物流无人机发展趋势,打造专业物流无人机

李倩 发表于 2018-06-04 15:09:13 收藏 已收藏
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物流无人机发展趋势,打造专业物流无人机

李倩 发表于 2018-06-04 15:09:13

5月31日,在杭州“2018 全球智慧物流峰会”上由菜鸟、北航和长鹰信质三方联袂打造的“吨位级”民用物流无人机正式对外发布,受到了物流行业、无人机行业以及广大用户的高度关注。“智慧”物流是本次峰会的主题,在现场我们看到了各式各样的智能物流产品,包括自动化搬运车、自动拣选器、智能厢式卡车、机器人、自动化无人仓储以及物流无人机,无一不透露如今蓬勃发展的物流事业。

1 当前物流发展需求

自从互联网时代的到来带动了电商的快速发展,与之同时也带动了物流运输和配送的巨大需求。随着海运、陆运和空运等基础设备的不断完善,物流总额近十年来持续增长。据数据统计2016年国内物流运输突破300亿件,2017年更是突破400亿件达到400.6亿件,同比增长28.07%。如此庞大的物流体系从货物拾取、拣选、打包、配送等环节,传统的人工操作和普通运输无法满足日益增长的物流运输需求。因此,随着国内自动化信息技术水平的不断提升,国内智能物流系统行业也随之应运而生。

工业4.0也就是物联网的时代已经来临,智能物流作为其核心组成部分在连接供应和生产环节起着重要的作用。如今,大型物流企业如菜鸟、京东、顺丰等都已着手构建整套智能自动物流系统,将智能单元化物流技术、自动物流装备、智能物流信息以及智能物流运输系统逐渐完善。我国电商物流不再仅仅局限于简单的仓储、运输与配送,而是通过构建新型的物流配送中心等模式提供供应链管理整体解决方案。新型物流配送中心使得网络对物流配送的实施控制代替了传统的物流配送管理程序,不仅大幅缩短了物流配送,而且极大的简化了物流配送过程。物流运输作为物流系统中最为重要的环节之一,也是促进社会不断发展的重要因素之一。如今地面物流在一二线城市已经基本完善,但是在一些偏远地区和岛屿之间的物流运输仍然不是方便,无人机物流作为现代物流运输的科技产品能快速而高效的解决这些地区的物流运输问题。

02 强大的研发和制造能力

北航是国内最早从事无人机研制的单位,先后自主研制了大型无人靶机、高空高速无人侦察机和中高空长航时无人侦察机。2016年原北航无人机所改制成为北航无人机公司,开始面向国内外市场,研发先进的无人机系统解决方案。2017年10月在浙江台州下线的“天鹰”无人机,是北航无人机公司面向国内外市场推出的第一款新产品,是一种军民两用的中高空长航时无人机。物流无人机则是研发团队在完成天鹰无人机的相关设计工作转入试飞阶段后,接下来开发的第二款大型民用无人机。

北航无人机公司及其前身北航无人机所一直以来从事大型高性能无人机的研发,不但有丰富的研发经验而且与北航各院系深度合作,承担了大量的预先研究等前瞻性课题,掌握了一系列先进无人机、飞行控制、空管系统的相关关键技术,然而物流无人机则是这些关键技术的应用集成。因此,顺应目前时代发展的需求,菜鸟、北航和长鹰信质三方都有意打造和发展物流无人机事业,促进快速物流的发展。

03 物流无人机发展趋势

如今,商用无人机已经不是新鲜的概念了,在国外国外的Matternet、亚马逊、UPS、DHL 等早在几年前都已经开始在物流无人机领域布局。我国也已经有不少企业在研发和生产小型和大型的物流无人机,然而真正的要解决大载荷的物流运输问题还是需要大型物流无人机。

近年来,随着国民的消费能力的提升和消费方式的改变,导致了快件、特种货物持续高速增长,带来了大量的航空运输需求。国内快递航空对航空货运飞机需求空间巨大,开始建立“干线”“支线”“末端”三级物流体系。其中干线主要是枢纽对枢纽的大宗货物运输,一般采用民航改装的货机如B757来执行。然而对于末端消费者来说,如何快速解决“最后一公里”的配送问题对于支线运输目前还相对空白。尤其是在省际的中长航段上,点到点,中小规模货运量,突出考虑在中西部偏远地区、山区、海岛等地区运输困难的问题,因此物流无人机的出现能解决行业的痛点。

04 打造专业物流无人机

目前,市面上所知的大型物流无人机基本上都是基于有人机改装而来。然而,北航物流无人机是第一款专为物流场景而设计,采用正向开发思想设计的无人机,突出考虑了物流运输低密度、快速转运的需要。着重以“高效、智能、安全”三个方面为核心所研发,保证其在即便在一些特殊环境飞行时也能通过自主飞行管控技术从而能够及时的判断出危险。通过自主应急处置、自动迫降等技术实现顺利安全的返航或降落。

高效

对于北航物流无人机来说除了创新气动布局带来的高气动效率和燃油经济性,面对物流场景,更突出的是容积效率和装卸转运效率。公司采用了集装箱式运输方式,通过标准规格的物流箱,实现物流无人机、物流无人直升机和地面物流车之间的空地一体快速联运。为此北航借鉴了在C-5和An-124这类超大型军用运输机上才会采用的机体设计,头部和尾门都可开启,形成一个无障碍的贯通空间。采用上单翼布局,降低地板高度,并在地板上设置导轨、滚道、系留点、自动锁止机构等专业设施。贯通式无障碍空间占到了机身体积的70%以上,超过16m³。其中仅固定装载货物的规整容积就达到了13.5m³,借用汽车行业的话来说,物流无人机采用了“越级空间设计”,在3吨级飞机上实现了5吨级飞机才有的空间。另外采用这种贯通式空间设计还带来了其它的好处,就是物流无人机可以加装自动空投系统,通过尾门完成空投任务,在应急救援、防灾减灾等方面也能发挥很大的作用。

智能

物流无人机一定是智能的,就是一台高速联网的智能终端。通过环境智能感知技术,可以让无人机如生命一般实现视觉和听觉。通过自主行为与决策技术,让物流无人机思考、判断和抉择。最后再通过三维航线在线规划技术,让物流无人机的飞行既安全可靠又能使航程最优化。目前北航已经实现了全自主、全权限的飞行控制,能够全程自主飞行,自动起飞降落。但是,在物流机上需要更进一步引入智能控制技术。一方面,无人机能够感知外界环境,自主进行决策,一定程度上能够自动规划航线、航迹。

安全

北航物流无人机将会引入全寿命周期健康管理系统和自主应急处置能力,从而实现自主应对各种险情。举例来说,在空中进行实时健康诊断、评估和自主决策。如发生单点故障,则予以隔离。如发生局部故障,系统可以实现自动重构;发生严重故障,自动判断返航或寻找备降场;发生致命故障,能够自动应急迫降。在无人机智能化提高的前提下,地面系统也就能实现一站多机、一人多机的控制模式,最大限度地减轻飞行操作工作量,节省人力资源。

除了上面提到的实时健康诊断和自动应急处置外,还有一点是关键系统的余度设计与配置。比如采用双发、双电源系统、双余度导航系统、多余度飞控系统、视距/卫通链路系统等,大大提高无人机的可靠性。采用双发设计在单发失效时仍能保证持续飞行。

05 北航物流无人机发展历程

2017年10月在浙江台州下线的“天鹰”无人机,是北航无人机公司面向国内外市场推出的第一款新产品,是一种军民两用的中高空长航时无人机。此次所发布的这款物流无人机则是研发团队在完成天鹰无人机的相关设计工作并转入试飞阶段后才着手开发的第二款大型先进无人机。

历程

2017年开始酝酿物流无人机的开发,先后与主要物流企业对接了解了用户的需求,初步形成了无人机的设计要素,并开展了第一轮概念方案设计。

2018年5月正式启动研制,目前正有条不紊的进行着。

2018年内准备完成方案设计。

2019年,预计完成详细设计,样机制造。

2020年,预计完成系统首飞,开展应用验证,智能控制系统和无人机空管系统也将同步开发。

2025年预计可以初步建成无人机物流体系。

06 完善整套无人机物流体系

今后,北航无人机公司将进一步完善无人机物流体系,除固定翼支线物流无人机外,还将开发用于短途、市内或郊区、山区使用的无人物流直升机。可用于运输重型、大件物品和战略物资的无人飞艇。以及可用于海岛间或岛礁间等特殊应用场景的水上物流机等。所有机型都将具有通用的地面系统,并纳入无人机空管系统,实现覆盖各种应用场景的无人机物流体系。

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