林正軒／工研院機械所
本文從歷史面、市場面與應用面介紹無人機的發展與趨勢，並從空中物流、空中計程車等應用，從現在到未來願景探討電動垂直起降無人機(eVTOL)發展議題。面對當前國際政經局勢將左右軍用與商用無人機技術發展，文中亦綜合整理我國產/學/研動態發展與法規政策走向，期許法人對準國家政策目標，推動無人機產業正向發展，協助國內業者切進高階商用市場。
【內文精選】
前言
數百年前難以想像坐在一個鐵殼包廂，用四個輪子以時速100公里以上在道路狂奔；未來有機會坐在一個碳纖包廂，用四片葉子以時速200公里以上在空中飛馳。
1. 無人機發展簡史
無人機發展初期以固定翼型態為主，是利用機翼的空氣動力學原理，藉由水平加速而達到升力產生，致使機身能抵抗地心引力。後續發展了單旋翼機型，又稱直升機，其升力產生原理也是基於空氣動力學，但與定翼機不同的是，升力產生是藉由槳葉快速旋轉得到下沉氣流，簡單想像居家中的風扇也是相同的原理。
2. 無人機市場與應用模式
全球無人機的新聞能見度越來越高，小至機場被無人機闖入停擺，大至油田被炸導致油價高漲，對全球經濟發展影響日益升高。航太分析公司Teal Group針對商業無人機市場進行研究，並於2019年7月發布調查結果如圖二顯示，預估全球無人機市場於2019年將接近500萬架合計49億美元，2028年時預期將接近800萬架合計143億美元。主要是因為美國聯邦航空總署(FAA)開放領空的政策，導致商業領域使用增加。工業檢測是無人機主要應用市場，包括了建築業、能源業和採礦業等，其次是農業應用，作物播種、施肥與農作物巡檢與分析等皆是。
應用方面，據IEK資料顯示（圖三），無人機主要應用模式分為三類，分別為：①空中作業平台；②空中通訊平台，以及③物流運輸。近幾年較熱門的議題有利用旋翼機的空中固定高度懸停特色進行負載、噴灑或拋投作業。國內外相關研究機構也開始進行非空拍應用研究，以工研院為例，機械與機電系統研究所無人機團隊研發之六旋翼無人機可負載10 kg，搭配之酬載模組可在溪流中央處投放救生圈（圖四(a)）；以及最高負載30 kg之農業領域植保作業機（圖四(b)）。
圖三、商用無人機主要應用模式
工研院服務系統科技中心長期在物流產業深耕，除了與機械所合作自駕車搭配智取櫃外，也開始著手進行無人機於偏鄉與離島的時效緊急醫療物品與交通中斷下之緊急物資遞送需求可行性研究；而針對一次性較重之物資，機械所也發展出多款貨物遞送型高負載無人機，動力可採用純電或是油電複合（圖六(a)），載重最高達40 kg，適合用於山區斷橋情況下之緊急物資遞送（圖六(b)），且在2019年6月與屏東縣枋寮農會共同展示水果載運測試與示範（圖六(c)）。
圖六、旋翼機物流運輸作業應用(a) 8軸16槳油電複合動力；(b)緊急物資遞送；(c)水果搬運無人機
我國無人機的技術、市場與廠商動態
全球無人機發展一日千里，我國也不缺席。國內老牌航模業者—亞拓、雷虎對準商用無人機商機，陸續開發植保機與無人機水下探勘等應用無人機；碳基、經緯航太、易圖、田屋科技整合無人機應用於國土、農業等地理資訊偵測與分析。大型飛行器開發公司如天空飛行專注於200 kg級高負載定翼機開發、蜂鳥飛行器則聚焦在載人機。相關零組件也是國內供應商的強項，尤其在資/通訊、印刷電路板、影像、馬達與電變器等模組次系統，也有華泰電子、新唐、聯發科、廣營電子、佳邦、聯詠、群光、盛群與群電等個中好手，許多公司也是大疆創新(DJI)的零件供應商；駿安科、橙森國際專注在無人機干擾器的發展。再加上新創公司如航見科、鎮鑫科、佐翼科等青年好手也陸續加入，使得國內無人機產業蓬勃發展。
學界方面，屏東科大與空軍航空技術學院合作開發一款定旋翼複合無人機，搭載多光譜與紅外線軍規空拍模組，可進行國土與農作物探查；成大航太中心近幾年推廣無人機群飛在台南等地公演獲得一致好評…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料雜誌》399期，更多資料請見下方附檔。