发明创造名称：基于无人机平台的高空风力发电系统
外观设计名称：
决定号：201896
决定日：2020-01-21
委内编号：1F269722
优先权日：
申请（专利）号：201610515873.5
申请日：2016-07-01
复审请求人：中国航天空气动力技术研究院
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：徐春华
合议组组长：李基沛
参审员：吕青林
国际分类号：F03D9/25(2016.01)，F03D9/32(2006.01)
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项权利要求的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别技术特征，该区别技术特征既未被现有技术公开，也不属于本领域的公知常识，且该区别技术特征使得权利要求的技术方案具备有益的技术效果，则该项权利要求相对于现有技术具有创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201610515873.5，名称为“基于无人机平台的高空风力发电系统”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为中国航天空气动力技术研究院。本申请的申请日为2016年07月01日，公开日为2016年11月23日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年09月30日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为申请日2016年07月01日提交的说明书第1-41段（第1-4页）、说明书附图图1-5（第1-2页）、说明书摘要、摘要附图，2018年07月09日提交的权利要求第1项。驳回决定所依据的对比文件为：
对比文件1：CN101289991A，公开日为2008年10月22日。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 基于无人机平台的高空风力发电系统，其特征在于，包括：
设置在地面的发电机；
大翼面高升力高升阻比无人飞行器，其驱动所述发电机发电；
其中，
大翼面高升力高升阻比无人飞行器和发电机之间通过牵引绳连接；
所述大翼面高升力高升阻比无人飞行器的前端和后端分别固定有第一迎角调节绳和第二迎角调节绳；
所述大翼面高升力高升阻比无人飞行器的飞行轨迹为直线；
所述大翼面高升力高升阻比无人飞行器的飞行轨迹与水平面之间的角度为47°；
所述大翼面高升力高升阻比无人飞行器上行速度为风速的0.4～0.45倍，下降速度为风速1～2倍；
所述大翼面高升力高升阻比无人飞行器呈菱形，机翼弦长根稍比为10，翼展长度为根部弦长的2倍。”
驳回决定指出：独立权利要求1与对比文件1的区别是：1）大翼面高升阻比无人飞行器的前端和后端分别固定有第一迎角调节绳和第二迎角调节绳；2）飞行轨迹与水平面之间的角度为47度，上行速度为风速的0．4～0．45倍，下降速度为风速的1-2倍；3）大翼面高升力高升阻比无人飞行器呈菱形，机翼弦长根稍比为10，翼展长度为根部弦长的2倍。而上述区别技术特征是本领域的常规技术手段，因此，权利要求1相对于对比文件1和常规技术手段的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。针对申请人的意见陈述，进一步指出：1）飞行器是指在大气层内或大气层外空间飞行的器械，因此对比文件1中的气囊公开了本申请中的无人飞行器，此外对比文件1已经公开了可以控制飞行器的速度和轨迹（参见说明书第3页第2段），对比文件1和本申请中的风力发电系统都是利用升力进行发电，为提高风能利用率，本领域技术人员容易想到采用大翼面、高升力高升阻比的翼型。至于大厚度，首先该技术特征并未记载在权利要求中，此外，即使将其补入权利要求，其也是本领域技术人员为提高翼型的结构强度所容易想到的技术方案，而菱形是同样利用风能的风筝的常见形状，将菱形用于高空风力发电系统的翼型并不需要付出创造性劳动，在此基础上，为提高风能利用率，本领域技术人员有动机合理设计根稍比和翼展长度余根部弦长的比例，其具体的数值选择并不带来创造性效果。2）本申请和对比文件1都公开了通过调整绳索以实现迎角调节的技术方案，本申请两根绳索的调节方式相对简单，对比文件1中三根绳索的调节方式调节范围更广，选择何种调节方式都是本领域技术人员根据控制需求所进行的常规选择，并不需要付出创造性的劳动。3）对比文件1中已经公开了控制气囊在空中最佳的发电阶段运行轨迹和回收阶段运行轨迹，使得发电阶段产生的电力最多，而回收阶段消耗的电力最小，在此基础上根据风向和风速等因素选择合适的上行速度和下降速度是本领域的常规手段，选择上行速度为风速的0．4-0．45倍，下降速度为风速1-2倍并不需要付出创造性劳动。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年12月25日向国家知识产权局提出了复审请求，并未修改权利要求，复审请求人认为：对比文件1的气囊与本申请的无人机不同，两者的布局外形和特性不同，本申请采用硬壳材质，平面形状为菱形，机翼使用EPPLER399翼型，系统捕获风能的基本原理不同；本申请的两个迎角调节绳相比对比文件1的三个角度调节绳更加简单方便；本申请和对比文件1的相对风向的运动方向不同，本申请还限定了飞行器的上行速度和下降速度，使得无人飞行器的运行更加稳定。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年01月09日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为:1.对比文件1已经公开了大翼面无人机飞行器，本申请中没有阐释EPPLER399翼型，EPPLER399也没有被现有技术所公开，所以本领域技术人员不清楚其为何种翼型，其不能够成为权利要求1具备创造性的理由，至于飞行器外形是硬壳材质则没有记载在本申请的申请文件中，也不能从其中直接地、毫无疑义地确定，其也不能成为权利要求1具备创造性的理由，权利要求1与对比文件1在外形上的区别仅在于：本申请是一种高升力高升阻比无人飞行器，呈菱形，其机翼弦长根稍比为10，翼展长度为根部弦长的2倍，然而本领域技术人员熟知风力发电机的翼型分为升力型和阻力型两种，两种翼型在风力发电领域均已广泛应用，本领域技术人员熟知升力型叶片具有风能利用系数高的特点，阻力型叶片具有启动性能好的特点，本领域技术人员根据风力的特点，在风速较大的环境下，选择风能利用系数较高升力型叶片是本领域的常规手段；此外菱形是风筝的常规形状，将其应用于高空风力发电并不需要付出创造性劳动，在此基础上，本领域技术人员容易想到设计合理的机翼弦长根稍比和翼展长度与根部弦长的比例，将上述数值具体选择为10和2并不带来创造性效果。2.本申请和对比文件1中都是通过绳索调节翼面的迎角，本申请两根绳索的调节方式相对简单，但是对比文件1中三根绳索的调节方式调节范围更广，这两种调节方式都是本领域技术人员根据控制需求所进行的常规选择，并不需要付出创造性劳动；对于升力型叶片，使其控制翼面与水平面的夹角，使其运动方向为所受升力与阻力的合力方向以提高风力发电效率是本领域的常规手段，变桨则是基于这一原理，至于翼面与水平面夹角的具体值则是本领域技术人员根据具体的风速和风向所进行的常规选择，本申请中不考虑风速和风向而将夹角设定为47度并不一定是申请人所说的“无人机所受升力和阻力的合力方向”，沿该方向运行也并不一定能够使发电效率最高。3.对比文件1中已经公开了控制气囊在空中最佳的发电阶段运行轨迹和回收阶段运行轨迹，使得发电阶段产生的电力最多，而回收阶段消耗的电力最小，由此可见，现有技术中已经公开了通过控制飞行器的运行过程来提高发电效率的技术方案，至于飞行轨迹路线和飞行速度的具体选择则是本领域技术人员根据飞行器的翼型以及风速、风向等因素，经过有限地试验或计算所容易得到的，本申请中所提供的速度和路径的组合并不需要付出创造性劳动。因而坚持原驳回决定。
随后，国家知识产权局依法成立合议组对本案进行审理。
复审请求人于2019年01月18日向国家知识产权局提交了意见陈述书和修改的权利要求书及说明书，在权利要求中增加说明书内容,并将独立权利要求的部分特征拆分为多个从属权利要求，并对说明书发明内容部分进行了适应性修改。复审请求人认为：修改后的权利要求1与对比文件1的原理不同，本申请的无人机飞行器与对比文件1的气囊的区别在于：（1）a. 本申请大翼面高升力高升阻比无人机飞行器与对比文件1在形状和结构上均不相同，本申请具有特定的布局；b.本申请仅在前端和后端设置有两个调节绳，第一迎角调节绳和第二迎角调节绳，两根绳索分别与牵引绳连接，这样通过调整两根绳索即可实现迎角的调节，用于改变无人机的攻角，从而调节无人机飞行器的升力。而对比文件1气囊在几何中心点设置有连接绳，连接绳是设置在气囊的几何中心点的，并设置有三个角度调节绳，用于改变气囊的空气阻力，进行阻力调节，本申请相对于对比文件1来说更加简单方便，且无需复杂计算，与飞行器直接相连的绳索的根数以及连接位置，是需要根据具体气囊或无人机的外形以及力学特性来确定，要充分考虑飞行器的稳定性和可控性，本领域技术人员不可能直接在对比文件1的基础上想到本申请的技术方案，也不属于本领域的常规技术手段。（2）两者的布局外形和特性不同，系统捕获风能的基本原理不同，因此，本申请具备创造性。新修改的权利要求书如下：
“1. 基于无人机平台的高空风力发电系统，其特征在于，包括：
设置在地面的发电机；
大翼面高升力高升阻比无人飞行器，其驱动所述发电机发电；
其中，
大翼面高升力高升阻比无人飞行器和发电机之间通过牵引绳连接；
所述大翼面高升力高升阻比无人飞行器通过配置在流线型机身左右两侧的机翼而整体布局成菱形，在机身的中部设置有姿控电机，第一迎角调节绳和第二迎角调节绳分别经由机身的前端和后端连接所述姿控电机与所述牵引绳，由此，通过姿控电机的控制，当需要减小飞机迎角时，回收飞行器前端的第一迎角调节绳，同时释放飞行器后端的第二迎角调节绳；当需要增大飞机迎角时，执行相反操作，释放飞行器前端的第一迎角调节绳，同时回收飞行器后端的第二迎角调节绳。
2. 根据权利要求1所述的基于无人机平台的高空风力发电系统，其特征在于：所述机翼弦长根稍比为10，翼展长度为根部弦长的2倍。
3. 根据权利要求1所述的基于无人机平台的高空风力发电系统，其特征在于：所述机翼各截面选用同一种翼型，均为EPPLER399翼型。
4. 根据权利要求1所述的基于无人机平台的高空风力发电系统，其特征在于：所述大翼面高升力高升阻比无人飞行器的飞行轨迹与水平面之间的角度为47°。
5. 根据权利要求1所述的基于无人机平台的高空风力发电系统，其特征在于：所述大翼面高升力高升阻比无人飞行器飞行轨迹为，在上行时，沿直线方向上升，上升到最高点后改变姿态，下行时，按照与上升轨迹相反的路径俯冲下来。
6. 根据权利要求1所述的基于无人机平台的高空风力发电系统，其特征在于：所述大翼面高升力高升阻比无人飞行器上行速度为风速的0.4～0.45倍，下降速度为风速1～2倍。”
复审请求人于2019年10月15日再次提交了意见陈述书和修改的权利要求书，将权利要求1中关于“大翼面高升力高升阻比无人飞行器”的说法统一，并将具有关于机翼型号描述的权利要求3删除；复审请求人于2019年10月22日再次提交了意见陈述书和修改的权利要求书和说明书，在权利要求1中增加“且所述大翼面高升力高升阻比无人飞行器为小飞机”，将“飞行器”修改为“飞机”，并再次明确将具有关于机翼型号描述的权利要求3删除，相应修改了权利要求的编号，同时对说明书的发明内容进行了对应修改。
复审请求人于2019年10月22日提交的权利要求书如下：
“1、基于无人机平台的高空风力发电系统，其特征在于，包括：
设置在地面的发电机；
大翼面高升力高升阻比无人飞行器，其驱动所述发电机发电；
其中，
大翼面高升力高升阻比无人飞行器和发电机之间通过牵引绳连接；
所述大翼面高升力高升阻比无人飞行器通过配置在流线型机身左右两侧的机翼而整体布局成菱形，在机身的中部设置有姿控电机，第一迎角调节绳和第二迎角调节绳分别经由机身的前端和后端连接所述姿控电机与所述牵引绳，且所述大翼面高升力高升阻比无人飞行器为小飞机，由此，通过姿控电机的控制，当需要减小飞机迎角时，回收飞机前端的第一迎角调节绳，同时释放飞机后端的第二迎角调节绳；当需要增大飞机迎角时，执行相反操作，释放飞机前端的第一迎角调节绳，同时回收飞机后端的第二迎角调节绳。
2、根据权利要求1所述的基于无人机平台的高空风力发电系统，其特征在于：所述机翼弦长根稍比为10，翼展长度为根部弦长的2倍。
3、根据权利要求1所述的基于无人机平台的高空风力发电系统，其特征在于：所述大翼面高升力高升阻比无人飞行器的飞行轨迹与水平面之间的角度为47°。
4、根据权利要求1所述的基于无人机平台的高空风力发电系统，其特征在于：所述大翼面高升力高升阻比无人飞行器飞行轨迹为，在上行时，沿直线方向上升，上升到最高点后改变姿态，下行时，按照与上升轨迹相反的路径俯冲下来。
5、根据权利要求1所述的基于无人机平台的高空风力发电系统，其特征在于：所述大翼面高升力高升阻比无人飞行器上行速度为风速的0．4～0．45倍，下降速度为风速1～2倍。”
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人于复审阶段提交了权利要求书和说明书的修改替换页，所作修改符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定。本复审请求审查决定所针对的文本如下：申请日2016年07月01日提交的说明书附图图1-5（第1-2页）、说明书摘要、摘要附图，2019年10月22日提交的权利要求第1-5项、说明书第1-39段（第1-4页）。
关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
具体到本案：权利要求1要求保护一种基于无人机平台的高空风力发电系统，对比文件1公开了一种高空风力发电机，即公开了一种基于气囊平台的高空风力发电系统，并公开了以下特征（参见说明书第1-3页，图1）：包括：设置在地面的发电机；具有浮力的气囊其驱动所述发电机发电；其中，气囊和发电机之间通过绳索3（即牵引绳）连接；三根分绳索根据运行控制系统的指令，改变自身的长度，当需要调节气囊的迎风角度时，统一调节三根分绳索的长度，改变气囊的迎风角，直至达到指定角度。
权利要求1与对比文件1的区别在于：高空风力发电系统是基于无人机平台，无人机采用大翼面高升力高升阻比无人飞行器，所述大翼面高升力高升阻比无人飞行器通过配置在流线型机身左右两侧的机翼而整体布局成菱形，在机身的中部设置有姿控电机，第一迎角调节绳和第二迎角调节绳分别经由机身的前端和后端连接所述姿控电机与所述牵引绳，且所述大翼面高升力高升阻比无人飞行器为小飞机，由此，通过姿控电机的控制，当需要减小飞机迎角时，回收飞机前端的第一迎角调节绳，同时释放飞机后端的第二迎角调节绳；当需要增大飞机迎角时，执行相反操作，释放飞机前端的第一迎角调节绳，同时回收飞机后端的第二迎角调节绳。
对于区别技术特征，对比文件1采用的是气囊带动发电机发电，而本申请采用的是无人飞行器的小飞机发电，对比文件1的扁平的圆形气囊，与本申请无人飞行器小飞机明显属于不同的飞行器，虽然对比文件1的气囊可以飞行，其是利用氦气的一种浮空器，其原理与无人飞行器的小飞机的飞行原理不同，对于无人飞行器的飞机本领域技术人员知晓的是其都具有动力系统，而气囊属于浮空器，仅靠浮力飞行，不具有动力系统，无人飞行器的飞机的外形和控制原理与对比文件1的气囊的外形和控制方式均不相同，对比文件1没有给出技术启示采用无人飞行器的飞机替换对比文件1的气囊，从而，对比文件1无法给出关于小飞机的机翼布局、姿态控制、迎角调节的相关技术启示,且没有证据证明该区别特征属于本领域的公知常识。
通过上述区别技术特征，本申请权利要求1 相对于对比文件1的区别技术特征能够带来利用飞行器在空中收集风能，降低结构设计难度和制造成本，提高系统的使用寿命有益效果，权利要求1 的技术方案相对于对比文件1以及本领域公知常识的结合对于本领域技术人员不是显而易见的，具有突出的实质性特点和显著的进步，因此，权利要求1 具备专利法第22 条第3 款规定的创造性。
权利要求2-5 为权利要求1的从属权利要求，在独立权利要求1相对于对比文件1和本领域公知常识的结合具备创造性的前提下，其从属权利要求2-5也具有突出的实质性特点和显著的进步，具备专利法第22 条第3 款规定的创造性。
根据上述事实和理由，本案合议组依法作出以下审查决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于 2018年09 月 30日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局原审查部门在本复审请求审查决定所针对的文本的基础上对本申请继续进行审查。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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