无人机送货：专利和发展趋势

目前，全球疫情已从根本上改变了人们的购物习惯。随着大量实体店的关闭，人们开始转向网店购物。然而，电商规模增加，包裹投递量攀升，让大多数网店和包裹投递站措手不及：派送延迟，派送到错误的地址，甚至包裹丢失，造成客户大大的不满。所有这些现状迫使网店和包裹投递站寻找其它包裹派送方式，其中之一就是采用无人机派送包裹和货物。该方法并非首创，自2013年以来，人们就开始讨论将无人机递送包裹的潜力，当时亚马逊正着手测试利用无人机编队派送包裹。2020年，美国联邦航空管理局批准新法规，允许250克以上的飞行器飞过人和移动车辆，这项重大举措使得无人机派送包裹成为合法操作。此外，亚马逊和其它几家公司（UPS和谷歌子公司Wing）均获得许可证，获准操作无人机编队。亚马逊致力于在下单后30分钟内完成配送服务，因此无人机是实现该目标的最具潜力的技术。

无人机送货的概念非常简单。客户在手机应用或网站上提交订单后，订单会在本地包裹投递站进行处理。包裹采用特制盒子包装，挂到无人机上，无人机再把包裹投送到客户家。其中，无人机是最重要的部分，需满足严格的技术要求。专卖店出售的传统无人机一般主要用于摄影，由4-8个配备螺旋桨的电机组成，连接至飞行控制器，飞行时借助速度调节器调速。此类无人机通常采用远程控制或手机应用控制，平均飞行时间为15-30分钟。送货无人机可采用远程操作和自动操作，且必须设计有警报、障碍物侦测和闪避系统，无人机的旋转部位必须得到精心保护。UPS近期使用有翼无人机（Wingcopter无人机）发展无人机派送编队。该技术采用受专利保护的转向螺旋桨，包含两大飞行模块：多旋翼桨，允许无人机悬挂在空中；固定翼，允许无人机向前飞行。因此，无人机可在垂直方向起飞并降落，即便是在恶劣天气状况下，先进的空气动力学方案也能够确保无人机保持稳定。上述无人机可递送2千克左右的包裹，飞行距离最远可达100公里。亚马逊新晋送货无人机与UPS先前采用的无人机功能相似。该无人机携带约2千克包裹后，最远可飞行24公里。Wing的送货无人机翼长达1米，运送1.3千克左右的包裹时可飞行20公里远。采用无人机送货时，必须确保路人的安全，防止无人机出现故障对人造成伤害。为此，亚马逊无人机采用受专利保护的系统，能够预警无人机故障，当无人机仍在空中时，及时激活无人机的自毁功能。

无人机送货需要涵盖整个物流链和供应链的配套基础设施。亚马逊的多层包裹递送系统已获得美国专利，包含无人机着陆和起飞平台，配备不同高度的平台开口，用以识别无人机的管制点，以及包裹接收和存储设施。亚马逊的无人机送货方法也获得了专利保护，能够从运货车（包括货运列车车厢、船上集装箱或卡车）直接接收包裹。反过来，这些车辆也可接收无人机运送的货物。即便车辆仍在前进，此类操作仍可完成。亚马逊的混合投递系统也获得了专利保护，可借助多个自主工具同时送货，例如，自主机器人从配送中心拣货，无人机再将货物运送给客户。该投递方法减少了无人机的飞行时间，无人机着陆时可在运货车上充电。无人机编队的操作很复杂，需要监督每架无人机的位置，监督电池电量和其它参数。亚马逊已提交一份关于无人机编队管理系统的专利申请，该系统包括电池充电和管理功能。着陆在移动平台的无人机也可充电，或进行其它维护。

无人机送货似乎是一项颇有前景的技术，它缩短了包裹投递时间，减少交通堵塞和环境污染，还降低了投递成本。然而，这项技术仍存在着大量挑战，例如，应采纳哪些无人机送货规则和指令，如何确保客户隐私，以及如何将无人机送货融入现有的供应链等等。