전통적인 트럭 기반 배송 시스템에서 발생하는 문제를 해결하기 위해, 최근에는 자율 로봇을 라스트마일 배송 운영에 통합하는 방안이 유망한 해결책으로 주목받고 있다. 본 연구는 동종 및 이종 로봇을 모두 포함하는 하이브리드 트럭-로봇 라스트마일 배송 시스템을 다룬다. 트럭과 랑데부(rendezvous)한 후 복귀하는 로봇의 배터리 관리 전략을 논의하기 위해, 배터리 충전과 배터리 스와핑(battery swapping) 두 가지 옵션을 제공하는 혼합정수선형계획(mixed-integer linear programming) 모델을 제안한다. 우리는 총 배송 시간을 최소화하기 위한 트럭 및 로봇 경로의 최적해와, 목표를 달성하기 위해 다양한 로봇 조합을 탐색한다. 또한 대규모 문제를 효과적으로 해결하기 위한 3단계 반복 휴리스틱 알고리즘을 제시한다. 제안된 모델은 대한민국의 울산광역시 남구(Southern District, Ulsan)와 미국 사우스다코타 주 래피드시티(Rapid City)에 적용하여 검증하였으며, 각각 도시 및 농촌 지역의 예로서 활용된다. 본 연구 결과는 제안된 트럭-로봇 시스템이, 특히 배터리 스와핑 옵션을 적용할 때, 전통적인 트럭 전용 배송 시스템에 비해 총 배송 시간을 최대 50%까지 감소시킬 수 있음을 도시 및 농촌 모두에서 보여준다. 더 나아가 본 결과는 도시 지역에서 배송 시스템 성능을 향상시키기 위해 로봇의 장거리 주행 가능성이 중요함을 강조한다. 또한 고객 노드 크기, 로봇 속도, 로봇 대수, 그리고 다양한 로봇 비율이 배송 시스템 성능에 미치는 영향을 평가하기 위해 민감도 분석을 수행한다. 본 연구는 하이브리드 트럭-로봇 배송 시스템과 관련된 문헌의 공백을 메우는 데 기여하며, 도시 지역에서 배송 효율을 개선하고 총 배송 시간을 감소시키는 데 대한 함의를 제공한다.

*본 초록은 AI를 통해 원문을 번역한 내용입니다. 정확한 내용은 하기 원문에서 확인해주세요.