基于结合无人驾驶技术的物流工程创新研究

李怡欣，胡家宝

（河北建筑工程学院，河北 张家口 075000）

1 背景与发展前景

1.1 背景

随着互联网的迅猛发展，如今人们更加追求快速便捷的生活方式，物流事业也蒸蒸日上，加上各种送餐业的发展，人们时常会因为自己的各种问题不能及时取快递，也会因为自己独自在家，特别是大多数女性而不愿意给快递小哥或送餐人员开门，一些快递或者送餐小哥或许因为小区楼层过高采用寄存方式，而一些住户也不愿下楼拿取，甚至有些学校或是小区为了居民与学生的安全也不愿意让快递或送餐人员进入，这给人们的生活带来了很多的不便。随着当今世界科学的进步，人工智能也在迅速发展。目前，传统汽车产业以人工智能时发展为依托，正在大力研发无人驾驶技术。

1.2 发展前景

在竞争激烈的运输和配送服务业中，信息和实物产品以高效率和低成本流动是非常必要的。客户要求改进只有技术才能提供的服务。成功的供应链管理和物流是生存和成功的运输和配送服务之间的区别。随着供应链管理、物流系统的完善，运输成本的降低和配送的优化将带来直接的效益。物流产业作为国民经济的动脉系统，它连接经济的各个部门并使之成为一个有机的整体，其发展程度成为衡量一个国家现代化程度和综合国力的重要标志之一。

目前，中国物流行业正处于飞速发展的成长期，社会物流总额正在逐年稳步上升，社会物流总费用占国内生产总值（GDP）的比例回落，行业运行质量有所提升。然而，物流行业的关键经济指标，如社会物流总费用占国内生产总值（GDP）的比例等，相较于发达国家仍有一定差距，未来提升与发展的空间较大。

2 无人驾驶技术与物流技术发展现状

2.1 国内无人驾驶汽车发展现状

目前，国内的百度、长安等企业以及国防科技大学、军事交通学院等军事院校的无人驾驶汽车走在国内研发的前列。例如长安汽车实现了无人驾驶汽车从重庆出发一路北上到达北京的国内无人驾驶汽车长途驾驶记录。百度汽车同样在北京进行了初次无人驾驶汽车在北京道路的实验并且取得了成功。而到2020 年，无人驾驶车辆有望在北京到崇礼的延崇高速路上实现道路测试。相关技术的快速发展无疑为无人驾驶的未来提供了强有力的技术支持。

2.2 国外无人驾驶汽车发展现状

美国谷歌公司作为最先发展无人驾驶技术的公司，其研制的全自动驾驶汽车能够实现自动起动行驶与停车。谷歌自动驾驶汽车项目重组为一家名为Waymo 的独立公司。Waymo 于2017-11-07 对外宣布，将对不配备安全驾驶员的无人驾驶汽车进行测试。无人驾驶汽车测试活动在2018 年加速，2018 年Waymo 在公路上部署更多完全无人驾驶汽车。除了传统汽车业强国与谷歌等互联网企业已经开始无人驾驶汽车的研发并且已经取得了相当好的成果之外，苹果、Uber 等也已经将业务范围向无人驾驶汽车倾斜。

2.3 物流技术发展现状

物流行业近年来保持整体快速增长。近年来，中国经济保持平稳较快增长，为现代物流行业的快速发展提供了良好的宏观环境。物流信息技术是物流技术中发展最快的领域，从数据采集的条码系统、仓储管理系统到办公自动化系统中的微机，各种终端设备等硬件、软件等都在日新月异地发展并得到了广泛应用。根据中国物流与采购网统计显示，中国社会物流总额从2008 年的89.9 万亿元增长至2019 年的298万亿元，整体呈现上升趋势，反映出中国物流行业需求呈持续增长态势。同时，中国社会物流总费用也保持整体增加的趋势。

3 技术分析与流程

物流技术概括为硬技术和软技术两个方面。物流硬技术是指组织物资实物流动所涉及的各种机械设备、运输工具、站场设施及服务于物流的电子计算机、通信网络设备等方面的技术。物流软技术是指组成高效率的物流系统而使用的系统工程技术、价值工程技术、配送技术等。

智慧城市下的智能物流系统，主要是采用科技化的手段代替人工运输的传统方法，运用无人机以及无人小车等来完成快递外卖等物品的运输方式。整个工作系统包括了实物运输和网络服务监督两个方面。“无人小车”运用全自动处理装置，主要负责将快递或餐品通过移动小车从快递人员的手中送到居民宿舍楼下或是家门口，以实现快递的最后一步运输；无人机是通过制作好的无人机 APP 定位服务来进行导航的，用户可以通过 APP 来实时查询自己的物品所在的位置与运输状态。在网络监督方面，会实时监控各个小车和无人机的情况，做到实时反馈，实时调整，以便及时地处理各类紧急情况。各小车和无人机都装有GPS 和摄像头功能，所探测到的数据都会及时传回数据中心以进行数据计算分析，计算机会提供出最优解决方案。

工作原理及方案设想如图1 所示。

图1 工作原理及方案设想

本项目研究设计了一套自动化的物流系统，快递、外卖的收发运输均可以通过无人机、无人车、自助快递柜以及调度中心等单位的协同工作进行完成。本产品的实物运输部分主要是无人车和无人机。

无人车部分：小车可以按照预先设计好的路线走动，如遇紧急特殊情况，摄像机会将周围情况传回数据中心，计算机会规划出最优路线，并发送给无人车，使其安全快捷地完成运输任务。无人车的物品供给系统会通过红外线感应，一旦扫描到相应的二维码，系统会自动将不同区域的物品取出。在能源供应方面，无人车上载有移动电源，可对其进行定期充电，一次充电可持续工作约1 d，并且无人车可以通过吸收光能转化为电能，为无人车上的各种工作提供能源。

无人机部分：无人机采用四旋翼飞行器，这样飞行较为稳定，方便调整飞行姿态，同时也可以提高物流配送无人机的飞行距离，节省损耗的电能。装载货物运用强力的电磁铁，依靠强磁力，吸住特质的小型铁质保险箱，方便外卖的保温运输，同时因为保险箱与飞行器通过强磁力相连，使其能保持稳定，不会将物品打翻。在取物方面，与小车的取物方式相同，也通过扫描二维码取出物品。

4 无人驾驶与物流技术结合的可行性

2015 年以来无人机送货开始在国内外得到应用。此外，亚马逊启动了PrimeAir 的无人机物流计划，可负重5 磅货物以超过50 英里/h 的速度飞行（1 磅=0.454 kg，1 英里=1 609.344 m），并向FAA 申请更大范围地室外飞行测试。Google 公司于2017 年正式开启无人机送货服务，目前，公司无人机在悬停状态时利用绳索空投快递的方法获得了专利。2015-07，Facebook 第一架完整的无人机已制造完成。这架无人机的翼展达到了波音737 的水平，将向全球最偏远地区提供互联网接入服务。通过这些数据可以说明无人送货已然成为大家一直努力的方向，而用作送货的无人小车以及无人机属于新兴民用范畴，虽然规模还不大，但京东、淘宝、顺丰等正在积极发力，因此这一市场前景较为美好，实现的可能性也较大。