貨物運(yùn)送無人機(jī)（Delivery Drone），顧名思義是一種用來運(yùn)送貨物的無人機(jī)。當(dāng)亞馬遜（Amazon）前執(zhí)行長Jeff Bezos 在2013年宣布，Amazon將投入資本，研發(fā)如何在未來4～5年內(nèi)完成無人機(jī)商品運(yùn)送，掀起各界探討無人機(jī)運(yùn)送貨物的熱潮。

但伴隨而來的，是對無人機(jī)運(yùn)送產(chǎn)生的挑戰(zhàn)，以及對于運(yùn)送的安全、保安和監(jiān)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 無接觸運(yùn)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人機(jī)運(yùn)送領(lǐng)域案例，特別是在醫(yī)療和食品配送應(yīng)用領(lǐng)域。從最早2016年新西蘭達(dá)美樂披薩公司（Domino's Pizza）和無人機(jī)新創(chuàng)公司Flirtey（現(xiàn)在為SkyDrop）合作，推出商用無人機(jī)送貨服務(wù)，成功完成無人機(jī)的第一次披薩外送。

疫情高峰期間，無接觸運(yùn)送服務(wù)概念的普及化，更加速無人機(jī)運(yùn)送發(fā)展速度，包括如何替居家隔離患者提供藥品及食物，如何利用無人機(jī)載運(yùn)新冠疫苗等，都是當(dāng)前熱門話題。

從消費(fèi)者角度而言，顯然社會大眾對無人機(jī)運(yùn)送的疑慮，或許隨著技術(shù)漸趨成熟，以及大環(huán)境應(yīng)用的改變，其接受度也越來越高。而無人機(jī)交貨方式（與顧客的互動方式），是目前用來評估無人機(jī)能否順利導(dǎo)入運(yùn)送，進(jìn)行商品交付可行性的重要指標(biāo)。

以Google旗下無人機(jī)送貨事業(yè)Wing，與澳洲零售與地產(chǎn)商Vicinity Centers合作為例，透過商場現(xiàn)有閑置的屋頂空間，零售商可將貨物從販賣點(diǎn)直接運(yùn)送到客戶家中，而收貨方不直接與無人機(jī)交貨，而是無人機(jī)在離地面約7公尺處盤旋，利用系繩將包裹緩慢下降到地面，包裹到達(dá)地面后，將貨物從系繩中釋放，當(dāng)無人機(jī)飛走后，客戶可以拿起包裹。


 
圖一 : Google旗下無人機(jī)送貨事業(yè)Wing，可將貨物從販賣點(diǎn)直接運(yùn)送到客戶家中。（source：wing）

無人機(jī)貨運(yùn)要落地商用 仍存在許多挑戰(zhàn)與條件
姑且先不論消費(fèi)者對載貨無人機(jī)的接受度如何，服務(wù)商要真正讓無人機(jī)貨物運(yùn)送落地，仍有許多條件需滿足及挑戰(zhàn)須被克服。

首先，必須取得法規(guī)核準(zhǔn)。以臺灣為例，目前對無人機(jī)及其貨物載重若達(dá)約25 公斤以上，須先取得檢驗(yàn)證，之后根據(jù)活動類型，需經(jīng)過能力審查及活動申請等程序。此過程可能需耗費(fèi)將近半年以上，且尚有核準(zhǔn)及許可的有效期限，若非有實(shí)際市場需求在眼前，可能提出申請的意愿不高。

而除法規(guī)議題之外，仍有幾個(gè)主要因素，成為當(dāng)前無人機(jī)技術(shù)在物流領(lǐng)域應(yīng)用的限制。包括在營運(yùn)面的考慮，例如安裝貨物的容器設(shè)計(jì)，須耐用且容易操作；為降低風(fēng)險(xiǎn)須避免人口稠密區(qū)，無人機(jī)碰撞或墜機(jī)的可能性，以及貨物或文件損毀成本，所支付的保險(xiǎn)成本應(yīng)不會低于傳統(tǒng)貨物運(yùn)送的保險(xiǎn)金額；另外，就零售商而言，還須克服可能需無人機(jī)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(fèi)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)無人機(jī)送貨中心，用戶在DroneUp網(wǎng)站上輸入收貨地址，如果地址位于送貨中心附近，就可在線采購Walmart商品，然后支付10美元的訂單運(yùn)費(fèi)，DroneUp無人機(jī)將在30分鐘內(nèi)，以空投方式交付商品。

但為擴(kuò)大服務(wù)，就代表需有更多的倉儲配送中心設(shè)施來營運(yùn)。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(shè)置成集貨站。這讓零售商可將貨物直接從販賣點(diǎn)，將壽司、珍珠奶茶、冰沙等產(chǎn)品運(yùn)送到客戶家中，短短六周內(nèi)，Wing的無人機(jī)已經(jīng)完成2,500次送貨服務(wù)。

在安裝貨物的容器設(shè)計(jì)上，Wing用來載運(yùn)商品的是一只定型化的容器，設(shè)計(jì)上防水且符合空氣動力學(xué)，但尺寸最大只可裝進(jìn)一只烤雞，且最重只能載運(yùn)1.2公斤以下商品。

技術(shù)成熟度緩慢推進(jìn)中 續(xù)航力是發(fā)展瓶頸
載貨無人機(jī)的技術(shù)成熟度（Technology Readiness），包括速度、耐力、距離和有效載荷，都是用來評估載貨無人機(jī)能否順利被導(dǎo)入市場應(yīng)用的基礎(chǔ)。

其中續(xù)航力仍然是載貨無人機(jī)或檢測無人機(jī)應(yīng)用中，較難突破的困境，因此充電站將是不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施。

以Wing輕型送貨無人機(jī)為例，為全電力系統(tǒng)驅(qū)動，然受限于電池電力，最遠(yuǎn)航行距離只達(dá)6英哩（約9.6公里）。

目前無人機(jī)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(xù)航力甚至可能降低。若增加電池尺寸或數(shù)量，便會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，為無人機(jī)供應(yīng)動力。（source：工研院）

顯然無人機(jī)若使用純電池系統(tǒng)作為動力來源，就得受限于電池的能量密度無法快速成長的瓶頸。以特斯拉Model 3為例，該車款使用松下的鋰電池，其能量密度為260 Wh/kg，而根據(jù)松下預(yù)估未來五年內(nèi)，可將能量密度提高20%。但對無人機(jī)來說，電池的能量密度需要提高到400 Wh/kg以上，才能實(shí)現(xiàn)可行的商業(yè)電動飛行的目標(biāo)，可能緩不濟(jì)急。

雖然電池能量密度的成長緩慢，但近年來高漲的環(huán)保意識，使得燃料電池?zé)o人機(jī)開始受到關(guān)注，尤其氫燃料電池具備高能量密度優(yōu)勢，能提供無人機(jī)長時(shí)間執(zhí)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）的氫能無人機(jī)，成功完成 2 個(gè)小時(shí)的飛行紀(jì)錄。

看好燃料電池發(fā)展前景，長期投入相關(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人直升機(jī)上，透過遠(yuǎn)程遙控?zé)o人直升機(jī)，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(xiàn)無人機(jī)貨物運(yùn)送服務(wù)，導(dǎo)入無人駕駛交通管理（Unmanned Traffic Management；UTM）之必要性，亦不容小覷。因?yàn)槿绻磥黹_放無人機(jī)在有限空域做各種用途的飛行，勢必得建立類似有人機(jī)的回報(bào)監(jiān)視技術(shù)，以監(jiān)視及管理無人機(jī)飛行，才能達(dá)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(gòu)有效的城市空域結(jié)構(gòu)來管理城市空域。

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

另外4個(gè)要件為：無人機(jī)Remote ID、通訊方式與涵蓋范圍、相關(guān)法規(guī)、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(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范及法規(guī)認(rèn)證等作業(yè)挑戰(zhàn)。

在無人機(jī)Remote ID方面，來辨識無人機(jī)的身分及位置信息，日前美國聯(lián)邦航空總署（FAA）已發(fā)布了無人機(jī)新法規(guī)。從2023年起，所有無人機(jī)都得有 Remote ID 來辨識身份，否則不得起飛；通訊方式及涵蓋范圍，則是指透過網(wǎng)絡(luò)（Internet）連接，或是短距離的藍(lán)牙或Wi-Fi 等。

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

結(jié)語
無人機(jī)運(yùn)送服務(wù)仍存在法規(guī)、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性的問題，牽涉的層面相當(dāng)多，要達(dá)到一定可靠度的無人機(jī)運(yùn)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，將無人機(jī)開發(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)行無人機(jī)送貨服務(wù)的各種試驗(yàn)，希望透過導(dǎo)入無人機(jī)服務(wù)，來擴(kuò)大其市場占有率。可以預(yù)期未來將有更多物流商及零售商結(jié)合無人機(jī)運(yùn)送服務(wù)業(yè)者，推出更多意想不到的運(yùn)送服務(wù)及體驗(yàn)。