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无人机智慧物流设施设备智慧物流设施设备物流设施设备物流设施设备主讲人：刘敏1234无人机自动导引车自动货柜物流机器人目录56包装自动生产线无人驾驶卡车无人机一、无人机的概念及其优劣势 通用航空，是指使用民用航空器从事公共航空运输以外的民用航空活动，涉及的行业非常广泛，如工业、农业、林业、渔业、建筑业、医疗、救援、气象、海洋、教育、文化、体育等。 在一百年的大通航中，无人机已成为新生力量。我国通用航空发展历史可以追溯至1912年，至今已发展一百余年。而在近十年里，无人机作为通用航空的一部分，凭借其操作简单、起降方便、功能丰富成为人们日常生活的重要工具，已逐渐替代有人机，在各项通航业务中发挥重要作用。截止至2017年5月，我国无人机保有量已超过50万架，专业操作人员不足3万名，市场供需不匹配，无人机人才备受追捧。一、无人机的概念及其优劣势 当前，我国已经成为世界上最大的快件服务规模的国家，需要大量的从业人员提供快递服务，但自中国人口红利减退后，快递企业开始面临招工难、招工贵等问题。同时，未来中国快递的规模将为目前的数倍，人力的增加对快递处理能力的提升效果可能并不明显。因此，很多快递、电商企业寄希望于自动化或无人化设备的应用来增加快递处理能力，提高物流服务效率和质量、降低人工的成本。像中国邮政、顺丰和京东这些企业在分拣、运输、派送等快递服务环节当中大量使用无人化的技术进行测试和研究，开发出了无人机、无人车等诸多设备，并进行了无人机派送快件的部分测试。一、无人机的概念及其优劣势（一）无人机的概念 无人机，全称为无人驾驶飞机，是利用无线电遥控设备或自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。 目前企业用的无人机主要为四旋翼或八旋翼式，飞行高度在1000米以下，飞行半径在10 公里上下，承重在10公斤以内。 无人机非常适用于偏远地区和紧急件的派送，同时能有效提高配送效率，减少人力、运力成本。也有部分企业研发出吨级以上的无人机，用于大批量的快件派件测试。四旋翼式八旋翼式（二）无人机的优势与劣势1.无人机的优势（1）无人机尺寸相对较小，设计时不受驾驶员生理条件限制，可以有很大的工作强度，不需要人员生存保障系统和应急救生系统等，大大地减轻了飞机重量。（2）运行直线距离最短 无人机在空中飞行线路为直线，距离最短，几乎无视地形，没有传统物流配送的运输路线局限性。 在亚马逊的无人机测试案例来看，空中的运输限制相较传统方式显著降低，有较强的自由度。 以中国邮政在浙江省安吉县试点为例，从杭垓镇到七管村以汽车送件需要40 分钟山路，开通无人机航路后仅需要15 分钟。因此，无人机无视地形的优势在偏远地区更为明显。一、无人机的概念及其优劣势（3）无人机的技术优势是能够定点起飞，降落，对起降场地的条件要求不高，可以通过无线电遥控或通过机载计算机实现远程遥控。（4）运营成本相对较低 制造成本与寿命周期费用低，没有昂贵的训练费用和维护费用，机体使用寿命长，检修和维护简单。 据纽约金融研究机构 Ark-invest 公司的一项研究显示，亚马逊公司的无人机送货服务，可以让快递小包裹的每件成本降到只有 1 美元左右。与之相比，亚马逊采用传统方式在纽约等城市实施的一小时内快递服务，每件快递的费用高达 7.99美元。 中国邮政安吉县的试点来看，“安吉山区的一些行政村分布比较分散，平时用汽车运输，每个投递点都跑一遍，绕来绕去可能有两百多公里，路途远，时间上非常紧急，投递成本也非常高。”而中国邮政的无人机供应商迅蚁科技表示，在安吉县的应用相比传统物流方式，无人机配送时间缩短60%，成本降低60%。由此，当前针对偏远地区、运载效能需求较低的应用场景，无人机有较强的运营成本优势。一、无人机的概念及其优劣势（5）效率高，速度快 当前无人机在测试过程中，速度一般控制在每小时几十公里到上百公里。最主要的是无人机拓展了空间的使用效率（由平面到立体），没有堵车的风险。因此，无人机将会大幅度提升配送的速度和时效。（6）适用于小批量，高频次运输 根据亚马逊的统计，85% 左右的快递均轻于5磅（约2.27Kg），意味着有大量的快件都可以通过无人机完成配送。根据国家邮政局数据显示，2018 年全年快递件量为507亿件，年人均件量为36 件。因此，小批量、高频次是快递服务的关键特征，相比其他配送方式，无人机有着得天独厚的效率和成本优势。一、无人机的概念及其优劣势（7）非常适用于偏远地区和紧急件的派送 无视地形的优势，可以充分触及偏远山区的配送需求。中国邮政在浙江安吉山村地区开通了第一条无人机配送航线，试点偏远地区配送服务。亚马逊 Prime Air 推出的30 分钟送到服务，也是充分发挥了无人机的速度，为客户提供更高时效的配送服务。一、无人机的概念及其优劣势2.无人机目前的劣势（1）初始投资成本较高； （2）电池续航时间短；有效荷载较低；（3）容易受天气影响；结冰的飞行高度比过去预计的要低，在海拔3000-4500m的高度上，连续飞行10-15min后会使飞机受损。抗风和气流能力差，在大风和乱流的飞行中，飞机易偏离飞行线路，难以保持平稳的飞行姿态。（4）无人机的应变能力不强，不能应付意外事件，当有强信号干扰时，易造成接收机与地面工作站失去联系。（5）无人机机械部分也有出现故障的可能，一旦出现电子设备失灵现象，那对无人机以及机载设备将是致命的。 （6）国家监管较为严格。一、无人机的概念及其优劣势 这些限制了无人机在快递行业中的应用和推广。但随着储能技术的升级，续航能力、荷载能力将会进一步提升，未来无人机派件的场景将得到广泛推广。无人机在航拍、巡检、安防、植保、测绘等各类行业应用中更高效，更安全。（三）无人机应用领域 无人机的应用非常广泛，可以用于军事，也可以用于民用和科学研究。 在民用领域，无人机已经和即将使用的领域多达40多个，例如物流配送（或快递）、影视航拍、农业植保、海上监视与救援、环境保护、电力巡线、渔业监管、消防、城市规划与管理、气象探测、交通监管、地图测绘、国土监察等。一、无人机的概念及其优劣势航拍摄影城市规划与管理（a）消防救援 (b) 农业植保(c)交通监管(d)物流配送(e)电力巡线 (f)地图测绘一、无人机的概念及其优劣势二、多旋翼无人机的分类 多旋翼无人机也称为多轴无人机，是直升机的一种，它通常有3个以上的旋翼，飞行器的机动性通过改变不同旋翼的扭力和转速来实现。相比传统的单水平旋翼直升机，它构造精简，易于维护，操作简便，稳定性高且携带方便。 常见的多旋翼飞行器，如：四旋翼，六旋翼和八旋翼，被广泛用于影视航拍、安全监控、农业植保、电力巡线等领域。二、多旋翼无人机的分类四旋翼六旋翼八旋翼多旋翼共轴三、多旋翼无人机的构造 多旋翼无人机主要由机架、电机、电调和桨叶组成，为了满足实际飞行需要，一般还需要配备电池、遥控器及飞行辅助控制系统。三、多旋翼无人机的构造2.电机。由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。在整个飞行系统中，起到提供动力的作用。1.机架。是指多旋翼无人机的机身架，是整个飞行系统的飞行载体。一般使用高强度重量轻的材料，例如碳纤维、PA66+30GF等材料。风火轮F550(PA66+30GF）电机筋斗云S1000(碳纤维)三、多旋翼无人机的构造4.桨叶。通过自身旋转，将电机转动功率转化为动力的装置。在整个飞行系统中，桨叶主要起到提供飞行所需的动能。按材质一般可分为尼龙桨，碳纤维桨和木桨等。3 . 电 调 。 全 称 电 子 调 速 器 ， 英 文electronic speed controller,简称ESC。在整个飞行系统中，电调主要提供驱动电机的指令，来控制电机，完成规定的速度和动作等。电调尼龙桨碳纤维桨木桨三、多旋翼无人机的构造5.电池。将化学能转化成电能的装置。在整个飞行系统中，电池作为能源储备，为整个动力系统和其他电子设备提供电力来源。目前在多旋翼飞行器上，一般采用普通锂电池或者智能锂电池等。6.遥控系统。由遥控器和接收机组成，是整个飞行系统的无线控制终端。普通锂电池遥控器接收机智能锂电池三、多旋翼无人机的构造7.飞行控制系统。 集成了高精度的感应器元件，主要由陀螺仪（飞行姿态感知），加速计，角速度计，气压计，GPS及指南针模块（可选配），以及控制电路等部件组成。通过高效的控制算法内核，能够精准地感应并计算出飞行器的飞行姿态等数据，再通过主控制单元实现精准定位悬停和自主平稳飞行，是目前实现简单操控和精准飞行的必备武器。 飞行控制系统一般提供三种飞行模式，GPS姿态模式、姿态模式和手动模式。NAZA-H多旋翼飞控 根据机型的不一样，可以有不同类型的飞行辅助控制系统，有支持固定翼、多旋翼及直升机的飞行控制系统。NAZA多旋翼飞控ACE ONE多旋翼飞控NAZA-H多旋翼飞控四、多旋翼无人机飞行原理 多旋翼无人机是通过调节多个电机转速来改变螺旋桨转速，实现升力的变化，进而达到飞行姿态控制的目的。 以四旋翼无人机为例，飞行原理如图1所示，电机1和电机3逆时针旋转的同时，电机2和电机4顺时针旋转，因此飞行器平衡飞行时，陀螺效应和空气动力扭矩效应全被抵消。与传统的直升机相比，四旋翼飞行器的优势：各个旋翼对机身所产生的反扭矩与旋翼的旋转方向相反，因此当电机1和电机3逆时针旋转时，电机2和电机4顺时针旋转，可以平衡旋翼对机身的反扭矩。四、多旋翼无人机飞行原理 一般情况下，多旋翼飞行器可以通过调节不同电机的转速来实现4个方向上的运动，分别为：垂直（即升降控制）、俯仰（即前后控制）、横滚（即左右控制）和偏航（即旋转控制）。谢谢 谢谢 观观 看看主讲人：刘敏