無(wú)人機宅配服務(wù)還差哪幾塊拼圖？

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

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

新冠疫情催化 無(wú)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(wú)人機運送領(lǐng)域案例，特別是在醫療和食品配送應用領(lǐng)域。從最早2016年新西蘭達美樂(lè )披薩公司（Domino's Pizza）和無(wú)人機新創(chuàng )公司Flirtey（現在為SkyDrop）合作，推出商用無(wú)人機送貨服務(wù)，成功完成無(wú)人機的第一次披薩外送。

疫情高峰期間，無(wú)接觸運送服務(wù)概念的普及化，更加速無(wú)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(wú)人機載運新冠疫苗等，都是當前熱門(mén)話(huà)題。

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

以Google旗下無(wú)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(guò)商場(chǎng)現有閑置的屋頂空間，零售商可將貨物從販賣(mài)點(diǎn)直接運送到客戶(hù)家中，而收貨方不直接與無(wú)人機交貨，而是無(wú)人機在離地面約7公尺處盤(pán)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(wú)人機飛走后，客戶(hù)可以拿起包裹。


 
圖一 : Google旗下無(wú)人機送貨事業(yè)Wing，可將貨物從販賣(mài)點(diǎn)直接運送到客戶(hù)家中。（source：wing）

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

首先，必須取得法規核準。以臺灣為例，目前對無(wú)人機及其貨物載重若達約25 公斤以上，須先取得檢驗證，之后根據活動(dòng)類(lèi)型，需經(jīng)過(guò)能力審查及活動(dòng)申請等程序。此過(guò)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(shí)際市場(chǎng)需求在眼前，可能提出申請的意愿不高。

而除法規議題之外，仍有幾個(gè)主要因素，成為當前無(wú)人機技術(shù)在物流領(lǐng)域應用的限制。包括在營(yíng)運面的考慮，例如安裝貨物的容器設計，須耐用且容易操作；為降低風(fēng)險須避免人口稠密區，無(wú)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不會(huì )低于傳統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(wú)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(shí)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(gè)無(wú)人機送貨中心，用戶(hù)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(xiàn)采購Walmart商品，然后支付10美元的訂單運費，DroneUp無(wú)人機將在30分鐘內，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施來(lái)營(yíng)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置成集貨站。這讓零售商可將貨物直接從販賣(mài)點(diǎn)，將壽司、珍珠奶茶、冰沙等產(chǎn)品運送到客戶(hù)家中，短短六周內，Wing的無(wú)人機已經(jīng)完成2,500次送貨服務(wù)。

在安裝貨物的容器設計上，Wing用來(lái)載運商品的是一只定型化的容器，設計上防水且符合空氣動(dòng)力學(xué)，但尺寸最大只可裝進(jìn)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(jìn)中 續航力是發(fā)展瓶頸
載貨無(wú)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(lái)評估載貨無(wú)人機能否順利被導入市場(chǎng)應用的基礎。

其中續航力仍然是載貨無(wú)人機或檢測無(wú)人機應用中，較難突破的困境，因此充電站將是不可或缺的基礎設施。

以Wing輕型送貨無(wú)人機為例，為全電力系統驅動(dòng)，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(wú)人機鋰電池能量密度約為160Wh/kg，最高可飛行時(shí)間約落在15到20分鐘，若要酬載大型貨物，其續航力甚至可能降低。若增加電池尺寸或數量，便會(huì )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(wú)人機供應動(dòng)力。（source：工研院）

顯然無(wú)人機若使用純電池系統作為動(dòng)力來(lái)源，就得受限于電池的能量密度無(wú)法快速成長(cháng)的瓶頸。以特斯拉Model 3為例，該車(chē)款使用松下的鋰電池，其能量密度為260 Wh/kg，而根據松下預估未來(lái)五年內，可將能量密度提高20%。但對無(wú)人機來(lái)說(shuō)，電池的能量密度需要提高到400 Wh/kg以上，才能實(shí)現可行的商業(yè)電動(dòng)飛行的目標，可能緩不濟急。

雖然電池能量密度的成長(cháng)緩慢，但近年來(lái)高漲的環(huán)保意識，使得燃料電池無(wú)人機開(kāi)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(wú)人機長(cháng)時(shí)間執行任務(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(wú)人機，成功完成 2 個(gè)小時(shí)的飛行紀錄。

看好燃料電池發(fā)展前景，長(cháng)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(wú)人直升機上，透過(guò)遠程遙控無(wú)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(shí)現無(wú)人機貨物運送服務(wù)，導入無(wú)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(lái)開(kāi)放無(wú)人機在有限空域做各種用途的飛行，勢必得建立類(lèi)似有人機的回報監視技術(shù)，以監視及管理無(wú)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(shí)施美國UTM及歐盟U-Space，以建構有效的城市空域結構來(lái)管理城市空域。

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

另外4個(gè)要件為：無(wú)人機Remote ID、通訊方式與涵蓋范圍、相關(guān)法規、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、規范及法規認證等作業(yè)挑戰。

在無(wú)人機Remote ID方面，來(lái)辨識無(wú)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(wú)人機新法規。從2023年起，所有無(wú)人機都得有 Remote ID 來(lái)辨識身份，否則不得起飛；通訊方式及涵蓋范圍，則是指透過(guò)網(wǎng)絡(luò )（Internet）連接，或是短距離的藍牙或Wi-Fi 等。

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

結語(yǔ)
無(wú)人機運送服務(wù)仍存在法規、技術(shù)和經(jīng)濟可行性的問(wèn)題，牽涉的層面相當多，要達到一定可靠度的無(wú)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(wú)人機開(kāi)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(jìn)行無(wú)人機送貨服務(wù)的各種試驗，希望透過(guò)導入無(wú)人機服務(wù)，來(lái)擴大其市場(chǎng)占有率?？梢灶A期未來(lái)將有更多物流商及零售商結合無(wú)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。