无人机物流大战蓄势待发 电商携新三板公司入局

原创 | 2018-01-11

 

顺丰、京东等物流、电商企业,在配送上的竞争依然在继续,现在战火最激烈的领域是无人机。在物流无人机试飞频繁进行,甚至出现常态化试运营之后,业内人士分析,虽然物流无人机还面临来自政策、空域、人才培养等方面的掣肘,但是前景依然可期。

 

企业纷纷布局

 

“早期从亚马逊开始,国外的一些公司开始进行物流无人机方面的尝试。”西北工业大学深圳研究院副院长杨金铭介绍,“热起来之后,国内的顺丰、京东开始把物流无人机做起来。”

 

从时间上看,顺丰确实是国内最早进入无人机领域的物流企业。2012年,顺丰开始寻找无人机在物流领域的解决方案,当时顺丰的合作方,是现在专注植保无人机的极飞科技。2013年,顺丰在东莞松山湖测试多旋翼无人机送货,被微博用户曝光。这个时间点基本上和亚马逊发布物流无人机处于同一时期。

 

和极飞科技的合作搁浅之后,顺丰加大了在物流无人机领域的投资,先后投资了深圳智航无人机、成都朗星无人机,以及做无人机测绘的数字绿土等。

 

除了连续投资物流无人机企业,顺丰也培养了无人机研发团队,目前已覆盖无人机设计、云平台、运营管理等涉及物流无人机研发和应用的相关领域。顺丰控股2016年年报称,截至2017年2月,顺丰在无人机领域申报和获得的专利达到111项,其中发明专利51项。

 

虽然入局较晚,但是京东在物流无人机领域的动作不比顺丰少。

 

在2015年乌镇互联网大会上,京东集团首席执行官刘强东提出用无人机作为物流配送工具,在全国村镇间建立无人机物流配送网络。2017年“6·18”大促期间,京东无人机的送货尝试,颇为吸引眼球。

 

到2017年底,京东已经在陕西、四川、浙江等地,开展大规模的无人机验证飞行。刘强东甚至野心勃勃地提出,要在西南地区建设185个无人机机场,将当地偏远地区的物流成本降低50%-70%。

 

具体来看,物流企业在无人机领域的规划,是通过无人机实现航空物流网络干支线对接,完成对三线及以下城市的空网覆盖。比如顺丰提出,在不久的将来,快件通过“大型有人运输机+支线大型无人机+末端小型无人机”三段式空运网,实现36小时通达全国,覆盖地形复杂或偏远地区。

 

紧随而来,中国邮政、韵达、菜鸟等物流、电商企业,也与国内最早开展物流无人机研发的企业之一迅蚁无人机展开合作。据媒体报道,苏宁则在和迅蚁合作的同时,还与新三板无人机企业易瓦特(834809)签署了物流无人机合作协议。

 

2017年5月,在中国深圳电子消费品及家电品牌展上,易瓦特携带一款多旋翼物流无人机亮相。当时易瓦特方面表示,公司与苏宁合作,除了货运无人机系统之外,也希望能以无人机为技术载体,打造空中智慧物流生态圈。

 

 

亚马逊的物流无人机“王巢”

 

近期,亚马逊在美国专利商标局上公布了其最新的无人机专利。在这组专利中,亚马逊向世人展示这种类似“蜂巢”设计的配送站。

 

目前,受限于无人机自身的续航限制,一个独立的配送站很难实现大范围的配货服务,而这种接力配送站则能够在这个问题上提供一定帮助。在专利中,无人机通过配送接力中转站,实现无人机与无人机、或是无人机与车、人之前的接力;同时,还描述了所要建造的“蜂巢”巨大无比,可在郊区、城市中建造,极大提升配送效率。

 

相对于单独无人机它所解决的“痛点”:

 

微小型平台有限的续航能力与庞大物流网络融合问题;

 

无人机平台与车、人等其他物流手段实现快速交接问题;

 

物流无人机与自动基站的“联姻”

 

在未来的3到5年,物流的人力及交通成本会上涨20%-50%,物流无人机系统正是为了解决这样的问题而出现的。

 

在整个货运过程中,物流无人机负责向外输送,自动基站负责货物挑拣、更换,电池更换、维护,可以连续二十四小时工作不休息;一个主内,一个主外,其乐融融。

 

自动基站更像是一个加速规模化效应的倍增器,也是实现物流货运彻底无人机话的一条必经之路。

 

关键攻克技术

 

1. 高精度、高鲁棒性、高可靠性的飞行控制技术

 

a) 迈过物流无人机的第一道坎就是如何精确的将无人机按照预设配送线路飞行并降落在指定降落区域范围内,同时还不会因为飞行控制偏差导致降落失败、甚至误伤民众的问题。

 

因而,这就需要飞行器的“大脑”具备更加“聪明”:比如,如何在楼宇间保持精确控制,而不至漂移发生碰撞事故;如何在大风天气实现精确降落至地面指定区域或车辆降落区,这是各家厂商首要面临的挑战。

 

b) 为了扩大无人机的任务半径,各家厂商使出浑身解数,复合翼、倾转机翼、倾转机翼等各类新型布局飞行器孕育而生,这类无人机大多同时具备垂直起降、高速巡航的特性,很好的迎合了物流行业的需求,但这也对飞行控制系统的控制鲁棒性提出了要求。

 

以德国DHL第三代无人机为例,它采用双发倾转机翼布局,在机翼倾转90°状态下可实现垂直起降,在该形态下飞机的俯仰控制主要通过机翼舵面同步运动实现,为了增大俯仰的操纵功效,尽可能的将机翼舵面后置,以便增大机翼舵面气动力的力臂;

 

同时,机翼倾转也会带来一些负面问题,由于机翼倾转后前向迎风面积较大,前向风力带来的扰动将更大,增大了控制的难度;在无人机转入高速巡航模式前,它需要进行一段过度模式飞行,在这当中飞行器将逐步倾转机翼,将原由两个螺旋桨产生的拉力逐步转移到机翼产生的升力上。此时飞行器处于一种极不稳定的状态,这类似于一个卸力转移过程,好比原来你正挑着一个扁担,在你边走边挑的过程中另外一个人要接过你的扁担,一旦这个人接的不好就会把桶里的水撒出来。

 

为了能够准确“卸力”,就要进行精确的过渡态飞行控制律设计,这里就涉及了全包线的飞行动力学模型建模技术,多模态模型缝合技术、鲁棒控制算法等,才能成就高鲁棒性的飞行控制品质;

 

c) 根据相关数据统计,导致小型无人机事故的原因当中三分之一是因为核心“大脑”出的问题。

 

 

飞控对于无人机至关重要

 

因而,对于无人机的大脑来说,不光要飞得稳、飞得准,还得保证极低的故障率。为此,各家厂商都有自己的“独门绝活儿”:工业器件筛选、完整的高低温、振动、电磁兼容环境试验测试标准、余度管理及控制技术等,这些都需要各个厂商进行多年的技术积累。

 

2. 自主环境感知及避障技术

 

所谓自主环境感知技术之余人来说就是人的视觉、听觉、触觉,而一个没有视觉、听觉、触觉的人来说是很难在一个陌生环境中行动的。

 

对于无人机来说,自主环境感知技术就是借助“大脑”的“各种觉”解决“我在哪”和“前面有没有路的”的问题。对于一架物流无人机来说,要成功的将一件包裹送到最终客户手中,常常是要经过跋山涉水、翻山越岭的过程。

 

基于成熟的GPS导航技术能够基本解决“我在哪”的问题,但飞行过程中的非预期目标感知则需要借助双目视觉、激光雷达等设备;双目视觉类似人类的眼睛,在高清的图像码流数据基础上获取实时深度图并结合机器学习的方法识别非预期目标的距离、形状等信息。同时,完成任务飞行后需要实现对地面或车辆降落点的智能识别,以及非预期的人、动物、车辆目标的智能识别;因而,这就对各家环境感知技术的实时性、准确性提出了更高的要求。

 

好了,搞明白“我在哪”、“前面有没有路”的问题后,下一步要解决的就是“往哪走”的问题。

 

对于一架无人机像往常一样在熟悉的路线上欢快的奔向目的地,正在接近目的地时,一条刚拉的电线被聪明的“大脑”发觉,时不我待,“大脑”需要在分秒之间做出判断。因此,具备高实时性、并且能够在嵌入式这类有限计算设备中运行的最优规划算法就是解决问题的关键。

 

空域问题最受关注

 

国内物流无人机最早投入使用,以及常态化运营的,就是上文提到的迅蚁。

 

2016年9月,迅蚁无人机与中国邮政合作,拿到了空域许可,在浙江安吉开通国内第一条“无人机邮路”。

 

2017年,迅蚁启动了“迅蚁速运”,部署在山区、海岛、大型海域等传统物流配送能力无法覆盖的区域。启动初期,数十家在山区的景点、民宿、酒店、医疗站成为首批目标客户。

 

“我们在特定区域设立服务站,覆盖半径15千米的区域,选择鲜花、红酒、蛋糕等附加值相对较高、需求频度较大的商品品类提供配送服务。”迅蚁COO庾航对证券时报·新三板论坛记者表示。

 

庾航介绍,这种模式本质上依然是to B的,即虽然下单的是C端消费者,但是无人机只向合作的商户或者固定位置配送。迅蚁的计划是,一年之内将服务点拓展到1000个以上。不过首要的问题依然是空域,“我们现在的服务区域都是在安吉、湖州等我们获得空域许可的地方”。

 

在中国,空域都是军方管理,飞机要上天,需要军方许可。

 

2017年12月26日,顺丰在云南展开无人机试飞投递,为华为在深山里的应急网络通讯维修提供零件。这架名为“双尾蝎”的物流无人机,是一架可承载1.2吨货物,翼展20米,机身10米,航程3000千米的大家伙,制造商是成都腾盾科技。

 

“我们的无人机其实是一款模块化的无人机,搭载不同的载荷,可以执行不同的任务。”腾盾科技新闻负责人许华伟告诉证券时报·新三板论坛记者,目前公司在做另一款大型物流无人机,最大任务载荷可以达到20吨。

 

许华伟表示,相比有人货运飞机,大型物流无人机优势明显。

 

“首先就是无人机自主飞行,安全系数高,解决了有人机的很多问题,比如最典型的就是红眼航班。”许华伟认为,不管是制造成本和运维成本,大型物流无人机都比有人机小很多。但是总体而言,“我们在与顺丰的日常接触中了解到,大家最关心的还是空域问题”。

 

因此业内人士大都倾向于认为,物流无人机要大规模投入商用,还需要较长的时间。“很多无人机公司根据物流企业的需求,进行了一些开发,大多是着眼中长期的计划,长远布局的考虑。”杨金铭认为,“但是它和有人机,以及地面交通,比如有些国家在测试的无人驾驶货车相比,成熟到了什么程度,优势到底有多大,都还需要时间验证,(真正要大规模投入商用)是三五年以后的事情了。”

 

具体到不同的无人机类型,庾航认为,成本低、门槛低的小型物流无人机,相比研发周期长、系统复杂、投入成本高的大型物流无人机,市场化进程明显更快。

 

空域问题的破冰在继续。

 

继迅蚁之后,2017年7月1日,在江西当地政府的协助下,顺丰物流无人机空域申请正式获得东部战区的批复,空域范围覆盖了江西省赣州市南康区五个乡镇。2017年8月底,京东则宣布,获得了覆盖陕西全省的无人机空域书面批文,同时京东还发布了首款可以用于支线、干线运输的倾转旋翼无人机。

 

“据我了解,现在的空域是开放的姿态,不像以前是铁板一块。”庾航说,“只要你的用途是合理的,又有政府或者大企业背书,材料比较全,各方面做得比较到位,批起来也不是非常困难。”

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