自動駕駛在無人配送領(lǐng)域的應(yīng)用研究

潘霞 謝蓉 張慶余

中汽數(shù)據(jù)(天津)有限公司 天津 300380

由于末端配送的工作模式特點，形成了低效率且高成本的行業(yè)痛點(如圖1所示)。在互聯(lián)網(wǎng)時代背景下，網(wǎng)購用戶迅速增長，因此對末端配送的實時性需求迅速提升。在如此大體量的業(yè)務(wù)需求下，伴隨著碎片化服務(wù)的特點，進(jìn)一步導(dǎo)致末端配送的需求向著更高效高頻的方向開展。

配送服務(wù)同時具有時間、空間的分散化特征。首先，末端配送需要面對分布在城市各個地區(qū)的消費者或商家，主體也呈現(xiàn)出多樣化特征，包括社區(qū)、寫字樓、餐廳、便利超市等，服務(wù)需求尤其分散。其次，配送的時間同樣分散分布，幾乎全天候都有不同程度的需求，并且經(jīng)常會出現(xiàn)重復(fù)配送的情況，浪費時間。由于配送服務(wù)在時間、空間上的分散分布，使得配送站點以及服務(wù)人員的需求較多，由此產(chǎn)生了市場需求與勞動力供給之間的矛盾，從而也助推了無人配送的研發(fā)與應(yīng)用。

我國的快遞、外賣等實時性要求高的配送行業(yè)正在快速發(fā)展，根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果顯示，在2019年，我國的快遞總數(shù)高達(dá)635億件，實時配送的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)也有185億之多[1]。因此，持續(xù)暴增的業(yè)務(wù)體量給末端配送帶來的壓力也成正比例上升，配送力的需求巨大。在這樣的背景下，無人配送應(yīng)運(yùn)而生。

圖1 末端物流配送

1 無人配送應(yīng)用場景與商業(yè)模式

1.1 “人工智能+物流”在高校中的應(yīng)用

高校校園是無人配送的核心應(yīng)用場景之一，大學(xué)的快遞量非常之多并且快遞點較為集中，一般放置于菜鳥驛站等代收處。由于大家取貨時間也相對集中，導(dǎo)致取貨速度十分緩慢，等待時間過長，進(jìn)而降低了取貨體驗。因此，在高校中引入“人工智能+無人配送”的先進(jìn)模式，將會大大改善目前排隊時間長的難題，為在校師生提供更多便利。

通過無人配送車和快遞柜的有機(jī)結(jié)合，能夠有效減少快遞取送中的時間消耗問題。通過視覺識別算法來識別貨物上的二維碼，實現(xiàn)貨物的大小分類，然后分別由無人配送車根據(jù)識別的貨物地址信息進(jìn)行配送，達(dá)到準(zhǔn)確投遞和自動化管理的目的。與此同時，智能配送車裝有多個攝像頭，可實現(xiàn)實時監(jiān)控的目的，以防配送過程中出現(xiàn)地址選擇失誤及物品損壞的問題。在送達(dá)各地址所在處的代收點后，學(xué)校師生便可就近取得自己的快遞[2]。

1.2 短期內(nèi)人機(jī)協(xié)同配送模式探索

鑒于當(dāng)前的自動駕駛技術(shù)尚未達(dá)到完全的成熟期，同時相關(guān)政策與法律法規(guī)也尚未完善，因此短期內(nèi)可在人力協(xié)作的基礎(chǔ)上適量引入自動化配送，達(dá)成“人機(jī)協(xié)作”的業(yè)務(wù)方式。在自動化層面，機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)簡單且準(zhǔn)確的重復(fù)性工作，減少人力成本的浪費；在智能化層面，短期內(nèi)智能化分配仍需人工去完成。因此，在發(fā)展前期，通過“人機(jī)協(xié)作”的工作模式，能夠有效搭建創(chuàng)新型配送平臺，也能夠推動全無人化配送方式的進(jìn)一步落地。

短期內(nèi)，人機(jī)協(xié)同配送平臺可以專注于物流配送的調(diào)度系統(tǒng)。調(diào)度系統(tǒng)提前進(jìn)行方案設(shè)計，選派人員及相應(yīng)的無人配送機(jī)器。無人配送機(jī)器人在指定距離內(nèi)運(yùn)行，指定人員將無人配送機(jī)送到指定地點，并在配送階段定期檢查無人配送智能機(jī)的相關(guān)狀況，以調(diào)整“人機(jī)合作”中人工作業(yè)與自動化作業(yè)的比例，增加了無人物流站配送的智能化和無人化特征。以上述方式探索無人配送的布局，將有助于我國物流業(yè)應(yīng)對未來突發(fā)狀況，為社會提供更多生命安全保障支持。

1.3 無人配送商業(yè)模式探索

無人配送產(chǎn)業(yè)的上游是各硬件和零部件供應(yīng)廠商，包括線控底盤、計算平臺、各類型智能傳感設(shè)備等，既涉及汽車產(chǎn)業(yè)，也需要新的數(shù)字化和智能化配件，讓無人配送車真正能夠“自動駕駛”。整體來看，我國在無人配送行業(yè)內(nèi)，其上游零部件領(lǐng)域的發(fā)展十分迅速，從三個方面可以看出：首先是技術(shù)層面的持續(xù)攻關(guān)，在傳感設(shè)備的性能、計算芯片的算力以及線控底盤的穩(wěn)定性方面，均獲得提升顯著；其次，在提升性能的同時注重降低成本，量產(chǎn)的前提下不斷降低其硬件成本；最后，國產(chǎn)零部件的供應(yīng)商所占比例日益擴(kuò)大，在傳感器、芯片、底盤等各類硬件方面，我國企業(yè)涉獵越來越廣。

無人配送的商業(yè)模型已初步形成，進(jìn)入批量應(yīng)用前夜。無人配送的商業(yè)模式可以從兩個方面落地，第一，提供無人配送運(yùn)營服務(wù)，如白犀牛、毫末智行等，結(jié)合不同的場景需求提供相應(yīng)的無人配送服務(wù)，但是無人配送車輛由自己運(yùn)營，收取配送服務(wù)費用；第二，通過銷售或租賃無人配送車輛、提供軟硬件集成解決方案來進(jìn)行商業(yè)化落地，如新石器、馭勢科技等。

2 無人配送對自動駕駛的意義

隨著科技的進(jìn)步，人類對于自動駕駛的渴望越來越迫切，研究表明，借助各類交通運(yùn)輸實體，自動駕駛系統(tǒng)可以實現(xiàn)在增強(qiáng)高速公路安全性、緩解交通擁堵、疏解停車難問題、減少空氣污染等領(lǐng)域的顛覆性改善。自動駕駛技術(shù)的實現(xiàn)意義重大，但自動駕駛技術(shù)從來不是一項單一的技術(shù)，它是眾多技術(shù)的整合，因此在可靠性、安全性方面存在諸多技術(shù)難點，面對復(fù)雜的城市道路環(huán)境，短期內(nèi)很難落地。無人配送可以幫助自動駕駛技術(shù)盡快地落地應(yīng)用，通過在此場景下的運(yùn)行驗證也能夠更好地進(jìn)行技術(shù)層面的迭代升級。

2.1 自動駕駛關(guān)鍵技術(shù)簡述

發(fā)展智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)，有利于實現(xiàn)汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化，提升智能交通水平，保障出行安全，促進(jìn)信息消費，對推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。自動駕駛技術(shù)通過集成人工智能、高精度地圖、環(huán)境感知等技術(shù)工具實現(xiàn)，借助嵌入式車規(guī)級的系統(tǒng)平臺，能夠加速實現(xiàn)自動駕駛技術(shù)規(guī)模化、市場化。

以政府為主導(dǎo)，大力推進(jìn)新能源汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展，是當(dāng)前我國汽車工業(yè)發(fā)展的主要方向。隨著5G、人工智能等技術(shù)的發(fā)展及居民需求水平的提升，智能汽車將在生活中扮演更加重要的角色，相關(guān)市場的巨大空間將進(jìn)一步打開。

自動駕駛技術(shù)“卡脖子”環(huán)節(jié)主要包含傳感器、自動駕駛系統(tǒng)、芯片、操作系統(tǒng)、地圖與定位等。其中自動駕駛系統(tǒng)起到核心“大腦”的作用，需要在車規(guī)級、安全性、高適配性等方面盡快突破。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的最終產(chǎn)品形態(tài)尚未確定，高級別自動駕駛汽車仍處于研發(fā)測試階段，需重點突破系統(tǒng)架構(gòu)、感知決策及控制核心算法、研發(fā)工具鏈三個層面的關(guān)鍵技術(shù)，為解決自動駕駛應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化落地提供支撐(如圖2所示)。隨著自動駕駛技術(shù)的不斷成熟，在兼顧安全性的同時，乘客的舒適度也得到了更好的保障。自動駕駛是重構(gòu)未來出行格局的核心，自動駕駛在出行服務(wù)的應(yīng)用將呈現(xiàn)場景化特點。未來以自動駕駛為核心的出行/物流服務(wù)，將從私家車出行、共享客運(yùn)接駁、貨運(yùn)物流三大應(yīng)用場景出發(fā)，實現(xiàn)漸進(jìn)式落地。

圖2 自動駕駛系統(tǒng)關(guān)鍵算法

2.2 無人配送市場前景廣闊

目前，眾多的傳統(tǒng)主機(jī)廠以及造車新勢力都在加大力度研發(fā)自動駕駛在無人配送領(lǐng)域中的應(yīng)用。由于載客自動駕駛所面臨的安全問題更大，且技術(shù)難點更多，因此低速無人配送車將會是自動駕駛能夠量產(chǎn)落地的優(yōu)先選擇。配送市場規(guī)模正在不斷擴(kuò)大，有報告指出，未來在城市內(nèi)的物流配送需求將會激增，如果仍采用傳統(tǒng)配送方式，將會給交通帶來巨大壓力，造成嚴(yán)重交通堵塞。而采用無人配送車則可以有效分配時間，提高物流效率，進(jìn)而緩解交通擁堵情況，優(yōu)化效率和保證車輛的正常運(yùn)行時間是成功的關(guān)鍵。

以某公司無人配送為例，2020年年初，無人配送在北京順義成功開展試運(yùn)營，并得到了相關(guān)政府部門的大力支持，圍繞順義區(qū)8個社區(qū)及周邊路線持續(xù)配送300天，累計訂單數(shù)超過1萬單，無人車訂單占人車總訂單60%以上，基本實現(xiàn)了區(qū)域常態(tài)化運(yùn)行。2020年9月，區(qū)政府再次創(chuàng)新監(jiān)管方法，公示某公司無人配送測試路線和方案，支持無人配送設(shè)備在指定區(qū)域、指定時間運(yùn)行，為每一輛無人配送車明確了安全責(zé)任人，這一行業(yè)重大突破，為末端即時配送帶來曙光。某公司的無人配送做的就是開放道路的末端物流，就是通過云端中樞的智能調(diào)度進(jìn)行最后三公里的運(yùn)輸。用戶在網(wǎng)上點餐其就可以派車去商場、去餐館取餐，然后通過幾公里到達(dá)小區(qū)或者寫字樓，送到用戶的手里。

3 中汽數(shù)據(jù)自研多場景低速無人車

中汽數(shù)據(jù)(天津)有限公司前期已開展基于自動駕駛系統(tǒng)的智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)攻關(guān)，重點開發(fā)具備數(shù)據(jù)自生能力的自動駕駛關(guān)鍵自主化產(chǎn)品，打造低成本、車規(guī)級、嵌入式自動駕駛系統(tǒng)，以線控底盤車為基礎(chǔ)，應(yīng)用于安防巡邏、售賣、送餐、快遞、配送、接駁、租賃、編隊等多類型特定化場景，實現(xiàn)產(chǎn)品化落地(如圖3所示)。重點涵蓋功能包括自動配送、人臉識別、車牌識別、招手即停、自動售賣、車輛識別、煙霧報警等。面向企業(yè)、高校等推廣自動駕駛研發(fā)平臺，提供模塊化技術(shù)服務(wù)輸出，同時以合作研發(fā)提升技術(shù)能力；進(jìn)一步實現(xiàn)可量產(chǎn)、車規(guī)級自動駕駛軟硬件系統(tǒng)，聯(lián)合主機(jī)廠，推進(jìn)在業(yè)內(nèi)的量產(chǎn)化前裝應(yīng)用；以實踐品質(zhì)打造品牌。最終形成以研發(fā)支撐服務(wù)，以服務(wù)反饋研發(fā)的良性可持續(xù)閉環(huán)系統(tǒng)。

圖3 無人線控車基本架構(gòu)

結(jié)語

短期內(nèi)，無人配送新興產(chǎn)業(yè)未來將以人機(jī)協(xié)作的模式，承擔(dān)在公開道路、低溫、夜間等特定場景的配送任務(wù)，配送人員會逐漸到相對安全的環(huán)境去工作。這一新興產(chǎn)業(yè)將提升城市道路運(yùn)行效率，減少人為因素導(dǎo)致的交通安全事故。未來，無人配送將逐步成型，成為自動駕駛技術(shù)率先落地的示范典型。