Дрон -доставщик — это беспилотный летательный аппарат (БПЛА), используемый для перевозки посылок, включающих медикаменты, продукты питания или другие товары. Учитывая их потенциал спасения жизней, варианты использования предметов медицинского назначения, в частности, стали наиболее широко апробированным типом доставки дронами: испытания и пилотные проекты прошли в десятках стран, таких как Австралия, [2] Канада, [3] Ботсвана, [3 ] 4] Гана, Уганда, [5] Великобритания, [6] США [7] и другие (см. ниже). Дроны-доставщики обычно являются автономными и электрическими , а иногда также работают в составе парка.
В настоящее время дроны также тестируются в Дубае и Индии для перевозки персонала в виде воздушных такси. [8]
Дроны можно использовать для перевозки медицинских продуктов, таких как препараты крови , вакцины , фармацевтические препараты и медицинские образцы. [9] Медицинские товары могут доставляться в отдаленные или недоступные по другим причинам регионы и обратно, в отличие от грузовиков или мотоциклов. [10] Доставка медицинских дронов спасла жизни во время экстренной доставки крови в Руанде и оказания помощи после урагана в Пуэрто-Рико . [11]
Во время пандемии COVID-19 дроны осуществляли медицинскую доставку средств индивидуальной защиты и тестов на COVID-19 в США [12] , Израиль [13] и Гану . [14] [15] В сотрудничестве с Министерством здравоохранения Ганы дроны Zipline доставили тысячи флаконов с вакциной против COVID-19 в Гану в 2020 и 2021 годах. [16] [17] Университет Британской Колумбии (UBC) сделал это . выбрала Drone Delivery Canada Corp для участия в программе UBC « Инициатива по транспортировке дронами в удаленные сообщества ». Это решение будет использоваться для перевозки различных грузов в пользу коренной нации Стеллатен , расположенной в районе озера Фрейзер в центральной части Северной Британской Колумбии .
Ирландский стартап по доставке дронами Manna был готов начать поставки, когда в марте 2020 года началась пандемия COVID-19. Компания быстро реструктуризировалась, чтобы начать осуществлять необходимые поставки рецептурных лекарств и продуктов питания изолированным жителям деревни Маниголл , родового дома Барака Обамы. . Национальная служба здравоохранения Ирландии, HSE , определила Манну как услугу первой необходимости, и компании потребовалась неделя, чтобы перейти от первоначального плана доставки еды к доставке основных медицинских товаров. [18]
В 2021 году дроны Skyports использовались для перевозки комплектов Covid-19 из Малла, Клахан-Сейла и Лохгилпхеда в больницу Лорн и Айлендс в Обане, которая была описана как первая в Великобритании. [19]
В августе 2022 года больница Святой Марии на острове Уайт была выбрана для участия в пилотной схеме получения лекарств, доставляемых дронами-доставщиками, при этом поставки доставлялись самолетом из аптеки NHS Trust Портсмутского университета на материке. [20]
Дроны были предложены в качестве решения для быстрой доставки готовых блюд, таких как пицца, тако и замороженные напитки.
Foodpanda опробовала доставку еды в Сингапуре с помощью мультироторных дронов от ST Engineering [21] и в Пакистане с помощью дронов вертикального взлета и посадки от Woot Tech. [22] Ранние прототипы дронов для доставки еды включают демонстрацию Tacocopter от Star Simpson , которая представляла собой концепцию доставки тако с использованием приложения для смартфона для заказа тако, доставляемого дронами, в районе Сан-Франциско . [23] Обнаружение того, что оно не существовало как система доставки или приложение, привело к тому, что его назвали мистификацией. [23] [24] [25] Похожая концепция под названием «бомбардировщик буррито» была испытана в 2012 году. [26]
Доставка дронами Manna с октября успешно доставляет заказы из Tesco, местных кафе и книжных магазинов, а также еду на вынос через Just Eat в городе Оранмор в графстве Голуэй и оказалась настолько популярной, что 35 процентов из примерно 3000 домов в Зона доставки попробовала эту услугу. [26]
С 2022 года Flytrex доставила с помощью дронов более 55 тысяч заказов в три города Северной Каролины и Техаса, включая кофе Starbucks, Walmart, Chick-fil-A, пиццу Papa John's и другие. Через 12 месяцев с момента запуска услуги компания сообщила, что более 70% домохозяйств в зоне обслуживания воспользовались этой услугой хотя бы один раз, достигнув показателя удержания более 42%.
Различные почтовые компании из Австралии, Швейцарии, Германии, Сингапура и Великобритании [27] провели различные испытания дронов, проверяя осуществимость и прибыльность услуг беспилотных дронов-доставщиков. [28] USPS тестирует системы доставки [ 29] с помощью дронов HorseFly.
Судоходная линия Maersk и порт Роттердама экспериментировали с использованием дронов для пополнения запасов морских судов вместо отправки небольших лодок. [18]
В феврале 2014 года премьер-министр и министр по делам кабинета министров Объединенных Арабских Эмиратов (ОАЭ) объявили, что ОАЭ планируют запустить парк БПЛА для гражданских целей. [30] Планировалось, что БПЛА будут использовать системы распознавания отпечатков пальцев и глаз для доставки официальных документов, таких как паспорта, удостоверения личности и лицензии, а также для оказания экстренной помощи при авариях. Прототип четырехроторного БПЛА с батарейным питанием диаметром около полуметра был представлен в Дубае . [31]
В США первоначальные попытки коммерческого использования БПЛА были заблокированы постановлением ФАУ , но позже были разрешены. В июне 2014 года ФАУ опубликовало документ, в котором перечислялись виды деятельности, не разрешенные его правилами, включая коммерческое использование, которое, по заявлению организации, включало «доставку посылок людям за определенную плату» или предлагалось как часть «покупки или другого предложения». [32] Агентство выдало многим организациям отказы от менее ограничительного коммерческого использования, но каждая должна была подать заявку индивидуально. В августе 2016 года ФАУ приняло правила Части 107 [33] , которые разрешали ограниченное коммерческое использование по праву. Работа дронов в соответствии с этими правилами ограничена прямой видимостью пилота и не разрешена над людьми, а это означает, что многие приложения, такие как доставка в населенные пункты, по-прежнему требуют отказа. Они также требуют, чтобы БПЛА весили менее 55 фунтов (25 кг), летали на высоту не более 400 футов (120 м) со скоростью не более 100 миль в час (160 км/ч) и эксплуатировались только во время в дневное время, и что операторы дронов также должны иметь право на получение летных сертификатов и быть не моложе 16 лет. [34] В 2019 году ФАУ начало сертифицировать компании по доставке дронами в соответствии с правилами обычных чартерных авиакомпаний, Часть 135, с некоторыми приспособлениями для дронов (например, отсутствие необходимости носить на борту руководство пилота). Готовясь к увеличению объемов движения дронов, ФАУ в декабре 2020 года завершило разработку правила удаленной идентификации , предоставив производителям 18 месяцев, а операторам 30 месяцев на соблюдение требований о передаче самоидентификации за пределами обозначенных зон. В то же время ФАУ добавило в Часть 107 правило «Операции над людьми и в ночное время». Для операций в ночное время требуются фонари для предотвращения столкновений и дополнительная подготовка пилотов. Для полетов над людьми или движущимися транспортными средствами дроны подразделяются на четыре категории в зависимости от возможности нанесения вреда людям, при этом наименее ограниченная категория имеет полный сертификат летной годности Части 21. [35]
Концепция доставки дронами стала популярной благодаря Amazon Prime Air — основателю Amazon.com Джеффу Безосу в декабре 2013 года было объявлено, что Amazon планирует быструю доставку легких коммерческих продуктов с использованием БПЛА. Пресс-релиз Amazon был встречен со скептицизмом, с предполагаемыми препятствиями, включая одобрение федеральных и государственных регулирующих органов, общественную безопасность, надежность, личную конфиденциальность, обучение и сертификацию операторов, безопасность (хакерство), кражу полезной нагрузки и логистические проблемы. [36]
В декабре 2013 года в рамках исследовательского проекта DHL , дочерней компании Deutsche Post AG , с помощью прототипа микродрона Parcelcopter было доставлено около килограмма медикаментов, что вызвало предположения, что оказание помощи при стихийных бедствиях может стать первой отраслью, в которой компания будет использовать эту технологию. [37] [38]
В августе 2014 года Google сообщила, что уже два года тестирует БПЛА в Австралии . Программа Google X , известная как « Project Wing », объявила о своей цели по созданию дронов, которые смогут доставлять товары, продаваемые через электронную коммерцию. [39]
В феврале 2015 года базирующийся в Ханчжоу поставщик электронной коммерции Ali Baba в партнерстве с Shanghai YTO Express запустил услугу доставки чая 450 клиентам в некоторых городах Китая. [40]
В 2015 году израильский стартап Flytrex заключил партнерское соглашение с AHA, [41] крупнейшим сайтом электронной коммерции Исландии , и вместе они запустили маршрут доставки дронами, который продемонстрировал сокращение времени доставки с 30 минут до менее чем 5 минут. [42] [43]
В марте 2016 года компания Flirtey провела первую полностью автономную доставку дронами, одобренную ФАУ, в городских условиях США [44].
Результатом партнерства между 7-Eleven и Flirtey стала первая одобренная Федеральным управлением гражданской авиации доставка замороженного Slurpee к месту жительства в США в июле 2016 года . [45] В следующем месяце компания заключила партнерское соглашение с Domino's в Новой Зеландии, чтобы запустить первую коммерческую службу доставки дронами. [46] [47]
В Китае JD.com разрабатывает возможности доставки дронами. По состоянию на июнь 2017 года компания JD.com тестировала семь различных типов дронов-доставщиков в четырех провинциях Китая (Пекин, Сычуань, Шэньси и Цзянсу). Дроны способны доставлять посылки весом от 5 до 30 кг (от 11 до 66 фунтов) на скорости до 100 км/ч (62 мили в час). Дроны летают по фиксированным маршрутам от складов до специальных посадочных площадок, где один из 300 000 местных подрядчиков JD.com затем доставляет посылки к порогам клиентов в сельских деревнях. Гигант электронной коммерции также работает над дроном-доставщиком массой 1 метрическую тонну (1000 кг), который будет испытан в провинции Шэньси. [48]
В январе 2018 года компания Boeing представила прототип грузового дрона с полезной нагрузкой до 500 фунтов (227 кг) — электрический летающий испытательный стенд, завершивший летные испытания в научно-исследовательском центре Boeing Research & Technology в Миссури . [49]
В 2016 году Zipline начала сотрудничество с правительством Руанды по строительству и эксплуатации медицинского распределительного центра в Муханге . [50] Руанда имеет гористую географию, плохие дорожные условия и продолжительный сезон дождей, что делает систему доставки по воздуху более экономически эффективной и своевременной, чем традиционная автомобильная доставка. [51] По состоянию на май 2018 г. с помощью дронов было доставлено более 7 тыс. единиц крови. [52] К октябрю 2020 года Zipline осуществила более 70 000 медицинских доставок с помощью дронов и расширила свою деятельность на территории Руанды и Ганы. [53]
Их дроны представляют собой небольшие электрические самолеты с неподвижным крылом, [54] позволяющие им летать быстро и на большие расстояния (до 180 км туда и обратно на одной зарядке) в любую погоду, наблюдаемую в Руанде. Дроны Zipline используют вспомогательный взлет для входа в полет, а для приземления они используют мехатронную систему восстановления на основе аэрофинишера .
Во время доставки дрон Zipline не приземляется, а вместо этого опускается на небольшую высоту и сбрасывает посылку на землю, замедляясь воздушным тормозом , похожим на парашют .
В 2020 году Zipline начала поставки между учреждениями Novant Health в Каннаполисе и Хантерсвилле, Северная Каролина . [18]
Компания Wing , созданная Google X, начала коммерческие поставки в Кристиансбурге, штат Вирджиния , в октябре 2019 года. [55] Она перевозит посылки весом до трех фунтов, используя привязь для последней доставки. [56] По состоянию на апрель 2020 года грузоотправителями были ограничены FedEx, Walgreens, Sugar Magnolia, Mockingbird Café и Brugh Coffee. [57] В апреле 2019 года компания Wing получила сертификат авиаперевозчика FAA Part 135, который позволял ей взимать плату за перевозку сторонних грузов и выполнять полеты вне зоны прямой видимости пилота. [58] Он также доставил более тысячи обедов студентам и сотрудникам Технологического института штата Вирджиния в рамках тестовой программы осенью 2016 года. [59]
Wing также работает в Канберре , Логане, Квинсленде и Хельсинки . [57]
Wing объявила, что с момента запуска пробных услуг в сентябре 2019 года осуществила около 100 000 поставок дронами в августе 2021 года. [60] Wing использует две модели самолетов. Первый оснащен 12 двигателями ховеринга и двумя круизными двигателями, что является более быстрым из двух летательных аппаратов, а второй вариант имеет четыре круизных двигателя и немного более длинное крыло. Сочетание двигателей зависания и круизного двигателя обеспечивает самолету большую маневренность и скорость для навигации в городских условиях. [60]
По состоянию на май 2020 года UPS осуществила более 3700 платных доставок дронами в соответствии с правилами Части 107 [61] в больницу WakeMed в Роли, Северная Каролина . [62] В мае 2020 года [63] UPS начала принимать рецепты с помощью дрона Matternet M2 в соответствии с правилами части 107 [61] примерно в полумиле от CVS до центрального пункта в The Villages, Флорида , откуда сотрудник UPS добирается до дома. доставка гольф-каром. [18]
В 2020 году UPS также начала доставку дронами между центральным кампусом баптистского медицинского центра Уэйк Форест в Уинстон-Сейлеме и другими учреждениями системы здравоохранения. [64] Еще одна служба доставки открылась для UC San Diego Health . [61]
В июне 2019 года UPS Flight Forward получила сертификат авиаперевозчика Части 135 от ФАУ, разрешающий полеты на большие расстояния и в ночное время. [61]
Компания Manna, основанная в 2019 году, управляет парком дронов-доставщиков в Ирландии. Manna была первой компанией в Европе, получившей общеевропейскую лицензию на коммерческие поставки дронов. [65] Их дрон несет 3,5 кг (~ 8 фунтов) и ~30 000 см 3 [ нужна ссылка ] . Благодаря коммерческому партнерству с Tesco, Unilever, Coca-Cola, Samsung и местными поставщиками аптек, еды на вынос, кофе, выпечки, книг и хозяйственных магазинов, Manna по состоянию на март 2022 года выполнила более 100 000 рейсов по доставке .
Сеть Swoop Aero доставляет предметы медицинского назначения более чем 650 000 человек в округах Нсандже и Чиквава на юге Малави. [66]
Дроны Swoop могут совершать полеты туда и обратно на расстояние около 260 километров (160 миль) и нести максимальный вес 18 кг, [67] что соответствует 10 тестовым наборам или до 50 флаконам крови. Дроны имеют размах крыльев 2,4 м (около 8 футов) и должны летать на высоте менее 122 м (около 400 футов), чтобы гарантировать, что они не столкнутся с пилотируемыми самолетами. [68]
В 2024 году компания DJI выпустила DJI DeliveryHub [69] и DJI FlyCart 30. Имея максимальную грузоподъемность 30 кг в режиме с двумя батареями и 40 кг в режиме с одной батареей, он представляет собой грозного тяжеловеса в индустрии дронов. Дрон может похвастаться впечатляющей дальностью полета в 28 км без какой-либо полезной нагрузки и сохраняет похвальную дальность полета в 16 км даже при работе с полной полезной нагрузкой.
В области научных исследований было предпринято несколько усилий, направленных на развитие технологий доставки дронами. Эти научные инициативы были сосредоточены не только на технических аспектах технологии дронов, но также углубились в логистические и оперативные проблемы, связанные с доставкой дронов, такие как планирование маршрута. [70]
Наркокартели использовали БПЛА для перевозки контрабанды, иногда используя БПЛА с GPS-наведением. [71]
В 2013 и 2015 годах БПЛА были замечены как минимум четыре раза, доставляя предметы в тюрьмы в США, а также четыре отдельных, но похожих инцидента произошли в Ирландии, Великобритании, Австралии и Канаде. Хотя это и не популярный способ контрабанды предметов в тюрьмы, сотрудники исправительных учреждений заявляют, что некоторые люди начинают экспериментировать с БПЛА. [72]
В ноябре 2013 года четыре человека в Моргане, штат Джорджия , были арестованы по подозрению в попытке пронести контрабанду в тюрьму штата Калхун с помощью гексакоптера. [73] [74]
В июне 2014 года квадрокоптер врезался во двор для прогулок тюрьмы Уитфилд в Дублине. [75] [76] [77] Квадрокоптер столкнулся с проводами, предназначенными для предотвращения приземления вертолетов, чтобы помочь спастись, в результате чего он разбился. [75] [76] [77] Пакет с наркотиками висел на квадрокоптере и был конфискован заключенными до того, как сотрудники тюрьмы смогли добраться до него. [75] [76] [77]
В период с 2014 по 2015 год в две тюрьмы в Южной Каролине такие предметы, как наркотики и сотовые телефоны, были доставлены в этот район с помощью БПЛА, и власти одной тюрьмы не знали, сколько доставок было успешным, прежде чем привлекли внимание властей. [72]
Конфигурация дрона-доставщика обычно определяется вариантом использования того, что доставляется, и куда это должно быть доставлено.
Распространенной конфигурацией является мультикоптер , например квадрокоптер или октокоптер, который представляет собой дрон с горизонтально расположенными пропеллерами. Другая распространенная конфигурация - конструкция с неподвижным крылом . Мультироторная конструкция обеспечивает мощность для подъема дрона и полезной нагрузки, резервирование при отказе трансмиссии , а также возможность вертикального зависания и снижения ( VTOL ). Однако мультироторная конфигурация менее эффективна и производит больше шума. Конфигурация с неподвижным крылом обеспечивает увеличение дальности полета на порядок, полет на более высоких скоростях, меньше шума, но требует больше места для взлета, доставки и посадки. [ нужна цитата ]
Существуют также гибридные подходы (например, Wingcopter или Swoop Aero), в которых для взлета и посадки используются несколько горизонтальных несущих винтов, а для полета вперед — вертикальные несущие винты в паре с неподвижным крылом.
В дроне имеется множество датчиков, необходимых для автономного полета. Инерционные датчики, такие как акселерометр, помогают дрону оставаться в полете, предоставляя данные, позволяющие автопилоту регулировать скорость двигателя (многороторная конфигурация) или контролировать отклонения поверхности (конфигурация с неподвижным крылом) для управления дроном. Навигационные датчики, такие как GPS или магнитные датчики, помогают дрону лететь по определенному маршруту или к определенной точке маршрута, измеряя местоположение и ориентацию дрона относительно земли. Датчики потока воздуха позволяют дрону измерять скорость, температуру и плотность воздуха, и эта информация обеспечивает безопасное управление самолетом. Дрон также может использовать эти датчики для оценки скорости и направления ветра, чтобы помочь при доставке посылок и/или приземлении.
Дронам-доставщикам нужны мощные двигатели, чтобы обеспечить устойчивость дрона и груза. Бесщеточные двигатели постоянного тока чаще всего используются в дронах, поскольку они стали дешевыми, легкими, мощными и маленькими. Лопасти пропеллера дрона вращаются на очень высоких скоростях, поэтому оптимальный материал, используемый для этих лопастей, обеспечивает максимальное соотношение прочности и веса. Некоторые из них сделаны из композитов, армированных углеродным волокном, а другие — из термопластов, потому что они дешевле, поэтому стоимость замены в случае аварии дрона меньше. Литий-ионные батареи используются в большинстве дронов, поскольку они обеспечивают достаточно энергии и мощности, а также относительно легкие и не слишком утяжеляют дрон.
Дроны-доставщики полагаются на наземные системы управления как для безопасных операций, так и для коммерческих операций. Для безопасных операций оператору дронов необходимо управлять своим парком самолетов и их интеграцией в более широкое воздушное пространство. В коммерческих целях наземные системы позволяют получать и отслеживать заказы.
Для соблюдения нормативных требований во многих странах компании по доставке дронов интегрируют системы восстановления с парашютом. Системы спасения парашютов могут быть неуправляемыми и управляемыми. [78] Компании по доставке дронов, использующие эту технологию, позволяют им выполнять более сложные операции, например, над людьми. [79] Компании по доставке дронов будут закупать услуги интеграции и системы восстановления парашютов у конкретных производителей. Некоторые говорят, что производители систем спасения с парашютом аналогичны производителям подушек безопасности и ремней безопасности в автомобильной промышленности. Компании, занимающиеся системами восстановления парашютов, включают AVSS - Aerial Vehicle Safety Solutions из Канады, [80] Dronavia из Франции, [81] Fruitychutes из США. [82]