趙詩(shī)喬 包全英 喬美娜 王恩澤 徐鶴東 趙佳彬

摘要：無(wú)人機(jī)是不斷成熟的傳感、通信、航天技術(shù)與人工智能技術(shù)融合滲透下的產(chǎn)物。近年來(lái)無(wú)人機(jī)行業(yè)在中國(guó)迅猛發(fā)展，其應(yīng)用場(chǎng)景不斷擴(kuò)展延伸。疫情期間，無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)了無(wú)接觸配送模式，發(fā)揮了不可替代的作用，提高效率的同時(shí)真正做到送貨上門(mén)。業(yè)內(nèi)人士紛紛表示“無(wú)接觸配送”必將成為未來(lái)一大發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī);智能配送;無(wú)接觸配送

中圖分類(lèi)號(hào)： TP18? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）08-0152-03

隨著“中國(guó)制造2025”的提出，我國(guó)加快推進(jìn)以智能制造為核心的“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略。目前對(duì)無(wú)人機(jī)運(yùn)輸?shù)纳罨瘧?yīng)用還未普及，故無(wú)人機(jī)未來(lái)發(fā)展前景十分可觀。本課題所研究的《無(wú)人機(jī)智能配送系統(tǒng)》就是利用無(wú)人機(jī)開(kāi)發(fā)中的合理規(guī)劃路線(xiàn)，同時(shí)增加了語(yǔ)音互動(dòng)、人臉識(shí)別以及二維碼識(shí)別等功能。著手打造短物流平臺(tái)，開(kāi)發(fā)末端物流，通過(guò)云端中樞的智能調(diào)度進(jìn)行最后一公里的運(yùn)輸，提高效率的同時(shí)也解決了很多配送無(wú)法做到真正意義上的送貨上門(mén)的痛點(diǎn)問(wèn)題。以科技進(jìn)步為動(dòng)力，為大型企業(yè)及國(guó)內(nèi)物流配送公司服務(wù)的同時(shí)發(fā)揮地形測(cè)繪的優(yōu)勢(shì)以及其他功能。

1 多用途無(wú)人機(jī)具有的特征

由于采用模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)且本產(chǎn)品具備投放裝置以及圖像實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，所以在滿(mǎn)足配送任務(wù)的同時(shí)，也可作為測(cè)繪無(wú)人機(jī)投入使用，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，最大限度的發(fā)揮無(wú)人機(jī)的功能。在同時(shí)具備real sense 實(shí)感模塊和超聲波避障功能的條件下，可以為貨物的安全送達(dá)提供保障。與此同時(shí)該無(wú)人機(jī)也支持定點(diǎn)投放貨物，只需要商家在地面站內(nèi)輸入目標(biāo)地址，無(wú)人機(jī)即可執(zhí)行定點(diǎn)投放任務(wù)。針對(duì)快遞行業(yè)以及小型商戶(hù)來(lái)說(shuō)，在考慮到配送時(shí)人群聚集、混雜等因素，可能會(huì)出現(xiàn)一些不道德的行為，因此我們采用了掃碼取貨的方式，當(dāng)用戶(hù)端收到取貨通知時(shí)，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)生成唯一的一個(gè)二維碼，取貨時(shí)用戶(hù)只需在無(wú)人機(jī)前置攝像頭展示出自己的二維碼并等待系統(tǒng)識(shí)別，無(wú)人機(jī)便可自動(dòng)投放貨物，為用戶(hù)取貨提供了安全保障。并且可以搭載自動(dòng)絞盤(pán)機(jī)和傳送帶，為家住高層的用戶(hù)提供更方便快捷的取貨方式。

本系統(tǒng)是集無(wú)人機(jī)無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)距離定位遙控，運(yùn)輸投放，航拍技術(shù)，測(cè)繪技術(shù)，強(qiáng)勁續(xù)航，語(yǔ)音提示，溫度保護(hù)，個(gè)性化設(shè)計(jì)等功能于一體的軟件和硬件的新型無(wú)線(xiàn)設(shè)計(jì)。

無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)距離定位遙控：將無(wú)人機(jī)原有的遙控系統(tǒng)的技術(shù)上，加入無(wú)線(xiàn)信號(hào)發(fā)收裝置，衛(wèi)星自導(dǎo)航系統(tǒng)以及衛(wèi)星接收器。通過(guò)地面及衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)地空一體化定位，以此實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離定位遙控;

運(yùn)輸投放：運(yùn)輸無(wú)人機(jī)具有多種飛行模式，例如人工控制，定位懸浮和精準(zhǔn)的衛(wèi)星自控導(dǎo)航，配合當(dāng)下在建的5G網(wǎng)絡(luò)，將會(huì)更加精確的實(shí)施配送。為了更加保證運(yùn)輸投放的安全性，我們外加了有三種加速度計(jì)，氣壓高度計(jì)、磁力計(jì)、微型黑盒子、三軸陀螺計(jì)等多種高精度傳感器和較為先進(jìn)的算法控制。

超強(qiáng)續(xù)航：將無(wú)人機(jī)頂部更換為單晶硅太陽(yáng)能電池，然后在外殼原有的鋰電池，兩者相互結(jié)合，實(shí)現(xiàn)超強(qiáng)續(xù)航;

磁場(chǎng)保護(hù)：利用磁屏蔽技術(shù)來(lái)維護(hù)內(nèi)部不受外界磁場(chǎng)干擾;

溫度保護(hù)：利用單片機(jī)原理，將連接在單片上的溫度傳感器與太陽(yáng)能充電裝置相互配合，在程序中設(shè)置預(yù)設(shè)值，超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)，自動(dòng)切斷充電，來(lái)達(dá)到溫度保護(hù)的效果;

個(gè)性化設(shè)計(jì)：根據(jù)當(dāng)今審美趨勢(shì)，我們打算用簡(jiǎn)約大氣的外觀模式，這種模式更利于更多人接受。

2 無(wú)人機(jī)市場(chǎng)現(xiàn)狀

目前我國(guó)在民用無(wú)人機(jī)的研究領(lǐng)域中共有130多家研制機(jī)構(gòu)，民用無(wú)人機(jī)的類(lèi)別也變得越來(lái)越豐富。很大程度上是在中遠(yuǎn)程航程、高空、高速、大載荷等軍用無(wú)人機(jī)技術(shù)逐漸向民用過(guò)度的結(jié)果。當(dāng)前無(wú)人機(jī)的應(yīng)用范圍已涉及水情檢測(cè)，環(huán)境監(jiān)測(cè)，救災(zāi)和國(guó)土資源檢查等許多領(lǐng)域。在此次疫情防控工作中，無(wú)人機(jī)以其不可替代的優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮了重要的作用。在高速公路的出口，無(wú)人機(jī)下的二維碼可供司機(jī)提前錄入個(gè)人信息;在醫(yī)院和疾控中心之間，無(wú)人機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)標(biāo)本和疫情防控的急救物資以及藥品;巨大的產(chǎn)業(yè)需求，快速增長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，競(jìng)合的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，稀缺的高層次人才，尚不健全的相關(guān)法律和廣闊的未來(lái)前景。無(wú)人機(jī)廠家現(xiàn)主要分為兩類(lèi)，其中一類(lèi)是專(zhuān)業(yè)做飛行器控制后來(lái)做無(wú)人機(jī)整機(jī)，這類(lèi)廠家有著十分深厚的技術(shù)底蘊(yùn)，對(duì)技術(shù)方向把握準(zhǔn)確，另一類(lèi)是做系統(tǒng)集成，這類(lèi)廠家有著十分廣闊的人脈關(guān)系?，F(xiàn)如今無(wú)人機(jī)行業(yè)的領(lǐng)頭羊大疆則是把飛行器控制和系統(tǒng)集成都做的很好。2013年中國(guó)無(wú)人機(jī)市值已達(dá)88億元，2014年中國(guó)無(wú)人機(jī)行業(yè)規(guī)模突破百億元，截至2017年，中國(guó)無(wú)人機(jī)市值約為151億元，其中民用無(wú)人機(jī)行業(yè)規(guī)模為83億元。

無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的縮影體現(xiàn)在無(wú)人機(jī)的廣泛應(yīng)用上。無(wú)人機(jī)用途廣特點(diǎn)鮮明，系統(tǒng)類(lèi)型多樣化，所以其在航程及航時(shí)、尺寸和質(zhì)量、飛行高度、速度以及任務(wù)等諸多方面上存在著不小的區(qū)別。而我們研究的是關(guān)于無(wú)人機(jī)精確定位和運(yùn)輸投放，在未來(lái)這個(gè)人工智能和大數(shù)據(jù)不斷發(fā)展的環(huán)境下，我們的無(wú)人機(jī)智能配送技術(shù)與之融合滲透，相信我們產(chǎn)品的應(yīng)用場(chǎng)景將不斷拓寬加深。還有就是今年年初的疫情，無(wú)人機(jī)“橫空出世，大顯身手”，更加地顯示出了這個(gè)行業(yè)未來(lái)的發(fā)展前景是十分廣闊的，以及更多人才和資本的關(guān)注和投入，也為未來(lái)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 無(wú)人機(jī)項(xiàng)目設(shè)計(jì)路線(xiàn)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

將無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)作為核心，單片機(jī)技術(shù)為輔助的模塊化設(shè)計(jì)，采用模塊化編程的方法解決各個(gè)模塊較多且復(fù)雜的問(wèn)題，小組成員對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分工，最后由項(xiàng)目組長(zhǎng)進(jìn)行組合調(diào)試，這種方法有利于合理安排電路板上元器件的焊接和布線(xiàn)，準(zhǔn)確的設(shè)定傳感器放置的位置，確保硬件系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.2 硬件設(shè)計(jì)

1）無(wú)線(xiàn)充電的確定

磁場(chǎng)共振充電：由能量接收裝置和能量發(fā)送裝置組成的這個(gè)系統(tǒng)，當(dāng)兩個(gè)裝置調(diào)整到一個(gè)相同的特定頻率上共振，它們就可以彼此交換能量。利用磁場(chǎng)上的共振充電，可實(shí)現(xiàn)稍遠(yuǎn)距離的無(wú)線(xiàn)充電，利用無(wú)人機(jī)的懸浮功能，進(jìn)入特定的充電磁場(chǎng)區(qū)域，進(jìn)行無(wú)線(xiàn)充電，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的飛行。

2）溫度傳感器

溫度傳感器芯片采用LM135封裝，為了防止其使用的時(shí)候短路，燒毀芯片，并防潮防水。我們將引腳用熱塑管隔開(kāi);輸入電壓是5V，把探測(cè)的溫度區(qū)間設(shè)定在-55℃～+150℃;為了探測(cè)溫度并反饋溫度信息，安裝在硅晶片外殼底部;把溫度傳送給顯示面板進(jìn)行溫度顯示。

3.3 模塊設(shè)計(jì)

1） 太陽(yáng)能充電電路設(shè)計(jì)

太陽(yáng)能充電發(fā)收裝置主要是采用在正常光線(xiàn)下，由光能轉(zhuǎn)換為電能并且通過(guò)控制電路存放到蓄電池中，也可以直接把光能產(chǎn)生的電能對(duì)手機(jī)或其他電子數(shù)碼產(chǎn)品充電，這是太陽(yáng)能充電器的基本原理，但必須依據(jù)太陽(yáng)光的光度而定，當(dāng)沒(méi)有太陽(yáng)光度的時(shí)候，可以通過(guò)交流電和直流電之間的轉(zhuǎn)化由控制電路存儲(chǔ)到內(nèi)置電池中，而智能充電無(wú)人機(jī)也是正好利用這一功能進(jìn)行太陽(yáng)能充電，進(jìn)一步加長(zhǎng)飛行時(shí)間。

2） 無(wú)人機(jī)智能遙控技術(shù)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)是通過(guò)將無(wú)人機(jī)原有的遙控系統(tǒng)的技術(shù)上，加入衛(wèi)星自導(dǎo)航系統(tǒng)，衛(wèi)星接收器，以及無(wú)線(xiàn)信號(hào)發(fā)收裝置。通過(guò)地面及衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)地空一體化定位，以此實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離定位遙控;而有空地一體化組成的遙控神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，從而達(dá)到精準(zhǔn)定位。

3.4 Android客戶(hù)端和電腦上位機(jī)開(kāi)發(fā)

Android客戶(hù)端App和電腦上位機(jī)開(kāi)發(fā)使用的是目前應(yīng)用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)編程語(yǔ)言之一的Java。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，無(wú)人機(jī)智能配送系統(tǒng)是一項(xiàng)涉及范圍較廣，程序設(shè)計(jì)較為煩瑣的一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，而且具有很強(qiáng)的綜合性?，F(xiàn)如今無(wú)人機(jī)研究領(lǐng)域在不斷地拓展加深，其市場(chǎng)發(fā)展也逐步走向規(guī)范化。傳統(tǒng)的運(yùn)輸行業(yè)已經(jīng)逐漸暴露出其各種弊端，所以它被無(wú)人機(jī)逐步替代。用處廣泛，操作便捷，成本較低，效費(fèi)比高，無(wú)人員傷亡的風(fēng)險(xiǎn)，生存能力強(qiáng)，機(jī)動(dòng)性能好，使用方便等無(wú)人機(jī)的好處，使得它在民用領(lǐng)域有著更廣闊的前景。隨著通用航空和無(wú)人機(jī)相關(guān)政策的出臺(tái)，無(wú)人機(jī)領(lǐng)域展現(xiàn)出其無(wú)限的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。無(wú)人機(jī)憑借其智能化、隱身化、集成化、民用化趨勢(shì)凸顯，我相信這個(gè)行業(yè)將會(huì)獲得更廣闊的發(fā)展前景。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】