无人机即为无人驾驶飞机，是一种无线遥控或自主飞行的无人驾驶飞行器。无人机的诞生可追溯至第一次世界大战，已有百年历史，如今已遍布电子类消费市场，不仅在军用领域，也在民用、商用领域占有主体地位。对于无人机的研究也成为近十年机器人领域最热门的研究方向之一。

  1917年，Cooper和Sperry发明了自动陀螺稳定器，用于使飞机保持平衡向前飞行，拉开了无人机的序幕。该成果最初应用于改进美国海军N-9教练机成为无线电控制无人飞行器，并可在实战中打在300 磅炸药飞行50英里。1935年，英国皇家空军发明了蜂王号无人飞行器，可以在执行任务后返航回到起飞点，使无人机不再是单程炸弹，可以视为近现代无人机的鼻祖。蜂王飞行高度可达5000米，航速100英里/小时，运用在战场中执行侦查任务。由于当时侦测技术较为落后，最终被军方弃用。此后蜂王无人机大多数都用在作为全尺寸靶机，在1934-1943年间总共批量生产420架。

  1944年，二战末期，希特勒希望拥有攻击非军事目标的飞行炸弹，因此德国工程师弗莱舍·福鲁则浩于1944年设计了一架时速470英里的无人机复仇者1号，又称V-1导弹。该无人机是为了攻击英伦列岛而设计，也是当代巡航导弹的先驱。英国有900多人死于该型无人机之下，复仇者一号从弹射道发射后能按照预先程序飞行150英里。

  第二次世界大战后很长一段时间内，各国也曾尝试研制各型军用无人机，但是受限于当时的科学技术水平，难以达到实战需求，受到军方冷落。美国国防部也于1970年代终止了无人机发展计划。

  进入1980年代，随着控制科学技术和机器人技术的发展，无人机获得新生。1982年，以色列首先开启了无人机与有人机协同作战的先例。1986年，美国“先锋”系列无人侦查机首次试飞。该型无人机可以执行美国海军侦查、监视、获取目标等任务，主要作为一种无人定位系统使用，能够给大家提供战场目标的实时画面。该型侦察机在黎巴嫩、格林纳达和利比亚都有所应用，现如今仍在服役。先锋号无人机通过火箭助推起飞，航速109英里/小时，可以在水面降落并漂浮以便回收。

  1990年代，冷战结束后，各国军费大量削减，军方因此探寻能够执行任务又开销较小的方法，为无人机的发展提供了新的机遇。同时，无人侦查机可当作侦查卫星的有效补充，成本较低、灵活、分辨率比较高的优点。综合以上机遇，无人机的发展在20世纪末期形成了3股浪潮。第一次浪潮始于海湾战争时期，师姐各国战术无人机不断涌现，包括以色列Scout、Pioneer、Searcher，美国的Hunter、Outrider，法国Mart，德国Brevel，英国Phoenix等，俄罗斯雄峰2等。这些无人机适用于师级战术系统。

  第二次浪潮在于发展中高空长航时无人机。1993年，美国启动Tier无人机发展计划由于高空长航时无人机具有全天候、大纵深的侦测能力，引起了包括美国、以色列、法国等国家的重视。此阶段产生的机型最重要的包含美国“捕食者”，“全球鹰”，以色列“苍鹭”“赫尔墨斯”、法国“鹰”等型号。其中，捕食者无人机在科索沃战场获得成功应用。

  第三次浪潮开始于20世纪末期，旅团级战术无人机系统的出现。这也是旋翼无人机开始步入军用无人机行列。此类无人机具有体积小、廉价、机动能力因而容易结合旅团级装备配合使用。能够适用于多种军事任务，用途广泛，因而广泛配备于陆军、海军陆战队。代表机型包括美国Shadow、FireScout、奥地利CamCopter。

  2006年，美国全球鹰无人机获准在美国领空飞行。该类无人机属于高空长航时无人机，具备情报收集、侦查监视等功能，是第一种能够不经停直接飞跃太平洋的无人机。

  2009年，美国洛克希德马丁公司设计并生产的RQ-170哨兵无人机服役，飞行高度达15000米。2011 年，RQ-170参与了巴基斯坦的阿伯塔巴德突袭行动，这次行动使美国找到并击毙了。同在2011年，一架RQ-170无人机被伊朗捕获并成功仿制出其模型。

  美军幻影无人机是美军实战中主要使用的另一种无人机。作为一种战术侦察机，幻影可以为指挥中心识别并定位125公里以外的目标，曾被美国陆军和海军陆战队用于伊拉克战场和阿富汗战场，累计飞行时间已超过50万小时。

  2011年，美国启动其X47无人机项目，作为联合无人控制战斗系统项目的一部分。先后推出的X47-A、X47-B无人机外形酷似B-2战略轰炸机，这也不禁让人联想到其隐身特性。同2011年，X47-B无人机与爱德华兹空军基地完成首次试飞。2013年，该型飞机先后在布什号航空母舰上完成契合和着舰测试，引起新闻媒体广泛关注。2015年，X47-B成功完成空中加油测试，随后美国军方结束了其测试项目。在测试中，该型无人机可以在航母上自动就位、弹射起步、自动着舰并成功钩住阻拦锁。该项目后演化为MQ-25“黄貂鱼”舰载无人加油机项目。毫无疑问，该无人机是目前世界上最先进的军用无人机。

  我国无人机起步较晚但是发展迅速，并逐渐缩小与发达国家的技术差距。我国军用无人机以技术先进并且价格相对低廉的优势，成为国际军火市场上炙手可热的产品。目前我国军用无人机包括“龙系列“、“鹰系列”、“影系列”、“冰系列”和无人直升机共5个系列。其中翼龙系列无人机是于2007年首飞，具有全自主水平起降和巡航飞行能力、空地协同能力，主要执行侦查、监视和对地打击任务，可按需挂载多型电子侦察设备和精确制导武器。截至2016年底，翼龙系列已出口巴基斯坦、沙特阿拉伯等多个国家。

  军用无人机的发展历史可从其发展意义上予以概括，即最初为一种遥控炸弹的存在，后转变为主要执行侦查和战场监视任务，而后又逐渐发展成为集侦查与打击一体，现如今随着MQ-25“黄貂鱼”问世，又为其添加了隐身、舰载、战场支援的要求。

  21世纪初，军用无人机开始走向迷你化，机型小巧稳定，因而催生了民用无人机。特别是旋翼无人机，由于其价格低、体积小、易于操控、垂直起降、可以悬停等特点，成为民用无人机中的焦点。

  旋翼飞机的历史可追溯到1907年，法国Rich额它教授首次进行了旋翼直升机实验。多旋翼无人机的起源则出现在1920年代，Oemichen设计了第一个四旋翼飞机原型，但以失败告终。此后的很长时间，多旋翼无人机都难以实现长时间稳定飞行，其问题大多在于极差的发动机性能。直到1956年，Adman设计的Convertawings Model A四旋翼飞机试飞成功。但由于其在速度、载荷和续航等方面难以匹敌传统固定翼飞机，因此被迫叫停。

  进入20世纪90年代，随着微机电系统MEMS的发展，惯性导航系统的成功应用使得多旋翼飞行器的自动控制成为现实。但由于当时计算能力限制，对MEMS的去噪算法难以有效应用，直到2005年，真正稳定的多旋翼自动控制器才问世。对旋翼无人机的学术研究也是自那时起开始复兴。

  2004年，美国Spectrolutions公司在2004年推出Draganflyer四旋翼飞机，并于两年后推出其搭载稳定航拍系统的版本。2005年，德国MicrodronesGbl公司成立，分别于2006年，2010年推出MD4系列两款旋翼无人机，在全球专业无人机市场取得成功。2006年，大疆公司成立，其推出的Phantom精灵系列无人机在全球范围内的电子消费市场产生了深远影响。如今，大疆无人机已占据了全球消费级无人机市场的很大份额。2009年，美国3DRobotics企业成立，主要经营DIY遥控无人机相关零部件，于2014年推出3DR-X8+型无人机产品。2010年，法国Parrot公司推出消费级无人机AR.Drone四旋翼无人机，开启了多旋翼消费的新时代。AR.Drone采用光流技术辅助测量无人机的运动状态，以此来实现在室内悬停。该型飞机开放了API接口能够适用于科研和二次开发。

  目前，国内有近200家民用无人机生产企业，其中大多数使用大疆、零度智控等公司的系统平台，近95%的上述企业主要是做组装业务。市场占有率方面，大疆占据52%的份额，零度智控和派诺特公司分列二三位。

  除了商品型无人机，一些开源无人机项目，包括ArduPilot和Pixhawk也引起了广泛关注。2007年，无人机社区DIYDrones推出飞控产品APM，基于Arduino的开源平台，对多处硬件做出了改进，包括加速度计、陀螺仪和磁力计组合惯性测量单元。由于其良好的可定制性，迅速在全球航模爱好者范围中传播开来。通过配套MissionPlanner地面站，开发的人能配置APM的设置，实时监测传感数据。瑞士苏黎世理工（ETH）发布并维护另一个软硬件开源项目PX4，目的是为学术界和爱好者提供一款低成本、高性能的开源飞控系统。于2014年推出的Pixhawk飞控拥有168MHz的工作频率，包括两套陀螺仪和加速度计，可以外接主副两个GPS定位传感器，拥有PX4和APM两套地面站系统。

  2012年，宾夕法尼亚大学Kumar教授在TED上的演讲中展示了其GRASP实验室的研究成果，引起轰动。2013年开始，学术界对多旋翼无人机的研究热情日渐高涨，研究成果呈井喷趋势。最重要的包含无人机非线性控制、无人机避障和轨迹规划、异构无人机等方向。除了固定翼无人机、直升机和四旋翼无人机，其他构型的无人机也逐渐被设计出来。典型的包括苏黎世联邦理工大学的对称8旋翼无人机Omnicopter，新加坡科技设计大学的THOR旋翼-固定翼混合无人机以及2018年ICRA会议上日本东京大学的“龙”型机器人引起了广泛关注。

  目前，对于旋翼无人机的研究已取得许多成果，最新的研究成果展示无人机可以在室内精确定位的环境中实现倒立摆、编队飞行、杂技、颠球、协作和失效保护等。如今，研究热点大多分布在在无人机高阶任务，如任务规划和导航，以及立体视觉、定位和地图构建等应用。特别是无人机的避障成为无人机研究的重点问题。