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无人机要进入商用市场还差了哪一脚?
供应链成熟 应用渐广
[作者 丘燕]   2021年05月28日 星期五 浏览人次: [1635]

无人机体积小,再加上可搭载配备模组相当多元,其应用特色在於能取代人执行3D (dirty, dull and dangerous)任务,除提升执行效率外,更重要的可降低操作人员风险,因此具备拓展各种应用市场优势。


随着无人机技术越趋成熟,其可应用面也越来越广,从最熟悉的个人娱乐或商业拍摄,到近年来兴起的智慧农业,透过导入无人机运用在农业植保,不仅解决农业人力不足问题,也可同时搜集农田大数据,让施肥与农药喷洒更精准,提高农业产能。


具备拓展多元市场优势

此外,无人机具备的高机动性及易操作性等优点,已逐渐应用到工程检测及搜索救援任务领域,希冀未来能取代传统需仰赖人员检测及前进灾区救难,以降低人员风险。此外利用无人机进行车流量管理也是一项热门应用领域,警政署於今年春节期间,派遣无人机即时监控交通热点的路况。


过去在路段壅塞区域会使用路侧设备车辆侦测器及即时影像拍摄资料,判别壅塞状况,若使用无人机空拍车流可突破拍摄视角限制,也就是从空中视角进行监控,涵盖范围可以更广,对於感兴趣的物体可进行跟踪。


除此之外,利用AI对搜集的影像,对车辆轨迹、车速等进行深度分析,来分析特定情况下的驾驶人行为及物体行为,避免交通事故及缓解壅塞路段。不仅如此,区间物流服务可??在不久的将来可??实现。


无人机涵盖庞大产业价值链


图一 : 无人机的系统与关键零组件
图一 : 无人机的系统与关键零组件

无人机涵盖的产业价值链相当广,换句话说,生产一台无人机所涵盖的产业价值链范围,几??等同於生产一台智慧手机。以系统及关键零组件需求而言,简单硬、软体的上游研发及制造可分为以下几部分:


首先是机体结构,也就是无人机的机架机身,包括材料及加工;其次是动力系统,可分为燃油驱动或电力驱动,若是使用电力驱动,目前多采锂电池,燃料电池的技术尚未成熟,但市场应用对无人机的续航力要求高,因此电力系统的电源技术,将是未来重点发展方向。


另外飞控系统,为整个无人机控制的核心系统,用来操控以保证正常飞行或悬停,包括晶片、GPS、陀螺仪等;其他关键技术包括导航系统、图传系统、通信系统(如天线)、遥控系统,及依任务不同所需的各种辅助设备系统,如云台、轻型高画素相机等。


无人机产业价值链除上游研发及制造外,还包括无人机操控培训、营运服务业务、一体化应用服务等销售及服务价值。从全球无人机市场趋势显示,尚不论无人机军用市场(最大销售市场),消费型无人机市场(用於个人休闲娱乐),受惠於技术成熟成本降低,销售价格得以下降,销售数量持续攀升。


不容忽视的是商用无人机的发展潜力,根据Tractica在2020年初预测,数量较少但价格较高的商用型无人机,将会快速成长,预计在2021-2022年可以超越消费型无人机,现在看来商用无人机的销售量可??比原先预期的高,因从去年中旬爆发的COVID-19,引起许多行业对无人机的兴趣,许多无人机公司开始与当地政府合作,在封锁期间进行卫生、医疗资源补给及管控,将加速商用无人机推广应用到更多领域。


商业无人机的瓶颈:安全性仍存疑


图二 : Amazon的「Prime Air」无人机送货服务(source: Amazon)
图二 : Amazon的「Prime Air」无人机送货服务(source: Amazon)

实务上,商业无人机要能顺利推广运用,目前仍有许多需克服的困难,包括监管、技术及资本。在物流应用部分,由於无人机物流服务的安全性一直受到存疑,「门前投递」的无人机快递无法如预期般快速普及化。


最早取得美国联邦航空总署(Federal Aviation Administration,FAA)核准的Alphabet 的无人机子公司 Wing,顺利在2019年送出第一趟货物,但载送货品重量不可超过 1.3 公斤,只获准在少数维吉尼亚州的城市进行小包裹送货,此外该台无人机抵达目的地後不会降落,而是盘旋在目的地半空,由绳索垂降包裹。


虽然无法做到门前投递,对老牌物流商如UPS来说,已经具备成熟的陆运配送网路,仍可利用无人机在其物流中心和分拣中心传递包裹,再由卡车送到客户手里。但从整条物流链来说,效率最低且成本最高的部分就在最後一英里送货到府,从这一个角度而言,反倒给了非传统物流服务商的一个大商机,这也是网路零售商Amazon积极投资自动化物流技术的主因,目前已拥有许多无人机技术专利。


Amazon的陆运配送网路密集度远不如传统物流服务商,渴??透过自动化物流技术的突破,领先在最後一哩路配送服务上。「Prime Air」无人机送货服务,早在2016年就首度测试完成无人机宅配任务,亦於2019年获得FAA核准,但Prime Air仅能飞行 24 公里,承载 5 磅(约 2.26 公斤)重货物。


安全监管限制 影响服务商的获利能力

但要实现无人机物流服务的商业模式,最终须回到成本效益分析问题。安全监管牵涉到载重及飞行高度限制,直接影响服务商的获利能力。当前在台湾民航局订立遥控无人机专章及相关法规命令中,对於要使用无人机进行物流活动相关监管包括只有农喷活动及紧急事故得申请无人机投掷动作,且逾 25 公斤的无人机则要通过实机检验和注册发照,再加上规定高度限制及指定范围内飞行等。


以台湾来说,若要使用无人机运送山区包裹及邮件,据估计承载重量至少要达到30公斤以上才符合效益,此外无人机运送邮件,是考量可用降低山区道路因天然灾害造成土石崩塌时,须仰赖人力涉险挺进灾区的风险。


中华邮政曾在2018年成功验证偏乡平坦地形地无人机物流测试,载运五公斤以下内装茶叶与咖啡的包裹,从台南市左镇晨曦山庄飞往左镇邮局,成功验证在较为已能顺利开展服务,又在2019年测试无人机克服山区地形高低海拔落差问题,成功完成阿里山运送血清邮件的测试。



图三 : 中华邮政曾在2018年成功验证偏乡平坦地形地无人机物流测试,载运五公斤以下内装茶叶与咖啡的包裹。(source:交通部邮电司)
图三 : 中华邮政曾在2018年成功验证偏乡平坦地形地无人机物流测试,载运五公斤以下内装茶叶与咖啡的包裹。(source:交通部邮电司)

但不是每个测试都能如此顺利,今年4月交通部测试无人机跨海离岛包裹运送任务,共有5架无人机叁加测试,从东港载运邮件(机体重量加包裹重量不超过25公斤限制)直飞小琉球,测试结果只有两架可顺利完成运送任务,且其一虽完成任务,但过程中一度失去控制,所幸最後顺利返航完成任务。


无人机运送牵涉相当多技术,航行过程中需闪避飞行物体、升空及降落的路径清空、降落地点标示,以及天气及地形变化等,目前案例都仍处於测试阶段,显然在无人机快地被广泛运用前,仍有许多瓶颈尚待克服。即使日前工研院与屏东枋寮农会合作测试无人机运送芒果案例,已能承载40公斤,但要能说服监管单位放宽标准,恐怕还需一段时间。


应付不同服务模式,仍有许多技术瓶颈待克服

无人机的多元类型,搭配不同配备技术模组,得以拓展其应用领域,但随服务或使用情境的变化,对无人机关键技术及操作能力之要求亦不相同,因而需研发不同商业服务模式下的解决方案,例如如何提高电力续航力,让物流运送更便利、在严峻天气环境中,如何提高其抗风能力,或者如何在无风环境下提高悬停时间。


在影像方面,如何提高即时影像传输距离、品质及速度,其他还包括自动飞行路线规划及远端导航遥控技术。与安全息息相关的避障系统,已是无人机的必要配备,於各类案场执行无人机,有不同的避障需求,如何精确测距范围及有效的避障速度等。可想见为应付不同服务模式,当前仍有许多技术瓶颈待克服,各种无人机技术应用都需软硬体整合和安全措施,但不可否认地,无人机未来的应用市场,已经让人充满想像。


**刊头图(source:Alexandr Podvalny from Pexels)


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