快递运输帮手无人机设计毕业论文
2020-04-09 03:04
摘 要
第1章 绪论 3
1.1课题缘起 3
1.1.1为什么要用无人机运送快递 3
1.1.2快递无人机的出现和发展 3
1.2国内外研究现状评述 3
1.3课题研究的价值及意义 4
1.4课题预期目标 5
第2章 产品策划 5
2.1研究方法及流程框架 5
2.1.1研究方法 5
2.1.2研究的技术路线 6
2.1.3研究内容 6
2.2桌面调研 6
2.2.1无人机种类 6
2.2.2无人机飞行模式 6
2.2.3快递行业的物流收派服务 7
2.2.4当前的无人机快递系统组成部分 7
2.3竞品分析 7
2.4产品定位 9
第3章 产品设计 9
3.1硬件概念设计 9
3.1.1技术支持 9
3.1.2材料选择 10
3.1.3尺寸选择 11
3.1.4造型设计 11
3.1.5结构设计 14
3.2界面概念设计 14
3.3软硬件结合 15
第4章 结论 17
4.1课题的总结 17
4.2课题的不足与展望 17
参考文献 19
致 谢 20
摘 要
随着经济的增长，人民的生活水平日益提高，越来越多的人倾向于网络购物，而随之面临的是资源及快递问题成为难点。在环境方面上体现为快递纸盒及胶带的堆积浪费，在服务方面上体现为快递取货方式：若是流动取货点，每天固定时间等待收货人取货，时间较紧，不灵活，不便变通；若是固定取货点，如在学校，面对双十一等高峰期的时候也会有学生拥挤、取货时间长等不便利情况发生。在这个背景下，本课题旨在探索无人机与用户的交互方式来思考未来快递无人机的设计趋势。
“THE EAGLES”快递运输无人机相比较常规的快递无人机它的优点在于造型与交互方式。首先，造型方面打破了传统快递无人机功能性工业风的常规风格，无论是颜色的选择还是外形的设计都凸显了科技感。其次，在交互方式上，通过软硬件结合的方式，可以让无人机即时了解用户所在位置并将快递送至用户手中，提高了快递派送的效率。这也是本课题的研究意义所在。
关键词：快递无人机；快递运输；软硬件结合；人机交互
Abstract
With the growth of economy, people’s living standard has been increasingly improved.More and more people tend to shop online, and they are faced with the related problems of resource protection and express delivery. On the one hand, the heap and waste of express cartons and tape has caused pollution to the environment; on the other hand, the existing express service in our country is also dependent on manual distribution,which can not meet the needs of some customers at the time and place of delivery. If the pick-up location is mobile and sets a fixed time every day waiting for the customers to pick up their goods, time is tight and not flexible.If the location is fixed, such as a school express center, it will be crowded,cost long waiting time and cause other inconvenient conditions in the peak of double eleven. Against this background, the purpose of this project is to explore the design trend of future UAV by thinking of the interaction between UAV and users.
The "THE EAGLES" express transport UAV is compared with the conventional express UAVs, which has the advantage of modeling and interaction. First, the model has broken the traditional style of the traditional express unmanned aerial vehicle and the industrial style. Both the choice of color and the design of the shape highlight the sense of science and technology. Secondly, in the interactive way, through the combination of hardware and software, it can let the UAV understand the location of the user and send the express to the user, and improve the efficiency of express delivery. This is also the research significance of this subject.
Key Words: express UAV ;express delivery; combination of software and hardware;man-machine interaction
第1章 绪论
1.1课题缘起
1.1.1为什么要用无人机运送快递
传统的快递，不但浪费资源、破坏了环境，而且在取货方式上存在很多问题，不灵活、不便利是传统快递的两大特点，利用无人机替代人工投送快递，旨在实现快递投送的自动化、无人化、信息化，提升快递的投递效率和服务质量，以便缓解快递需求与快递服务能力之间的矛盾。无人机运输快递有以下几点优势：1.节约人工成本，可以省去快递员这一步直接实现从无人机到用户，同时降低了运营成本；2直线距离最短，空中飞行线路为直线，可以几乎无视地面情况，没有传统快递配送的运输路线局限性等问题；3. 不受恶劣条件影响，若是人工运送快递可能会有些危险地带无法送的情况发生，而无人机的灵活性更大；4.适用于小批量、高频次运输；6.非常适合偏远地区以及紧急件的派送，无视地形，更好解决偏远地区物流问题。
1.1.2快递无人机的出现和发展
为了满足人们更快更便利地拿到快递，为了提倡保护资源、绿色设计，随着科技的进步和不断发展，快递无人机逐渐出现在我们的眼前，一系列智能物流无人机陆续上市。从2013年6月，美国Matternet公司在海地和多米加共和国测试了无人机网络，无人机能够携载2公斤物体飞行9.7公里[1]到2018年5月，中国民航局发布促进航空物流业发展的指导意见称，支持物流企业利用通用航空器、无人机等提供航空物流解决方案[2]，快递无人机的发展前景越来越开阔，但大部分快递无人机产品在造型上注重功能形造型、偏工业风，给用户带来冷冰冰的实际感受，功能上也缺乏一定的创新点，在交互方式和人性化设计上的考虑还比较匮乏。通过对市场的调查研究，快递无人机产品有可创造的市场和空间，同时也说明了本课题的研究意义及价值。
1.2国内外研究现状评述
随着经济的增长、技术的进步，无人机成为会飞的机器人已然成为不可争辩的事实，而相对于早期无人机技术被封存于军事领域，目前和未来潜在的无人机形式更值得我们探索。目前我国无人机行业发展迅猛，已成为引人注目的新兴行业，在快递领域方面也有所成就。以下是对国内外无人机研究现状分析。
我国无人机研究相比较外国起步较晚，从20世纪70年代，我国才开始自主研制无人侦察机，到2017-2022年中国多轴无人机行业发展前景分析及发展策略研究报告表明，研制投入使用的无人机型已多达百余种，小型无人机技术正在逐步完善[3]，我国无人机研究取得了巨大的进步，未来发展可期。而在快递无人机领域，圆通速递成为了中国第一家尝试使用无人机配送的快递公司，在2015年，圆通与淘宝合作实现了全国首次无人机配送。又在2016年，中国邮政在浙江安吉县开通了第一条常态化无人机运输路线。快递行业的多态发展，在未来物流无人机一定可助力中国快递物服务流走出国门。
而就国外的发展情况而言，国外有两大快递物流品牌巨头，分别为美国的亚马逊及德国的DHL。亚马逊在2013年公布了无人机计划Prime Air，目前已经研发至了第九代，并在2016年12月于英国首次测试。而德国邮政DHL在2013年12月在公司总部完成了无人机投递的室外测试，又在2016年的9月完成无人机与快递柜的深度整合。
虽然快递民用无人机在功能技术方面各个国家做得比较完善，但是有些需要用户参与的无人机设计在交互、视觉化、人性化方面的考虑是不完善的，外形特点主要偏工业风。“民用”与“民”是分不开的，若能够使用户得到更好的产品使用体验，当前快递无人机的造型设计和交互设计仍存在进步和完善的空间。
1.3课题研究的价值及意义
未来设计三大趋势之一是绿色设计，在经济持续迅速发展、科学技术更新迭代的时代，保护资源不被浪费、保护环境不被破坏是当今的首要任务。不知何时“网购”成为我们日常生活不可缺少的一个词，“淘宝”“京东”等更是充斥着我们的生活的每一个角落，根据《2017年2季度中国快递发展指数报告》，我国的快递业务量达到了每天1亿件，位居全球第一[4]。或许我们更多人可能想到的是拆快递的喜悦感，但是大量的快递纸盒和胶带纸单被扔进垃圾箱，不可再次利用而成为破坏环境的一份子，这更是一种资源的大量浪费。从这点出发，使用无人机运送快递的优势就凸显出来，能在一定程度上缓解这种资源浪费的压力，其前景不可限量。
设计的首要要求便是以用户为中心，在快递服务这整个系统中在用户体验方面有可完善的空间。如现在的快递取货方式上其实存在一些问题：若是流动取货点，快递员每天固定时间等待收货人取货，时间较紧，不灵活，而且会出现收货人临时不在取货点不能及时取快递的情况，不够变通；若是固定取货点，这种类型的快递取货方式主要出现在学校，用户主要为学生，在面对双十一等高峰期的时候问题比较突出，体现为会有学生拥挤、取货时间长等不便利情况发生。因此，设计一款人性化的快递运输无人机，对于提高用户体验具有重要的意义。
“The Eagles”快递运输无人机设计这个课题，可以很好的将我们在学校学习的知识得到一个综合的应用。通过对此课题的研究，注重用户体验，设计一款功能与情感化设计兼具的快递无人机。结合微信小程序这类软件，可以进行无人机与用户一对一的交互方式，从而提高快递运输效率以及用户体验。
本课题研究意义在于，通过“The Eagles”快递运输无人机的设计，很好的解决了以上两种情况，即一方面通过电子面单等技术一定程度上保护环境并节约资源，更好地贯彻了可持续设计和绿色设计；另一方面相比较常规的快递无人机，在保留基本运输功能的基础上，更加具有情感化，给用户带来更深层次和更直观的产品使用体验，使之成为真正的为人民服务的快递运输帮手民用无人机智能产品。
1.4课题预期目标
产品由两部分构成，分别为主机体和装载快递的货箱。在产品造型方面，以黑色、银色、蓝色为主色，整体风格偏科技感未来感，线条流畅、简约大方，此外，造型需满足结构的要求，装载快递的货箱风格需与整体机身风格相协调；在结构方面，需满足人机工程学的要求，大小比例需根据实际功能分区协调，货箱分应结合快递重量及尺寸的要求，由此确定造型及尺寸；交互界面方面，应简洁易懂易操作。
第2章 产品策划
2.1研究方法及流程框架
2.1.1研究方法
本文将通过以下几种方法进行研究。通过对当前快递无人机的发展现状、快递行业对物流收派服务的需求现状、当前快递行业中的的无人机快件收派服务的实验和研究现状，结合分析用户接收快递这一用户旅程图中可能存在的痛点和机会点，进而得出最终的设计方案和设计系统。
1.资料收集法：资料的收集和进一步的整理是常用的一种研究方法。通过对资料的查阅、分析、整理，为了解当前所收集的对象的发展现状、现状中存在的痛点及机会点以及可用于研究今后发展提供的技术支撑提供真实有效的资料。资料来源：书籍、网站等。
2.比较分析法：对现有资料进行比较分析，对不同的快递无人机设计现状进行分析，为新的设计提供依据以及比较。
2.1.2研究的技术路线
本课题研究的技术路线如下：首先，研究本课题研究的价值和意义，然后，通过对现今快递行业中的物流收派服务现状、当前快递无人机的研究发展现状以及对用户对接收快递这一需求的分析，得出痛点和可能存在的机会点，进而进行产品设计的提案，最后得出结论和模型的展示。
2.1.3研究内容
本课题主要围绕快递无人机展开研究，主要内容有：首先，对当前快递行业的物流收派的现状和未来发展趋势进行分析，对当今电子商务发展火热对人、对资源造成的影响进行研究分析，从而明确本课题研究的价值及意义；其次，掌握当前无人机的各项数据以及快递无人机的研究现状，进而明确快递无人机的参数原理和技术应用；随后，对用户在接收快递这一用户旅程图中分析得出用户可能存在的痛点和产品设计的机会点，为本课题的方案设计提供依据；最后，根据前期调研和数据的分析，深入设计，最终提出方案设计。
2.2桌面调研
2.2.1无人机种类
无人机根据机翼可分为两大类：固定翼无人机和多旋翼无人机。固定翼无人机主要适用于较大区域，飞行航程远，同时速度也更快；多旋翼无人机主要适用于小块区域，最适合进行航空拍摄的飞行平台，能够带动很重的摄像设备，而且能够悬停，也适合执行巡查任务，可以悬停在空中进行仔细地观察。而多旋翼无人机根据旋翼的数量也可分为四旋翼无人机、六旋翼无人机、八旋翼无人机等等，旋翼越多，动力越大。
2.2.2无人机飞行模式
常规的无人机有六种飞行模式，分别为增稳模式、特技模式、定高模式、定位模式、返回起飞点模式和自主模式。
其中定位模式主要依靠无人机的悬停功能，可以停在指定高度稳定不动，对于快递用途的无人机这一模式非常重要，即可以悬停在空中然后将快递投递到用户手中；返回起飞点模式主要依靠无人机的GPS功能，若是运送快递，可以根据用户手中的手机GPS定位功能确定用户的具体位置，然后在完成运送任务后返回起点，准备下一次运送快递的任务；自主模式则是控制无人机并自主地进行飞行，这个需要在地面站进行预先设置。
2.2.3快递行业的物流收派服务
随着经济的发展，当前电子商务行业发展迅猛，无论是大的网络商务平台如淘宝、京东等，还是规模较小的微商、代购，他们均需要借助第三方收派服务来完成货物到买家之间的输送，而第三方主要有顺丰、圆通、中通等快递公司。根据调研可知，在小城市及校园中主要由两种收货方式：流动取货和固定取货，流动取货点，快递员每天固定时间等待收货人取货；固定取货点，即设置驿站，用户上门来取。而随着快递数量逐年增加，用户在收取快递这一用户旅程过程中变得越来越不便利，尤其在双十一这类快递接收高峰期时常会发生快递大量堆积、用户拥挤、排队时间长等现象发生，而大多数物流、快递企业针对这一情况最先提出的解决方案是增加网点、增加快递员数量来缓解一定快递收派的压力，但是这势必会提高运营成本和人工成本，因此不能一味的靠人海战术去解决问题。
2.2.4当前的无人机快递系统组成部分
目前的快递无人机系统主要由五个部分组成：
1.快递无人机：适用于偏远地区的用于大量投递物资的一般为固定翼无人机，而适用于小城市的一般为多旋翼无人机，常见的有四旋翼无人机和八旋翼无人机。无人机内部有以下几个部分组成：加速度计与陀螺仪，用于保持无人机的稳定；气压计，用于控制无人机的高度；磁力计，用于控制飞行方向；GPS，用于无人机的定位信息；电源模块，有些飞行控制其还能够估算出生育飞行时间，并足够智能，能够在电池电量用完之前，自动接管无人机的控制并且换成返航模式，控制无人机飞回；距离传感器，可提高无人机的安全性；光流传感器等。
2.自助快递柜：地面站控制无人机飞行参数，接受指令到集散基地领取快递，然后通过GPS定位系统确定快递柜，将快递放置目的区域的快递柜，最后由收货人自行取快递。
3.快递盒：主要用于装载快递，更有的会配置蓝牙和其他信息模块。
4.快递集散分点：无人机接收指令，将快件运送到不同区域的分点进行货物的集散，然后分点会配备相应的技术设备，用来发出指令，指导无人机的降落和卸货。同时，快件的信息实时传达到调度中心的系统。另外，分点也承担无人机的检修、临时停放以及快速充电。
5. 区域调度中心：负责区域内快递的接收与派送，同时监管无人机的系统维护和数据更新。
2.3竞品分析
物流公司 | 地区 | 参数 | 产品效果图 |
顺丰速运 | 中国 | 类别：八轴旋翼 重量：1.95kg； 最大挂载：1kg； 飞行时：31min； 挂载1kg物品/飞行时长：16min。 |
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菜鸟网络 | 中国 | 类别：四轴旋翼 有效荷载：7Kg； 以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。 相关图片展示：
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