專利信息
導讀：近幾年來，隨著微電子技術、傳感器技術和控制技術等技術的發展，旋翼無人機的研制及應用已經成為了無人機研究的熱點方向。多旋翼無人機依靠其自身的特點優勢，在民用及商業用途方面得到了廣大廠商的青睞，本文以多旋翼無人機為對象，來分析目前全球多旋翼無人機領域的相關專利現狀。
01 多旋翼無人機的發展歷史
1907年，Breguet 兄弟Louis 和Jacque 在法國科學家Charles Richet 的指導下，設計制造了世界上第一架有人駕駛的多旋翼飛機——“旋翼機一號”。
圖１ 旋翼機一號
但是由于當時技術的限制，無法實現飛機的控制，多旋翼的發展就一直處于停滯狀態。而二十世紀九十年代以后隨著MEMS技術、無刷電機技術、微處理技術的發展，小型多旋翼無人機又重新進入人們的視野。
2002年，澳大利亞國立大學的Pounds P等人研發了一架名為X-4 Flyer Mark的四旋翼無人機，并建立了其動力學模型和控制系統；2006年，針對該飛行器設計了一種線性SISO控制器來控制飛行器姿態；2010年，X-4 Flyer Mark2四旋翼飛行器的出現，其質量為4Kg，載重量達1Kg，并且實現了室內外的平穩飛行。
圖２ 四旋翼無人機
2005年，賓夕法尼亞大學研究團隊，將算法應用至兩個攝像機上，通過攝像機提供的視覺反饋對四旋翼飛行器進行了控制。瑞士聯邦科技學院的Bouabdallah研究團隊將兩種非線性的控制方法——反步控制和滑膜變結構控制應用在OS4平臺，使飛行器具有較強的抗干擾能力，下圖為其團隊的四旋翼飛行器OS4實驗平臺。
圖３ 四旋翼飛行器OS4實驗平臺
2005年至2011年間，美國斯坦福大學Tomlin團隊，設計的多自主體控制的飛行器測試平臺STARMAC，該團隊設計了十分精確的飛行控制算法。右圖分別為四旋翼飛行器平臺STARMAC2及Mesicopter微型多旋翼無人機。
圖４ 四旋翼飛行器平臺STARMAC2及Mesicopter微型多旋翼無人機
依據多旋翼無人機的優點及其廣闊的應用前景使它成為無人機研究領域的一個熱點，各大科研機構都掀起了一股多旋翼研究的熱潮，而不少企業也是成功研發出來民用四旋翼無人機，將四旋翼無人機逐漸推向了市場，從而實現了多旋翼無人機從實驗室走向國民經濟的各個領域。
下圖分別是大疆科技、PARROT以及易瓦特公司的幾款多旋翼無人機：
大疆“悟”多旋翼無人機
大疆MG-1農業植保機
PARROT BEBOP 2FPV
PARROT AR. DRONE2.0
易瓦特EWZ-S8
易瓦特EWZ-D6
圖５ 多型號無人機（上述圖片來源于網絡）
02 多旋翼無人機的特點及其應用領域
多旋翼無人機相較于其它無人機具有得天獨厚的優勢，與固定翼飛機相比，它具有可以垂直起降，可以定點盤旋的優點；與單旋翼直升機相比，它采用無刷電機作為動力，并且沒有尾槳裝置，因此具有機械結構簡單、安全性高、使用成本低等優點。多旋翼無人機的諸多優點使它在以下領域獲得了廣泛的應用：
表１多旋翼無人機的應用領域
03 多旋翼無人機專利態勢
3.1 全球專利趨勢分析
圖６ 全球專利申請趨勢
從上圖顯示的數據可知，近幾年多旋翼無人機的申請量增長急速加快。從2002年到2009年，多旋翼無人機領域的專利申請量總體上呈現平穩趨勢，從2009年至2013年呈緩慢增長趨勢。從2014年至2016年，增長曲線變得非常陡峭，增長加快，這反映出多旋翼無人機的需求在急速增長。2016年，全球的多旋翼無人機申請量突破4000件。
3.2 全球專利申請地域分析
圖７ 全球專利申請地域情況
上圖展示了全球專利申請中，多旋翼無人機相關專利的專利申請版圖，在該版圖中，顏色由藍至紅的變化代表了這個國家或地區的專利申請數量逐漸遞增。中國是多旋翼無人機專利申請數量最多的國家，這也與目前市場上多旋翼無人機的占有情況相符。美國位于第二，接下來依次是韓國、日本、歐洲、德國、法國以及俄羅斯，其它國家的相關專利申請數量較少。
3.3全球專利競爭者分析
圖８ 全球專利競爭者排名情況
上述的全球申請人排名中，顯示了多旋翼無人機相關專利申請數量排名前15位的申請人，排在首位的是深圳市大疆創新科技有限公司，其多旋翼無人機的專利申請數量遠超于第二位的PARROT，足以可見大疆創新公司在多旋翼無人機領域的專利布局情況，位于第三、第四位的分別是亞馬遜及易瓦特科技股份公司。位于前15的有多個我國高校，這足以看出我國高校在多旋翼無人機領域的發展情況。縱觀上述申請人排名即可知，我國在全球多旋翼無人機領域中的地位。
