基于結合無人駕駛技術的物流工程創新研究

李怡欣，胡家寶

（河北建筑工程學院，河北 張家口 075000）

1 背景與發展前景

1.1 背景

隨著互聯網的迅猛發展，如今人們更加追求快速便捷的生活方式，物流事業也蒸蒸日上，加上各種送餐業的發展，人們時常會因為自己的各種問題不能及時取快遞，也會因為自己獨自在家，特別是大多數女性而不愿意給快遞小哥或送餐人員開門，一些快遞或者送餐小哥或許因為小區樓層過高采用寄存方式，而一些住戶也不愿下樓拿取，甚至有些學校或是小區為了居民與學生的安全也不愿意讓快遞或送餐人員進入，這給人們的生活帶來了很多的不便。隨著當今世界科學的進步，人工智能也在迅速發展。目前，傳統汽車產業以人工智能時發展為依托，正在大力研發無人駕駛技術。

1.2 發展前景

在競爭激烈的運輸和配送服務業中，信息和實物產品以高效率和低成本流動是非常必要的。客戶要求改進只有技術才能提供的服務。成功的供應鏈管理和物流是生存和成功的運輸和配送服務之間的區別。隨著供應鏈管理、物流系統的完善，運輸成本的降低和配送的優化將帶來直接的效益。物流產業作為國民經濟的動脈系統，它連接經濟的各個部門并使之成為一個有機的整體，其發展程度成為衡量一個國家現代化程度和綜合國力的重要標志之一。

目前，中國物流行業正處于飛速發展的成長期，社會物流總額正在逐年穩步上升，社會物流總費用占國內生產總值（GDP）的比例回落，行業運行質量有所提升。然而，物流行業的關鍵經濟指標，如社會物流總費用占國內生產總值（GDP）的比例等，相較于發達國家仍有一定差距，未來提升與發展的空間較大。

2 無人駕駛技術與物流技術發展現狀

2.1 國內無人駕駛汽車發展現狀

目前，國內的百度、長安等企業以及國防科技大學、軍事交通學院等軍事院校的無人駕駛汽車走在國內研發的前列。例如長安汽車實現了無人駕駛汽車從重慶出發一路北上到達北京的國內無人駕駛汽車長途駕駛記錄。百度汽車同樣在北京進行了初次無人駕駛汽車在北京道路的實驗并且取得了成功。而到2020 年，無人駕駛車輛有望在北京到崇禮的延崇高速路上實現道路測試。相關技術的快速發展無疑為無人駕駛的未來提供了強有力的技術支持。

2.2 國外無人駕駛汽車發展現狀

美國谷歌公司作為最先發展無人駕駛技術的公司，其研制的全自動駕駛汽車能夠實現自動起動行駛與停車。谷歌自動駕駛汽車項目重組為一家名為Waymo 的獨立公司。Waymo 于2017-11-07 對外宣布，將對不配備安全駕駛員的無人駕駛汽車進行測試。無人駕駛汽車測試活動在2018 年加速，2018 年Waymo 在公路上部署更多完全無人駕駛汽車。除了傳統汽車業強國與谷歌等互聯網企業已經開始無人駕駛汽車的研發并且已經取得了相當好的成果之外，蘋果、Uber 等也已經將業務范圍向無人駕駛汽車傾斜。

2.3 物流技術發展現狀

物流行業近年來保持整體快速增長。近年來，中國經濟保持平穩較快增長，為現代物流行業的快速發展提供了良好的宏觀環境。物流信息技術是物流技術中發展最快的領域，從數據采集的條碼系統、倉儲管理系統到辦公自動化系統中的微機，各種終端設備等硬件、軟件等都在日新月異地發展并得到了廣泛應用。根據中國物流與采購網統計顯示，中國社會物流總額從2008 年的89.9 萬億元增長至2019 年的298萬億元，整體呈現上升趨勢，反映出中國物流行業需求呈持續增長態勢。同時，中國社會物流總費用也保持整體增加的趨勢。

3 技術分析與流程

物流技術概括為硬技術和軟技術兩個方面。物流硬技術是指組織物資實物流動所涉及的各種機械設備、運輸工具、站場設施及服務于物流的電子計算機、通信網絡設備等方面的技術。物流軟技術是指組成高效率的物流系統而使用的系統工程技術、價值工程技術、配送技術等。

智慧城市下的智能物流系統，主要是采用科技化的手段代替人工運輸的傳統方法，運用無人機以及無人小車等來完成快遞外賣等物品的運輸方式。整個工作系統包括了實物運輸和網絡服務監督兩個方面。“無人小車”運用全自動處理裝置，主要負責將快遞或餐品通過移動小車從快遞人員的手中送到居民宿舍樓下或是家門口，以實現快遞的最后一步運輸；無人機是通過制作好的無人機 APP 定位服務來進行導航的，用戶可以通過 APP 來實時查詢自己的物品所在的位置與運輸狀態。在網絡監督方面，會實時監控各個小車和無人機的情況，做到實時反饋，實時調整，以便及時地處理各類緊急情況。各小車和無人機都裝有GPS 和攝像頭功能，所探測到的數據都會及時傳回數據中心以進行數據計算分析，計算機會提供出最優解決方案。

工作原理及方案設想如圖1 所示。

圖1 工作原理及方案設想

本項目研究設計了一套自動化的物流系統，快遞、外賣的收發運輸均可以通過無人機、無人車、自助快遞柜以及調度中心等單位的協同工作進行完成。本產品的實物運輸部分主要是無人車和無人機。

無人車部分：小車可以按照預先設計好的路線走動，如遇緊急特殊情況，攝像機會將周圍情況傳回數據中心，計算機會規劃出最優路線，并發送給無人車，使其安全快捷地完成運輸任務。無人車的物品供給系統會通過紅外線感應，一旦掃描到相應的二維碼，系統會自動將不同區域的物品取出。在能源供應方面，無人車上載有移動電源，可對其進行定期充電，一次充電可持續工作約1 d，并且無人車可以通過吸收光能轉化為電能，為無人車上的各種工作提供能源。

無人機部分：無人機采用四旋翼飛行器，這樣飛行較為穩定，方便調整飛行姿態，同時也可以提高物流配送無人機的飛行距離，節省損耗的電能。裝載貨物運用強力的電磁鐵，依靠強磁力，吸住特質的小型鐵質保險箱，方便外賣的保溫運輸，同時因為保險箱與飛行器通過強磁力相連，使其能保持穩定，不會將物品打翻。在取物方面，與小車的取物方式相同，也通過掃描二維碼取出物品。

4 無人駕駛與物流技術結合的可行性

2015 年以來無人機送貨開始在國內外得到應用。此外，亞馬遜啟動了PrimeAir 的無人機物流計劃，可負重5 磅貨物以超過50 英里/h 的速度飛行（1 磅=0.454 kg，1 英里=1 609.344 m），并向FAA 申請更大范圍地室外飛行測試。Google 公司于2017 年正式開啟無人機送貨服務，目前，公司無人機在懸停狀態時利用繩索空投快遞的方法獲得了專利。2015-07，Facebook 第一架完整的無人機已制造完成。這架無人機的翼展達到了波音737 的水平，將向全球最偏遠地區提供互聯網接入服務。通過這些數據可以說明無人送貨已然成為大家一直努力的方向，而用作送貨的無人小車以及無人機屬于新興民用范疇，雖然規模還不大，但京東、淘寶、順豐等正在積極發力，因此這一市場前景較為美好，實現的可能性也較大。