無人機宅配服務(wù)還差哪幾塊拼圖？

貨物運送無人機（Delivery Drone），顧名思義是一種用來運送貨物的無人機。當亞馬遜（Amazon）前執(zhí)行長Jeff Bezos 在2013年宣布，Amazon將投入資本，研發(fā)如何在未來4～5年內(nèi)完成無人機商品運送，掀起各界探討無人機運送貨物的熱潮。

但伴隨而來的，是對無人機運送產(chǎn)生的挑戰(zhàn)，以及對于運送的安全、保安和監(jiān)管層面疑慮。此外，技術(shù)的成熟度，以及相關(guān)法令的實施也將是發(fā)展的關(guān)鍵所在。

新冠疫情催化 無接觸運送概念加速普及
盡管存在許多疑慮，國際上已有許多成功投入使用無人機運送領(lǐng)域案例，特別是在醫(yī)療和食品配送應(yīng)用領(lǐng)域。從最早2016年新西蘭達美樂披薩公司（Domino's Pizza）和無人機新創(chuàng)公司Flirtey（現(xiàn)在為SkyDrop）合作，推出商用無人機送貨服務(wù)，成功完成無人機的第一次披薩外送。

疫情高峰期間，無接觸運送服務(wù)概念的普及化，更加速無人機運送發(fā)展速度，包括如何替居家隔離患者提供藥品及食物，如何利用無人機載運新冠疫苗等，都是當前熱門話題。

從消費者角度而言，顯然社會大眾對無人機運送的疑慮，或許隨著技術(shù)漸趨成熟，以及大環(huán)境應(yīng)用的改變，其接受度也越來越高。而無人機交貨方式（與顧客的互動方式），是目前用來評估無人機能否順利導入運送，進行商品交付可行性的重要指標。

以Google旗下無人機送貨事業(yè)Wing，與澳洲零售與地產(chǎn)商Vicinity Centers合作為例，透過商場現(xiàn)有閑置的屋頂空間，零售商可將貨物從販賣點直接運送到客戶家中，而收貨方不直接與無人機交貨，而是無人機在離地面約7公尺處盤旋，利用系繩將包裹緩慢下降到地面，包裹到達地面后，將貨物從系繩中釋放，當無人機飛走后，客戶可以拿起包裹。


 
圖一 : Google旗下無人機送貨事業(yè)Wing，可將貨物從販賣點直接運送到客戶家中。（source：wing）

無人機貨運要落地商用 仍存在許多挑戰(zhàn)與條件
姑且先不論消費者對載貨無人機的接受度如何，服務(wù)商要真正讓無人機貨物運送落地，仍有許多條件需滿足及挑戰(zhàn)須被克服。

首先，必須取得法規(guī)核準。以臺灣為例，目前對無人機及其貨物載重若達約25 公斤以上，須先取得檢驗證，之后根據(jù)活動類型，需經(jīng)過能力審查及活動申請等程序。此過程可能需耗費將近半年以上，且尚有核準及許可的有效期限，若非有實際市場需求在眼前，可能提出申請的意愿不高。

而除法規(guī)議題之外，仍有幾個主要因素，成為當前無人機技術(shù)在物流領(lǐng)域應(yīng)用的限制。包括在營運面的考慮，例如安裝貨物的容器設(shè)計，須耐用且容易操作；為降低風險須避免人口稠密區(qū)，無人機碰撞或墜機的可能性，以及貨物或文件損毀成本，所支付的保險成本應(yīng)不會低于傳統(tǒng)貨物運送的保險金額；另外，就零售商而言，還須克服可能需無人機配送中心（drone port）及充電站等額外的成本。

對零售商而言，若能縮短消費者到貨時間，才能領(lǐng)先競爭對手。Walmart去年底宣布與DroneUp合作，將在緊鄰Walmart商店旁，建造三個無人機送貨中心，用戶在DroneUp網(wǎng)站上輸入收貨地址，如果地址位于送貨中心附近，就可在線采購Walmart商品，然后支付10美元的訂單運費，DroneUp無人機將在30分鐘內(nèi)，以空投方式交付商品。

但為擴大服務(wù)，就代表需有更多的倉儲配送中心設(shè)施來營運。像是Wing與澳洲零售與地產(chǎn)商Vicinity Centers的合作，其關(guān)鍵在于利用購物中心閑置的屋頂，從2021年8月起，Wing將Grand Plaza購物中心閑置的屋頂空間設(shè)置成集貨站。這讓零售商可將貨物直接從販賣點，將壽司、珍珠奶茶、冰沙等產(chǎn)品運送到客戶家中，短短六周內(nèi)，Wing的無人機已經(jīng)完成2,500次送貨服務(wù)。

在安裝貨物的容器設(shè)計上，Wing用來載運商品的是一只定型化的容器，設(shè)計上防水且符合空氣動力學，但尺寸最大只可裝進一只烤雞，且最重只能載運1.2公斤以下商品。

技術(shù)成熟度緩慢推進中 續(xù)航力是發(fā)展瓶頸
載貨無人機的技術(shù)成熟度（Technology Readiness），包括速度、耐力、距離和有效載荷，都是用來評估載貨無人機能否順利被導入市場應(yīng)用的基礎(chǔ)。

其中續(xù)航力仍然是載貨無人機或檢測無人機應(yīng)用中，較難突破的困境，因此充電站將是不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施。

以Wing輕型送貨無人機為例，為全電力系統(tǒng)驅(qū)動，然受限于電池電力，最遠航行距離只達6英哩（約9.6公里）。

目前無人機鋰電池能量密度約為160Wh/kg，最高可飛行時間約落在15到20分鐘，若要酬載大型貨物，其續(xù)航力甚至可能降低。若增加電池尺寸或數(shù)量，便會影響到總載貨重量及飛行距離。



 
圖二 : 工研院研發(fā)以氫氣為主的燃料電池，為無人機供應(yīng)動力。（source：工研院）

顯然無人機若使用純電池系統(tǒng)作為動力來源，就得受限于電池的能量密度無法快速成長的瓶頸。以特斯拉Model 3為例，該車款使用松下的鋰電池，其能量密度為260 Wh/kg，而根據(jù)松下預(yù)估未來五年內(nèi)，可將能量密度提高20%。但對無人機來說，電池的能量密度需要提高到400 Wh/kg以上，才能實現(xiàn)可行的商業(yè)電動飛行的目標，可能緩不濟急。

雖然電池能量密度的成長緩慢，但近年來高漲的環(huán)保意識，使得燃料電池無人機開始受到關(guān)注，尤其氫燃料電池具備高能量密度優(yōu)勢，能提供無人機長時間執(zhí)行任務(wù)，最被看好。

目前國際上已有許多使用案例。2021年初，韓國斗山創(chuàng)新（Doosan Mobility Innovation, DMI）的氫能無人機，成功完成 2 個小時的飛行紀錄。

看好燃料電池發(fā)展前景，長期投入相關(guān)研究的工研院材化所，在2020年與臺灣田屋科技合作，研發(fā)以氫氣為主的燃料電池，裝置在田屋科技的無人直升機上，透過遠程遙控無人直升機，從宜蘭烏石港飛向的龜山島，再飛回原地，單程12公里，總航程飛行40分鐘。

五大整合要件 UTM軟件居首位
最后，要實現(xiàn)無人機貨物運送服務(wù)，導入無人駕駛交通管理（Unmanned Traffic Management；UTM）之必要性，亦不容小覷。因為如果未來開放無人機在有限空域做各種用途的飛行，勢必得建立類似有人機的回報監(jiān)視技術(shù)，以監(jiān)視及管理無人機飛行，才能達到安全飛行。

目前美國國家航空暨太空總署（NASA）和歐洲單一天空飛航管理研究（Single European Sky ATM Research；SESAR），都分別努力實施美國UTM及歐盟U-Space，以建構(gòu)有效的城市空域結(jié)構(gòu)來管理城市空域。

可以預(yù)期的是，不同于有人駕駛的飛機的空中交通管制(ATC)，無人機交通管理必須要奠基于軟件上。而要成功整合無人機交通，至少須包含5個要件，UTM軟件只是其中一項。

另外4個要件為：無人機Remote ID、通訊方式與涵蓋范圍、相關(guān)法規(guī)、以及利害關(guān)系人參與。而這些要件目前都還在發(fā)展階段，且都牽涉到國際間的標準化、規(guī)范及法規(guī)認證等作業(yè)挑戰(zhàn)。

在無人機Remote ID方面，來辨識無人機的身分及位置信息，日前美國聯(lián)邦航空總署（FAA）已發(fā)布了無人機新法規(guī)。從2023年起，所有無人機都得有 Remote ID 來辨識身份，否則不得起飛；通訊方式及涵蓋范圍，則是指透過網(wǎng)絡(luò)（Internet）連接，或是短距離的藍牙或Wi-Fi 等。

 
圖三 : 無人駕駛交通管理（Unmanned Traffic Management；UTM）的架構(gòu)示意圖。（source：NASA）

結(jié)語
無人機運送服務(wù)仍存在法規(guī)、技術(shù)和經(jīng)濟可行性的問題，牽涉的層面相當多，要達到一定可靠度的無人機運送服務(wù)，其可行性目前仍處于早期階段，仍需要采取更多步驟，將無人機開發(fā)和整合到真正的（最后一英里）物流行業(yè)。

好消息是，目前已有許多物流及零售商都競相推出各種服務(wù)，進行無人機送貨服務(wù)的各種試驗，希望透過導入無人機服務(wù)，來擴大其市場占有率?？梢灶A(yù)期未來將有更多物流商及零售商結(jié)合無人機運送服務(wù)業(yè)者，推出更多意想不到的運送服務(wù)及體驗。