外賣機器人技術發展及其運用

劉亦晴

摘 要：基于外賣機器人技術發展及其運用，分析出外賣機器人應用背景、結構特點，包括移動平臺系統、精確導航系統、智能避障脫困系統和顧客交流系統。提出目前外賣機器人存在的技術瓶頸，包括交通信號識別和非約束移動目標識別兩種技術問題。最后分析外賣機器人技術的應用前景。

關鍵詞：外賣機器人;智能物流;技術運用

0 引言

隨著國內物流行業智能化水平不斷提升，一批新興技術在物流領域得以應用，國家也發布了相應的政策大力推動物流智能化升級。智能物流和智能機器人技術的集合，以及低速自動駕駛技術的發展，使服務型智能機器人在物流領域的應用場景不斷拓展，具有自主導航能力的外賣機器人開始投入商業化試運行。

1 外賣機器人商業化應用背景

在互聯網技術飛速發展的帶動下，人們的生活服務業態產生了巨大的變化，其中“懶人經濟”已經成為一種重要的經濟現象，互聯網技術與餐飲業不斷融合發展，外賣逐漸成為人們的主流生活方式之一。隨著外賣產業鏈不斷完善，餐飲外賣市場逐步成熟。與此同時，智能機器人相關技術也取得了巨大進步，機器人的應用場景從工業領域拓展到了服務領域。部分研究機構和企業開始嘗試采用外賣機器人代替人工騎手，由機器人承擔外賣的配送服務，而且推出了一些外賣機器人產品投入試運營。

由于外賣機器人是對服務型機器人的創新應用，已經投入運營的外賣機器人處于試運行階段，外賣機器人需要滿足不同的場景，在實際配送中外賣機器人需要在市政道路上行進，除了要精準導航以外，還需要智能的視覺識別系統，分辨交通信號和交通標線，在配送行進過程中需要較強的抗干擾能力。在已經投入試運營的項目中，外賣機器人經常會遇到無法處理的問題，需要人工解決，人工遠程介入和遙控的情況經常發生。外賣機器人仍在不斷完善自動駕駛相關算法，隨著產品迭代，外賣機器人的商業化應用將逐步擴大。

2 外賣機器人結構特點

2.1 移動平臺系統

外賣機器人將送餐保溫裝置集成到移動平臺系統上，移動平臺一般采用輪式驅動，由充電電池、驅動電機和控制器組成，移動平臺可完成前進、轉向、剎車、后退等動作，針對不同的地面自動切換驅動模式，為保證運行平穩，通常采用四輪或六輪結構，避免路面狀況不佳時車體過度顛簸。移動平臺一次充電可連續完成多次送餐任務，當系統監控到電量不足時，外賣機器人會自動返回充電站充電。

2.2 精確導航系統

無人配送外賣機器人需要自主行駛到餐廳取餐點，然后再自主行駛到顧客所在的送餐點，整個過程均需要精確的導航系統。外賣機器人的導航包括室外道路導航和室內導航兩部分，傳統的室外導航技術通過衛星與預存的地圖數據匹配完成，導航精度較差，無法滿足外賣機器人的導航需求。室外導航可采取衛星導航與高精度地圖導航結合的方式，例如采取激光導航技術，外賣機器人可自行采集激光點的數據，修正和補充衛星導航數據，通過激光傳感器信息與高精度地圖匹配實現更加精準的室外道路導航。室內導航的基礎是基于厘米級別高精度地圖實現的，在外賣機器人配送范圍內預先采集數據，制作詳細的地圖，精確到建筑物的門、走廊、立柱等全部靜態信息。外賣機器人應用激光傳感器、視覺傳感器等技術，識別自身在高精度地圖中的位置，確保導航路徑規劃成功。外賣機器人還可以結合導航信息，綜合分析各路段的擁堵程度，提前規劃導航線路。

2.3 智能避障脫困系統

外賣機器人需要完成從接單到用戶拿到餐食的全過程，整個配送過程外賣機器人必須做到實時感知外界路徑和環境，智能識別車輛、行人、寵物、固定物等障礙物，并采取相應的避讓操作。在馬路上行走時，外賣機器人還需要識別交通信號和交通標識，確保按交通規則行進。為了增加避障系統可靠性，外賣機器人需要配備多種傳感器，包括紅外線傳感器、超聲波傳感器、視覺傳感器等，各傳感器均反饋信息給機器人總控制單元，由總控制單元對各種傳感器信息綜合分析判斷，識別障礙物的類型、體積、位置，并采取相應的減速或轉向等措施。外賣機器人通過感知交通信號，并與車輛、行人等外界交通環境實時交互，確保最后一公里外賣配送服務運輸的安全性和穩定性。

2.4 顧客交流系統

外賣機器人到達送貨地點后，需要將餐食交給顧客，這一過程涉及信息溝通和顧客識別。信息溝通通常采取發送信息的方式，當外賣機器人即將到達指定送餐地點時，可提前發送提醒信息給顧客的手機APP，通知顧客送餐機器人即將到達的位置和預計到達時間，同時發送驗證碼給顧客。顧客識別功能是確保將餐食交給相應的顧客，防止顧客拿錯并確保不被顧客以外的人員冒領，顧客識別功能可以采用驗證碼識別、人臉識別、指紋識別等多種方式。驗證碼預先發送給了顧客，顧客可以通過掃描手機上的二維碼或在觸摸屏輸入密碼的方式打開外賣機器人的送餐保溫箱，也可以采取人臉識別的方式，讓外賣機器人掃描顧客臉部，與訂餐時預留的面部照片進行對比，完成顧客確認環節。

3 外賣機器人技術存在的瓶頸

3.1 交通信號識別

外賣機器人投入商業化應用需要攻克一系列技術課題，其中交通信號的識別是瓶頸之一。外賣機器人在室外實際路況行走，相當于低速的無人駕駛車輛，必須能夠智能識別紅綠燈、各種交通標識、路面的交通標線等。為了確保對交通信號準確識別，首先，外賣機器人導航系統中需要預裝高精度的地圖，地圖中標注交通燈的位置、交通標線的位置，使外賣機器人可以通過導航系統實時了解自身所在的位置，明確需要關注的信號目標數量和位置;其次，外賣機器人需要配備多目視覺識別系統，根據導航系統提示鎖定固定的信號燈、地面標線，同時主動搜索交通標識等其他信號目標，由總控制系統智能分析判斷各種交通信號信息，采取相應的適當動作。

3.2 非約束移動目標識別

外賣機器人具備了在特定區域按規定線路行走的能力后，需要解決識別非約束移動目標的能力。不受干擾的固定路線行進模式在實際配送中不存在，外賣機器人在正常行進過程中，經常會出現非約束移動目標，這些目標不受交通秩序約束。外賣機器人在識別自行車、電動車、行人、寵物等移動目標時有很大的難度，這些目標外形多種多樣、移動速度各異、出現的時間隨機，外賣機器人必須主動搜索目標，實時判斷移動目標的類型和行進方向，對移動目標的動機進行判斷和估計，必要時調整行進速度或改變行進方向。對非約束目標的識別通常采取具有自學能力的視覺系統，不斷積累非約束移動目標的數據信息，提升智能識別率。隨著5G和云計算技術的發展，外賣機器人視覺識別的智能性將大幅度提升。

3.3 安全系統

外賣機器人需要應對復雜的室外場景，安全性至關重要，除了提升機器人的視覺智能以外，為了確保不對行人和車輛等造成傷害，外賣機器人需要配備相應的安全系統。防碰撞系統可以確保在非正常狀態下，外賣機器人可以緊急制動，避免對行人和車輛造成傷害，通常采取超聲波和紅外傳感器技術，實時監控行進方向的障礙物，必要時迅速采取避險動作。電池監控系統可實時監控電池的電量，確保外賣機器人有足夠的能量到達目的地，當電量不足時及時返回充電，同時也監控電池的溫度等指標，確保外賣機器人自身安全。人工干預系統也是外賣機器人的安全系統之一，當遇到險情或困境時，外賣機器人會及時呼喚服務人員，通過視頻和音頻反饋自身的狀態，報告周圍環境和障礙物，同時服務人員人工介入，手動操作使機器人脫困，或者通過機器人的揚聲器與干涉機器人行進的人員溝通。

4 外賣機器人應用前景

4.1 最后一公里配送服務

外賣機器人基于物聯網技術在實際路況上精準運行，可以完成及時、高效、精準的外賣送餐任務。隨著產品的不斷迭代，其運行效率、安全性能、智能應對突發事件的能力將不斷提升，可以逐漸替代外賣平臺的人工騎手，大幅度降低外賣平臺的人工費用，打通外賣配送過程的線下環節，提升客戶外賣點餐的服務體驗。同時外賣機器人也可以完成物流快遞配送任務，物流快遞的配送任務性質與外賣較為接近，其出發地點為物流配送站，到達地點為客戶收貨地址，所不同的是收貨方式，外賣餐食通常直接交給點餐的顧客，物流快遞通常是放置在蜂巢等快遞柜中。外賣機器人經過適當的功能拓展，即可完成物流快遞配送任務，例如增加與快遞柜的對接功能，將快遞包裹投遞到快遞柜中，快遞柜也需要做適應性的改造，以方便同外賣機器人對接，包裹投遞后外賣機器人發送取包裹密碼給顧客，提示顧客取走快遞柜中的快遞。

4.2 應用場景拓展

目前安保巡邏等工作仍需人工完成，通常是安保人員按特定線路步行巡邏，觀察建筑物、環境、人員等有無異常。如果能用機器人替代安保人員巡邏，不僅可以節約人力成本，也能夠提高巡邏的質量，機器人巡邏過程可以逐項確認每一個設定的目標點，防止遺漏。機器人采集的視頻、音頻等數據均能存入數據庫中，作為后續取證的依據。機器人視覺可以通過紅外等技術，觀察人類肉眼無法識別的目標。外賣機器人相關技術與巡邏機器人基本一致，外賣機器人經過視覺能力的適應性改造后，可以進一步拓展至安保巡邏等應用場景。

5 結束語

外賣機器人相關技術，具有較為廣闊的發展前景和應用價值。通過在外賣配送過程中應用外賣機器人代替外賣騎手，能夠有效降低人工成本，提高送餐效率，為顧客提供經濟高效的點餐服務。可以說，外賣機器人相關技術具有較高的實用價值，但在迅速發展的同時，也遇到了發展中的瓶頸，需要積極研究解決，從而推動外賣機器人應用場景的不斷拓展和創新發展。

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