出品：科普中国
制作：南京航空航天大学大学生科学与技术协会 戚耀文
监制：中国科学院计算机网络信息中心
6月18日，京东第一架重型无人机JDY-800发布；7月4日，百度Ai开发者大会基于Apollo平台第100量搭载Level 4自动驾驶技术的量产型阿波龙正式下线。我们看到无人物流运输的网络从空中延伸到陆地，从长距离可至1000公里，到解决最后1公里的需求；从起飞重量840公斤的大负载空中运输载荷，到8kg的小载荷……再加上全自动的包裹分发物流中心，我们似乎可以察觉到在不久的将来，物流运输似乎真的可以用机器人进行替代。
那么，如果要用机器人替代物流运输，这个过程又是如何进行的呢？我们为什么要进行无人机运载工具的研发？到了什么时候，我们才能进入真正的无人运输时代？让我们逐步解决与分析这个问题。
首先，我们来讲讲如何用机器人实现对人工物流运输的替代。
虽然无人机运输网络看起来离我们很远，但是中国的科技巨头们已经进行了长久的铺垫以搭建起这张高效的、减少人力投入的物流网络。
（1）从物流运输的源头开始：分拣、打包
在快递运输中，运输、配送、储存是主要的环节。最早实现无人作业的是储存环节，如京东在华为物流中心的AGC仓库，无人仓实现了从入库、存储、包装，到分拣的全流程、全系统智能化和无人化。
在货物入库，打包等环节，为了更加高效地分拣货物，京东分别使用了2D视觉识别、3D视觉识别、以及由视觉技术与红外测距组成的2.5D视觉技术。先进科技的使用使得仓库具有极强的快递处理能力，其日处理订单的能力将超过20万单，而传统的仓库一天的订单处理量只有3-4万。无人仓库是人工仓库效率的4-5倍，并且可以节省90%以上的人工成本。
(图片来源： http://36kr.com/p/5096478.html)
（2）从物流运输的过程中不断替代：运输、配送
在运输环节，传统的运输方式追求时效。因此我们通常使用飞机运输，有时也因地理限制和经济性价比采用陆运或者轨道运输，跨国也可能使用船运，而在未来这些都可以通过无人机和无人车实现的。
对空中的长距离运输，国内的企业已经输出了大量的解决方案：
目前，JDY-800无人机的起飞重量为840公斤，有效载荷为1-5吨，而京东也于618当天宣布超重型无人机项目正式立项，目标有效载重量达到40-60吨，飞行距离超过6000公里。该飞机为单引擎通用飞机设计，采用了双尾撑垂尾，主翼翼尖还有类似于波音大飞机787的迎风切角，显然具备极强的气动性能。
而京东宣布研发的超重型无人机项目，也已经可以媲美中国的运20大型运输无人机。运20大型无人机的最大载重为66吨，里程为7800公里，这样长达的想里程，已经足以从我国的东北运输到西南，横穿一个中国。
（图片来源：京东开发者大会）
中距离的地面的无人运输网络也在搭建，形成空地一体的运输网络：
百度对Apollo开放平台所赋能的无人机运输卡车也进行了实验。随着人工智能技术的快速崛起，Apollo在GitHub上的开放代码数量在一年之内就增长了6倍。无人车的硬件元器在减少，但是软件层面的技术复杂度及安全度迅速提升。无人机通常装备有毫米波激光雷达、前后视双目摄像头、环视摄像头、激光雷达、安全网关等多样化的传感器，以及先进的自动驾驶算法和安全防护机制，包括多传感器融合互补、自动驾驶计算单元、车辆线控冗余设计、多自动驾驶系统状态和监控的异常保护。
凭借这些技术所赋能的无人车或者无人机，有着比人类驾驶更高的安全性与高效协同性。不仅仅是百度和京东在无人运输机器人上进行了探索，还有许许多多的科技公司如顺丰、阿里等，也正在向无人运输的领域进军。
短距离的无人快递车解决了最后1-3公里的配送问题：
当货物到达区域收发中心后，我们所面临的是最后1公里-3公里的配送问题。目前，顺丰的M-TC2无人机、M-TB1无人机已经可以实现有效的短距离空中运输，其在地面无人机运输车上也有布局。与此同时，百度也和苏宁合作了无人运输物流车，用于苏宁小店的即时配送，解决末端配送的问题。
（图片来源：百度Ai开发者大会）
接着，我们来探讨为什么要进行无人机物流运输工具的研发。
毫无疑问，在未来的运输行业中，我们需要高度集成化、可协调化的运输网络。例如阿里搭建的菜鸟物流网络，以往我们通过导航软件的路线规划可以避开拥堵路段，但无人物流车和无人机则需要处于更加高效的协同网络，使得整体的运输效率及安全性得到大幅度的提升；并且由于没有了驾驶员，人力成本也大幅度下降，只需要少量维护的人员。另外，无人车和无人机可以24小时不间断地工作，使得物流的时间几乎覆盖了全天，大幅度提升了运载量。
从长期来看，无人机物流运输工具的经济效益及安全效益远远高于传统的人力运输。在一些特殊环境，比如偏远的山村地区等交通极为不发达的地方，由于人口分布较广、物流密度低，由快递员运输物品是极为不方便且性价比低的一件事情。现在有了无人机的自动化运输，可以很好地解决这个问题。
最后，我们来展望一下什么时候才能进入真正的无人运输时代。
目前，无人车的安全级别已经达到了L4，可以实现了在特定区域的无人运输，不过距离L5还有一定的距离。物流无人机虽然可以实现了无人飞行，但是其经济效益是否可以回收还是未知数，并且相关法律法规的制定、空域的开发规定等也深切地影响着它。
更进一步说，未来的运输目标是一个动态的无人机运输网络的建立。从仓储、运输到配送，这不是一家公司的事情，而是一个相互协同的过程，相关法律标准和规定还需要进一步完善，规避产生责任纠纷的情况。比如出现了意外事故，谁来分担这份责任？如何处理这些后果？
与此同时，我们还面临着大量的技术难题，包括无人机驾驶的集成、突发事情的处理及应对方案等。这依然需要人们摸着石头过河，目前百度L4级别的无人机已经应用在各个定向化场景，如港口物流百度，农场的货品运输，无人物流
的真正时代需要L5级别的无人车技术及协同的无人机运输网络，乐观地来看，在未来的15-20年的时间内，我们将有机会见证无人机运输时代的到来，或者时间将会更加提前。
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