从产品质量、价格的竞争转为物流服务的竞争。因此，作为物流配送的关键环节，最后一公里配送的质量极大程度上决定电商企业的竞争成败。

2.1 最后一公里物流概念及发展现状

作为快递配送的最后一个环节，最后一公里物流可以实现按时按需的配送到家。解决最后一公里配送的问题，既方便用户，提高用户满意度，又可以扩大客户群。目前现有的最后一公里配送方式有快递员配送上门、用户到店取件、自助取件以及无人机配送等。

当前我国在最后一公里物流配送上仍存在诸多现实问题。自动化程度低、依靠人力进行派送、监管不到位等。由于交通状况的日益复杂恶化，导致物流配送效率低下，尤其在大订单量时，货物往往不能及时送达客户指定地点。此外，投递过程的不规范，货物被置于地上进行分派，客户自行取件，加大了货物丢失、损毁的可能性。可以说，这些问题严重制约了最后一公里物流配送的进一步发展。

2.2 无人机配送的作用与现实意义

在日益注重时间价值观念的今天，为了满足消费者即时使用的心理需求，快递企业更注重服务速度的提升。诸如京东、阿里巴巴等电商平台也都相继推出“当日达、极速达”等服务。

另一方面，自从无人机派送货物的想法提出后，各方不断加大科研投入，以期尽早实现无人机配送进而在整个快递服务市场占得先机。无人机配送突破了传统的地域空间限制，使得快递配送由地面进入低空领域，有效的解决因交通拥堵造成的限制，大大减少了递送过程的时间迟滞。

2.3 无人机配送的环境与人群分析

偏远地区由于位置偏僻，缺乏完整的道路交通系统，且人员居住密度小，快递派送的成本一直居高不下。而且偏远地区快递派送量有逐年增加的趋势，高额的成本代价一直是物流企业的心结。

针对快递派送设计的无人机，需配备有最新的导航系统，操控人员只需预先设置目的地，无人机便会自动匹配最优飞行路线，快速将包裹送达指定地点。根据企业反馈，对偏远地区的快递派送工作，由无人机派送造成的单个包裹的投递成本远低于目前物流企业所付出的交通和人力成本。

目前，快递配送针对的人群可以划分为两种：其一，年轻人是网络购物的主力军，需求空间大，且其在接受新鲜事物能力上较强。其二，中老年人在快递需求方面中可谓异军突起，中老年人是备受社会关注的群体，有些时髦的老年人也会网上购物；此外，年轻人现在更懂得体贴孝顺父母，虽不在身边但会网上购物寄给他们，尤其以在外务工人员居多，他们的父母也大都居住在偏远地带。

2.4 无人机配送的影响因素分析

2.4.1 技术因素

目前，在无人机领域已经具备成熟的能够精准避开障碍物的技术，借助GPS定位系统，即便是在高密度的建筑聚集区，无人机也能准确无误的实现快速的投递，见图2。

2.4.2 经济因素

从经济因素来考虑，物流配送无人机要投入使用必须先要构筑成熟的系统和运营管理体系。这其中，无人机的购置、派送系统的搭建、无人机的使用与维护以及专业操控人员的培训等费用不菲，与其能够配送的快递总量相比，单位物品的投递成本还是比较高的。

纵观国内物流企业的发展，大多尚处于向自动化转型的阶段，虽然无人机配送快递能够降低成本，但这需要大量的前期投入。相较而言，传统的配送模式不仅不需要过多资金投入，且在配送单位物品上的平均成本更低。为使无人机配送快递能够尽快实现推广，无人机配送系统的构建成本、专业操控维护团队的运作成本必须要大幅下降，而这依赖于无人机及其相关配套服务的产业化。

2.4.3 社会因素

无人机在配送快递的过程中，安全因素是其运营中的主要影响因素。包括以下几个方面：一是无人机在配送途中受到诸如飞禽之类的无意碰撞或是人为的有意用弹弓攻击；二是天气状