TWI642596B

TWI642596B - 任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法、其電腦程式產品及其多軸無人飛行載具

Info

Publication number: TWI642596B
Application number: TW106130347A
Authority: TW
Inventors: 劉政德; 陳裕彥
Original assignee: 緯創資通股份有限公司
Priority date: 2016-01-18
Filing date: 2016-01-18
Publication date: 2018-12-01
Also published as: TW201742787A

Abstract

一種任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法，其採用雙回授控制來矯正的傾斜角度。當任一傾斜角度大於各自對應之角度限制時，以開回授控制驅動多軸無人飛行載具的複數個馬達直至一既定條件。當傾斜角度均不大於各自對應之角度限制時，以一負回授控制驅動多軸無人飛行載具的複數個馬達直至一平衡條件。

Description

任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法、其電腦程式產品及其多軸無人飛行載具

本發明是關於一種無人飛行載具(unmanned aerial vehicle，UAV)，特別是關於一種任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法、其電腦程式產品及其多軸無人飛行載具。

無人飛行載具(UAV)即是沒有飛行員在載具上操控，而是藉由其他方法(如，遙控或自動控制等方式)執行特定任務的飛行器。其中，具有兩個旋翼軸以上的多軸無人飛行載具(Multirotor UAV)相對比較簡單、穩定且攜帶方便，其應用面也越來越廣(如，空拍、跟拍、海釣放鉺等)。

多軸無人飛行載具多是利用遙控器操控其起飛，進而懸浮在空中執行特定任務。然而，多軸無人飛行載具的遙控器操作上相當複雜，使用者需具有一定的熟練度才得以順利地操控。此外，使用者亦利用空拋的方式，丟出去多軸無人飛行載具讓它懸浮在空中以執行特定任務。但是目前多軸無人飛行載具的空拋技術有著很大的限制。在目前多軸無人飛行載具的平衡控制下，一旦多軸無人飛行載具的角度傾斜過大，多軸無人飛行載具的馬達便會無法收斂而致使多軸無人飛行載具失控。因此，使用者只能以水平方式空拋多軸無人飛行載具，而不能以垂直方式空拋多軸無人飛行載具。

在一實施例中，一種任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法，其適用於一多軸無人飛行載具。此方法包括利用慣性感測單元偵測多軸無人飛行載具的一空拋狀態、當多軸無人飛行載具進入空拋狀態時，利用慣性感測單元偵測多軸無人飛行載具在最高點的至少一軸的傾斜角度、比較各傾斜角度與一角度閾值、當至少一傾斜角度均不大於角度閾值時，以一負回授控制驅動多軸無人飛行載具的複數個馬達以收斂傾斜角度、當任一傾斜角度大於角度閾值時，以一開回授控制驅動多軸無人飛行載具的複數個馬達、以及於開回授控制達一既定條件後，切換為以負回授控制驅動多軸無人飛行載具的複數個馬達以收斂至少一傾斜角度。

在一實施例中，一種電腦程式產品，其包括至少一程式指令。當此程式指令在載入至多軸無人飛行載具後，可使多軸無人飛行載具執行前述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法。複數個電子變速器耦接複數個馬達，並且根據複數個驅動訊號驅動所耦接的馬達。

在一實施例中，一種任意角度空拋的多軸無人飛行載具，其包括：複數個馬達、複數個電子變速器、一慣性感測單元以及一處理單元。慣性感測單元用於量測加速度以及角速度。處理單元耦接電子變速器與慣性感測單元，並且根據慣性感測單元所量測到的加速度判定進入一空拋狀態。當進入空拋狀態時，處理單元根據加速度與角速度計算至少一軸的傾斜角度並比較各傾斜角度與一角度閾值。當傾斜角度均不大於角度閾值時，處理單元以一負回授控制輸出複數個驅動訊號。當任一傾斜角度大於角度閾值時，處理單元以一開回授控制輸出複數個驅動訊號並且於開回授控制達一既定條件後，切換為以負回授控制輸出複數個驅動訊號。

綜上，根據本發明之任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法、其電腦程式產品及其多軸無人飛行載具採用雙回授控制來矯正的傾斜角度，以致能在無需額外增加硬體成本下矯正過大的傾斜角度，進而提供使用者得以以任意空拋型式致使多軸無人飛行載具以簡化多軸無人飛行載具的操作。

10‧‧‧多軸無人飛行載具

100‧‧‧機架

110‧‧‧處理單元

120‧‧‧儲存單元

130-1~130-N‧‧‧電子變速器

150-1~150-N‧‧‧馬達

160-1~160-N‧‧‧旋翼

170‧‧‧慣性感測單元

S210‧‧‧初始化慣性感測單元

S220‧‧‧利用慣性感測單元量測多軸無人飛行載具的三軸的加速度以及角速度

S230‧‧‧根據量測到的重力加速度偵測多軸無人飛行載具是否進入空拋態

S240‧‧‧根據重力加速度與角速度計算多軸無人飛行載具在最高點的傾斜角度

S250‧‧‧根據各傾斜角度執行一開回授控制以使多軸無人飛行載具平衡飛行

S251‧‧‧是否有任一傾斜角度大於角度閾值？

S252‧‧‧以開回授控制驅動多軸無人飛行載具的馬達直至一既定條件

S254‧‧‧以一負回授控制驅動多軸無人飛行載具的馬達直至一平衡條件

S310‧‧‧利用比例積分微分控制技術根據傾斜角度輸出複數個驅動訊號

S320‧‧‧以複數個驅動訊號分別驅動複數個馬達

S410‧‧‧根據重力加速度計算多軸無人飛行載具的旋轉圈數

S420‧‧‧根據旋轉圈數得到各馬達的相對位置

S440‧‧‧輸出固定值的複數個驅動訊號

S442‧‧‧根據各馬達的相對位置輸出相對應之固定值的驅動訊號

S450‧‧‧以固定值的複數個驅動訊號分別驅動複數個馬達持續既定時間

S460‧‧‧切換為輸出常態的驅動訊號

S470‧‧‧以常態的驅動訊號分別驅動複數個馬達

S480‧‧‧根據重力加速度與角速度計算出多軸無人飛行載具的當前的傾斜角度

S490‧‧‧是否有任一當前的傾斜角度大於角度閾值？

[第1圖]為根據本發明一實施例之任意角度空拋的多軸無人飛行載具的概要示意圖。

[第2圖]為根據本發明一實施例之任意角度空拋的多軸無人飛行載具的外觀示意圖。

[第3圖]為根據本發明一實施例之任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法的流程圖。

[第4圖]為步驟S250之一實施例的細部流程圖。

[第5圖]為步驟S254之一實施例的細部流程圖。

[第6圖]為步驟S252之一實施例的細部流程圖。

[第7圖]為步驟S252之另一實施例的細部流程圖。

[第8圖]為步驟S252之又一實施例的局部流程圖。

第1圖為根據本發明一實施例之任意角度空拋的多軸無人飛行載具的概要示意圖。第2圖為根據本發明一實施例之任意角度空拋的多軸無人飛行載具的外觀示意圖。第3圖為根據本發明一實施例之任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法的流程圖。

參照第1及2圖，多軸無人飛行載具10包括一處理單元110、一儲存單元120、複數個電子變速器(Electronic Speed Controller，ESC)130-1~130-N、複數個馬達150-1~150-N、複數個旋翼160-1~160-N以及一慣性感測單元170。處理單元110耦接儲存單元120、電子變速器130-1~130-N與慣性感測單元170，並且電子變速器130-1~130-N分別耦接馬達150-1~150-N。馬達150-1~150-N分別軸接複數組旋翼160-1~160-N。其中，N為大於1的正整數。於此，處理單元110、儲存單元120、電子變速器130-1~130-N、馬達150-1~150-N、旋翼160-1~160-N與慣性感測單元170是設置在多軸無人飛行載具10的機架100上。

於此，電子變速器130-1~130-N分別接收來自處理單元110的複數個驅動訊號並且根據各自的驅動訊號驅動對應的馬達150-1~150-N，以致使馬達150-1~150-N轉動各自軸接的旋翼160-1~160-N從而產生上升動力。慣性感測單元170量測多軸無人飛行載具10的加速度以及角速度。處理單元110透過調整輸出的驅動訊號來控制多軸無人飛行載具10的飛行狀態。

在一些實施例中，搭配參照第3圖，在多軸無人飛行載具10 啟動(如，開機或重置)時，多軸無人飛行載具10置於地面或平台上以進行初始化程序。在初始化程序中，慣性感測單元170進行初始化(步驟S210)。於初始化程序完成後，慣性感測單元170的初始化資料傳送給處理單元110，並且開始持續量測多軸無人飛行載具10的三軸的加速度以及角速度(步驟S220)。處理單元110根據初始化資料計算多軸無人飛行載具10的初始狀態(未被空拋出去的狀態，例如：三軸的加速度或角度)，並將初始狀態記錄於儲存單元120中。

接著，處理單元110根據量測到的加速度偵測多軸無人飛行載具10是否進入空拋狀態(步驟S230)。在一些實施例中，在多軸無人飛行載具10以任意型式拋到空中的那一刻，慣性感測單元170會量測到為負的Z軸加速度。因此，當處理單元110第一次接收到來自慣性感測單元170之負的Z軸加速度時，處理單元110判定多軸無人飛行載具10進入空拋狀態。

當多軸無人飛行載具10未進入空拋狀態時，處理單元110則繼續偵測。

舉例來說，當多軸無人飛行載具10為靜止狀態(如，靜置於地面或平台上)時，X軸的加速度為0m/s²、Y軸的加速度為0m/s²、而Z軸的加速度為9.8m/s²。當多軸無人飛行載具10由準備拋飛到拋出之前，X軸的加速度的值會持續變化、Y軸的加速度的值亦會持續變化為、但Z軸的加速度則約為9.8m/s²(±2m/s²)。

當多軸無人飛行載具10進入空拋狀態時，處理單元110根據加速度與角速度計算多軸無人飛行載具10在最高點的傾斜角度(步驟 S240)。在一些實施例中，當多軸無人飛行載具10進入空拋狀態時，處理單元110先根據加速度判定多軸無人飛行載具10是否達到最高點(即，加速度是否為零)。於多軸無人飛行載具10達到最高點(即，加速度為零)時，處理單元110根據加速度與角速度計算出多軸無人飛行載具10至少一軸的傾斜角度。至少一軸的傾斜角度包括翻滾(Roll)角度、俯仰(Pitch)角度、偏擺(Yaw)角度或其組合。其中，翻滾角度是指多軸無人飛行載具10相對縱軸(Longitudinal axis)X作左右旋轉動作所形成的變化角度。俯仰角度是指多軸無人飛行載具10相對橫軸(Lateral axis)Y作上下抬頭低頭動作所形成的變化角度。偏擺角度是指多軸無人飛行載具10相對垂直軸(Vertical axis)Z作左右偏擺動作所形成的變化角度。

舉例來說，當Z軸的加速度為0m/s²表示為最高點，並多軸無人飛行載具10將開始自由落體。接著，Z軸加速度開始遞減，並且處理單元110透過下列式一可計算出傾斜角度。

其中，Roll表示翻滾角度、而Pitch表示俯仰角度。

處理單元110根據各傾斜角度執行一開回授控制以使多軸無人飛行載具10平衡飛行(步驟S250)。

在一些實施例中，當任一傾斜角度大於各自對應之角度限制時，處理單元110以開回授控制驅動多軸無人飛行載具10的馬達150-1~105-4直至一既定條件(步驟S252)。當傾斜角度均不大於各自對應之該角度限制時，處理單元110以一負回授控制驅動多軸無人飛行載具 10的馬達150-1~105-4直至一平衡條件(步驟S254)。

在一些實施例中，各角度限制可為角度閾值。參照第4圖，處理單元110比較各傾斜角度與各自對應之角度閾值以確認是否有任一傾斜角度大於角度閾值(步驟S250)。在一些實施例中，各角度閾值可為45度。

當傾斜角度均不大於角度閾值時，處理單元110執行負回授控制(即，步驟S254)以收斂多軸無人飛行載具10的傾斜角度。

當任一傾斜角度大於角度閾值時，處理單元110執行開回授控制(即，步驟S252)以縮小多軸無人飛行載具10的傾斜角度。於開回授控制(步驟S252)達既定條件後，處理單元110切換為執行負回授控制(即，步驟S254)以收斂多軸無人飛行載具10的傾斜角度。

第5圖為步驟S254之一實施例的細部流程圖。

在一些實施例中，參照第5圖，在負回授控制(步驟S254)下，處理單元110利用一比例積分微分控制技術根據傾斜角度分別輸出複數個驅動訊號給電子變速器130-1~130-N(步驟S310)，並且電子變速器130-1~130-N以各自的驅動訊號分別驅動所耦接的馬達150-1~150-N(步驟S320)。並且，處理單元110會隨著傾斜角度的變化調整所輸出的驅動訊號(即調整馬達150-1~150-N的轉速)直至傾斜角度達到水平角度。在一些實施例中，水平角度為小於或等於1度。較佳地，水平角度約為0度。

第6圖為步驟S252之一實施例的細部流程圖。

在一些實施例中，參照第6圖，在開回授控制(步驟S252)下，處理單元110是輸出固定值的複數個驅動訊號給電子變速器 130-1~130-N(步驟S440)，以致使給電子變速器130-1~130-N根據固定值的複數個驅動訊號分別驅動所耦接的馬達150-1~150-N持續一既定時間(步驟S450)。換言之，處理單元110在既定時間內維持輸出固定值的複數個驅動訊號，以致使馬達150-1~150-N以對應此固定值的固定轉速轉動此既定時間。

第7圖為步驟S252之另一實施例的細部流程圖。

在一些實施例中，參照第7圖，在開回授控制(步驟S252)下，處理單元110根據加速度與初始狀態以累加的方式計算多軸無人飛行載具10達最高點時的旋轉圈數(步驟S410)，然後根據旋轉圈數得到於最高點時馬達150-1~150-N的相對位置(步驟S420)。舉例來說，當翻滾(Roll)角度大於或等於360度時，處理單元110即可判定多軸無人飛行載具10翻滾一圈。當俯仰角度大於或等於360度時，處理單元110即可判定多軸無人飛行載具10俯仰一圈。

接著，處理單元110根據馬達150-1~150-N的相對位置輸出相對應之固定值的複數個驅動訊號給電子變速器130-1~130-N(步驟S442)，以致使給電子變速器130-1~130-N根據固定值的複數個驅動訊號分別驅動所耦接的馬達150-1~150-N持續一既定時間(步驟S450)。換言之，處理單元110根據各馬達150-1~150-N處於上端位置、中間位置或下端位置而給予對應所處位置之特定固定值的驅動訊號。在一些實施例中，處理單元110可以公式轉換或查表方式產生對應各馬達150-1~150-N所處位置之特定固定值的驅動訊號。在一些實施例中，既定時間可為1-2秒。

舉例來說，假設多軸無人飛行載具10為四軸飛行器，其具有 4個馬達150-1~150-4，並且各馬達150-1~150-4的規格為1000KV。在穩定狀態下，驅動電壓為11V，因此各馬達150-1~150-4的轉速約為11000轉(每分鐘)。為了清楚描述，以下例子中，將馬達150-1~150-4分別稱之為第一馬達150-1、第二馬達150-2、第三馬達150-3以及第四馬達150-4。

在傾斜角度約80-90度的一情況下，若第二馬達150-2明顯位於最下方(下端位置)、第四馬達150-4明顯位於最上方(上端位置)且第一馬達150-1與第三馬達150-3位於第二馬達150-2與第四馬達150-4之間(中間位置)，處理單元110會將第四馬達150-4的轉速調降500轉(約10.5V的驅動訊號)以及將第二馬達150-2的轉速調升500轉(約11.5V的驅動訊號)，而第一馬達150-1與第三馬達150-3的轉速則維持不變(約11V的驅動訊號)。

在傾斜角度約80-90度的另一情況下，若第二馬達150-2與第三馬達150-3皆位於下方(下端位置)且第一馬達150-1與第四馬達150-4皆位於上方(上端位置)，處理單元110會將第一馬達150-1與第四馬達150-4的轉速個別調降250轉(約10.75V的驅動訊號)以及將第二馬達150-2與第三馬達150-3的轉速個別調升250轉(約11.25V的驅動訊號)。

在傾斜角度約80-90度的又一情況下，若第二馬達150-2與第三馬達150-3皆位於下方(下端位置)但第三馬達150-3略高於第二馬達150-2，並且第一馬達150-1與第四馬達150-4皆位於上方(上端位置)但第四馬達150-4略高於第一馬達150-1，處理單元110會將第一馬達150-1的轉速調降220轉(約10.78V的驅動訊號)、將第四馬達150-4的轉速調降280轉(約10.72V的驅動訊號)、將第三馬達150-3的轉速調升220轉(約 11.22V的驅動訊號)以及將第二馬達150-2的轉速調升280轉(約11.28V的驅動訊號)。

在傾斜角度約65-80度的一情況下，若第二馬達150-2明顯位於最下方(下端位置)、第四馬達150-4明顯位於最上方(上端位置)且第一馬達150-1與第三馬達150-3位於第二馬達150-2與第四馬達150-4之間(中間位置)，處理單元110會將第四馬達150-4的轉速調降300轉(約10.7V的驅動訊號)以及將第二馬達150-2的轉速調升300轉(約11.3V的驅動訊號)，而第一馬達150-1與第三馬達150-3的轉速則維持不變(約11V的驅動訊號)。

在傾斜角度約65-80度的另一情況下，若第二馬達150-2與第三馬達150-3皆位於下方(下端位置)且第一馬達150-1與第四馬達150-4皆位於上方(上端位置)，處理單元110會將第一馬達150-1與第四馬達150-4的轉速個別調降150轉(約10.85V的驅動訊號)以及將第二馬達150-2與第三馬達150-3的轉速個別調升150轉(約11.15V的驅動訊號)。

在傾斜角度約65-80度的又一情況下，若第二馬達150-2與第三馬達150-3皆位於下方(下端位置)但第三馬達150-3略高於馬達150-2，並且第一馬達150-1與第四馬達150-4皆位於上方(上端位置)但第四馬達150-4略高於第一馬達150-1，處理單元110會將第一馬達150-1調降120轉(約10.88V的驅動訊號)、將第四馬達150-4的轉速調降180轉(約10.82V的驅動訊號)、將第三馬達150-3的轉速調升120轉(約11.12V的驅動訊號)以及將第二馬達150-2的轉速調升180轉(約11.18V的驅動訊號)。

在傾斜角度約45-65度的一情況下，若第二馬達150-2明顯位於最下方(下端位置)、第四馬達150-4明顯位於最上方(上端位置)且第一馬達150-1與第三馬達150-3位於第二馬達150-2與第四馬達150-4之間(中間位置)，處理單元110會將第四馬達150-4的轉速調降200轉(約10.8V的驅動訊號)以及將第二馬達150-2的轉速調升200轉(約11.2V的驅動訊號)，而第一馬達150-1與第三馬達150-3的轉速則維持不變(約11V的驅動訊號)。

在傾斜角度約45-65度的另一情況下，若第二馬達150-2與第三馬達150-3皆位於下方(下端位置)且第一馬達150-1與第四馬達150-4皆位於上方(上端位置)，處理單元110會將第一馬達150-1與第四馬達150-4的轉速個別調降100轉(約10.9V的驅動訊號)以及將第二馬達150-2與第三馬達150-3的轉速個別調升100轉(約11.1V的驅動訊號)。

在傾斜角度約45-65度的又一情況下，若第二馬達150-2與第三馬達150-3皆位於下方(下端位置)但馬達150-3略高於馬達150-2，並且第一馬達150-1與第四馬達150-4皆位於上方(上端位置)但第四馬達150-4略高於第一馬達150-1，處理單元110會將第一馬達150-1調降20轉(約10.982V的驅動訊號)、將第四馬達150-4的轉速調降80轉(約10.92V的驅動訊號)、將第三馬達150-3的轉速調升20轉(約11.02V的驅動訊號)以及將第二馬達150-2的轉速調升80轉(約11.08V的驅動訊號)。

在此些情況中，於轉速調整後，各馬達150-1~150-4會維持在調整後的轉速約2秒，即恢復為一般轉速(如前述之11000轉)。即，處理單元110切換為輸出常態的驅動訊號(如前述之11V電壓)。

應可理解的，轉速值會依據馬達的規格而有所不同，且調整量亦會依據馬達的規格而有不同的調整。

第8圖為步驟S252之又一實施例的局部流程圖。

在一些實施例中，參照第8圖，在達既定時間時，各馬達150-1~150-4會切換為常態轉速，即，處理單元110輸出常態的驅動訊號給電子變速器130-1~130-N(步驟S460)，以致使給電子變速器130-1~130-N根據接收到的驅動訊號分別驅動所耦接的馬達150-1~150-N(步驟S470)。

並且，處理單元110會再判斷一次傾斜角度。換言之，處理單元110會根據慣性感測單元170量測到的加速度與角速度計算出多軸無人飛行載具10的至少一軸的當前的傾斜角度(步驟S480)，並比較當前的傾斜角度與角度閾值以確認是否有任一當前的傾斜角度大於角度閾值(步驟S490)。

當當前的傾斜角度均不大於角度閾值時，處理單元110完成開回授控(步驟S252)並接續執行負回授控制(步驟S254)以收斂多軸無人飛行載具10的傾斜角度。

反之，當仍有任一當前的傾斜角度大於角度閾值時，處理單元110則再次調整馬達轉速持續一既定時間(即返回執行步驟S410或S440)。處理單元110透過反覆調整及判斷直到當前的傾斜角度均不大於角度閾值。

在一些實施例中，當傾斜角度達到水平角度時，處理單元110則進行監控程序，以持續監控傾斜角度的變化。並且，當傾斜角度大於水平角度時，處理單元110則再次啟動回授控制。

於此，儲存單元120用以儲存相關之軟體/韌體程式、處理單元110運作過程中所需的及所產生的數據等。在一些實施例中，儲存單元120可由一個或多個儲存元件所實現。其中，儲存元件可以是例如記憶體或暫存器等，但在此並不對其限制。

此外，前述任一實施例的任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法可由一電腦程式產品實現。電腦程式產品包括至少一程式指令，以致於當多軸無人飛行載具10載入程式並執行後可完成根據本發明任一實施例之任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法。在一些實施例中，電腦程式產品可為一可讀取記錄媒體，而上述程式指令則儲存在可讀取記錄媒體中供多軸無人飛行載具10讀取並載入。在一些實施例中，上述程式指令本身即可為電腦程式產品，並且經由有線或無線的方式傳輸至多軸無人飛行載具10中。

Claims

一種任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法，適用於一多軸無人飛行載具，該方法包括：利用一慣性感測單元偵測該多軸無人飛行載具的一空拋狀態；當該多軸無人飛行載具進入該空拋狀態時，利用該慣性感測單元偵測該多軸無人飛行載具在一特定位置的至少一軸的傾斜角度；以及根據各該傾斜角度執行一開回授控制以使該多軸無人飛行載具平衡飛行。
如請求項1所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法，其中該空拋狀態的該偵測步驟包括：利用該慣性感測單元中的一加速度規量測一垂直軸加速度；以及當該垂直軸加速度為負的時，判定該多軸無人飛行載具進入該空拋狀態。
如請求項1所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法，其中根據各該傾斜角度執行該開回授控制的步驟包括：當任一該傾斜角度大於各自對應之角度限制時，以該開回授控制驅動該多軸無人飛行載具的複數個馬達直至一既定條件；以及當該至少一傾斜角度均不大於各自對應之該角度限制時，以一負回授控制驅動該多軸無人飛行載具的該複數個馬達直至一平衡條件。
如請求項3所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法，其中該既定條件為一既定時間，以及以該開回授控制驅動該複數個馬達的步驟包括：利用該慣性感測單元中的一加速度規計算該多軸無人飛行載具的旋轉圈數；根據該旋轉圈數得到各該馬達的相對位置；以及以各該馬達的該相對位置所對應的固定值的驅動訊號驅動各該馬達持續該既定時間。
如請求項3所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法，其中該以該開回授控制驅動該複數個馬達的步驟包括：利用該慣性感測單元中的一加速度規計算該多軸無人飛行載具的旋轉圈數；根據該旋轉圈數得到各該馬達的相對位置；以各該馬達的該相對位置所對應的固定值的驅動訊號驅動各該馬達持續一既定時間；於達該既定時間時，利用該慣性感測單元偵測該多軸無人飛行載具的該至少一軸的當前的傾斜角度並比較各該當前的傾斜角度與一角度閾值；當任一該當前的傾斜角度大於該角度閾值時，返回執行以各該馬達的該相對位置所對應的該固定值的該驅動訊號驅動該馬達持續該既定時間的步驟；以及當該至少一當前的傾斜角度均不大於該角度閾值時，判定該開回授控制達該既定條件。
如請求項4或5所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法，其中以各該馬達的該相對位置所對應的該固定值的該驅動訊號驅動該馬達持續該既定時間的步驟包括調降該複數個馬達中位於最上方的一馬達的轉速、調升該複數個馬達中位於最下方的一馬達的轉速，以及不改變該複數個馬達中位於中間的二馬達的轉速。
如請求項4或5所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法，其中以各該馬達的該相對位置所對應的該固定值的該驅動訊號驅動該馬達持續該既定時間的步驟包括以相同量調降該複數個馬達中位於上方的二馬達的轉速以及以相同量調升該複數個馬達中位於下方的二馬達的轉速。
如請求項4或5所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法，其中以各該馬達的該相對位置所對應的該固定值的該驅動訊號驅動該馬達持續該既定時間的步驟包括以不同量調降該複數個馬達中位於最上方的一馬達及鄰近最上方的一馬達的轉速以及調升該複數個馬達中位於最下方的一馬達及鄰近最下方的一馬達的轉速。
如請求項3所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法，其中該既定條件為一既定時間，以及以該開回授控制驅動該複數個馬達的步驟包括：以固定值的複數個驅動訊號驅動該複數個馬達持續該既定時間。
如請求項3所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法，其中以該開回授控制驅動該複數個馬達的步驟包括：以固定值的複數個驅動訊號驅動該複數個馬達持續一既定時間；於達該既定時間時，利用該慣性感測單元偵測該多軸無人飛行載具該至少一軸的當前的傾斜角度並比較各該當前的傾斜角度與一角度閾值；當任一該當前的傾斜角度大於該角度閾值時，返回執行以該固定值的該複數個驅動訊號驅動該複數個馬達持續該既定時間的步驟；以及當該至少一當前的傾斜角度均不大於該角度閾值時，判定該開回授控制達該既定條件。
如請求項9或10所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法，其中在穩定狀態下各該驅動訊號約為11V，並且以各該馬達的相對位置所對應的該固定值的該驅動訊號驅動該馬達持續該既定時間的步驟包括以低於11V的該驅動訊號驅動該複數個馬達中位於最上方的一馬達、以高於11V的該驅動訊號驅動該複數個馬達中位於最下方的一馬達，以及以約11V的該驅動訊號驅動該複數個馬達中位於中間的二馬達。
如請求項9或10所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法，其中在穩定狀態下各該驅動訊號約為11V，並且以各該馬達的相對位置所對應的該固定值的該驅動訊號驅動該馬達持續該既定時間的步驟包括以低於11V且相同量的該驅動訊號驅動該複數個馬達中位於上方的二馬達以及以高於11V且相同量的該驅動訊號驅動該複數個馬達中位於下方的二馬達。
如請求項9或10所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法，其中在穩定狀態下各該驅動訊號約為11V，並且以各該馬達的該相對位置所對應的該固定值的該驅動訊號驅動該馬達持續該既定時間的步驟包括分別以約低於11V且不同量的該驅動訊號驅動該複數個馬達中位於最上方的一馬達及鄰近最上方的一馬達、以及分別以高於11V 且不同量的該驅動訊號驅動該複數個馬達中位於最下方的一馬達及鄰近最下方的一馬達。
如請求項3所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法，其中以該負回授控制驅動該複數個馬達的步驟包括：利用一比例積分微分控制技術根據該至少一傾斜角度輸出複數個驅動訊號，其中各該驅動訊號隨著該至少一傾斜角度的變化而改變；以及以該複數個驅動訊號分別驅動該複數個馬達。
一種電腦程式產品，包括至少一程式指令，該至少一程式指令在載入至一多軸無人飛行載具後，可使該多軸無人飛行載具執行如請求項1至14中任一項所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具的平衡控制方法。
一種任意角度空拋的多軸無人飛行載具，包括：複數個馬達；複數個驅動單元，耦接該複數個馬達，根據複數個驅動訊號驅動該複數個馬達；一慣性感測單元，輸出一慣性感測信號；以及一處理單元，耦接該複數個驅動單元與該慣性感測單元，根據該慣性感測信號判定進入一空拋狀態、當進入該空拋狀態時，根據該慣性感測信號計算至少一軸的傾斜角度並根據各該傾斜角度執行一開回授控制以使該多軸無人飛行載具平衡飛行。
如請求項16所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具，其中該慣性感測信號包括一垂直軸加速度，以及當該垂直軸加速度為負的時，該處理單元判定進入該空拋狀態。
如請求項16所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具，其中當任一該傾斜角度大於各自對應之角度限制時，該處理單元以該開回授控制驅動該多軸無人飛行載具的該複數個馬達直至一既定條件；以及當該至少一傾斜角度均不大於各自對應之該角度限制時，該處理單元以一負回授控制驅動該多軸無人飛行載具的該複數個馬達直至一平衡條件。
如請求項18所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具，其中該慣性感測信號包括一加速度，該既定條件為一既定時間，以及該處理單元根據該加速度得到各該馬達的相對位置並且在該開回授控制下以各該馬達的該相對位置所對應的固定值的該驅動訊號驅動該馬達持續該既定時間。
如請求項18所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具，其中該慣性感測信號包括一加速度，以及該處理單元根據該加速度得到各該馬達的相對位置並且在該開回授控制下以各該馬達的該相對位置所對應的固定值的該驅動訊號驅動各該馬達持續一既定時間、於達該既定時間時，計算該至少一軸的當前的傾斜角度並判斷各該當前的傾斜角度是否大於一角度閾值、當任一該當前的傾斜角度大於該角度閾值時，返回執行以各該馬達的該相對位置所對應的固定值的該驅動訊號驅動各該馬達持續該既定時間的步驟、以及當該至少一當前的傾斜角度均不大於該角度閾值時，判定該開回授控制達該既定條件。
如請求項16至20中之任一項所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具，其中在該開回授控制下，該處理單元調降該複數個馬達中位於最上方的一馬達的轉速、調升該複數個馬達中位於最下方的一馬達的轉速，以及不改變該複數個馬達中位於中間的二馬達的轉速。
如請求項16至20中之任一項所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具，其中在該開回授控制下，該處理單元以相同量調降該複數個馬達中位於上方的二馬達的轉速以及以相同量調升該複數個馬達中位於下方的二馬達的轉速。
如請求項16至20中之任一項所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具，其中在該開回授控制下，該處理單元以不同量調降該複數個馬達中位於最上方的一馬達及鄰近最上方的一馬達的轉速以及以不同量調升該複數個馬達中位於最下方的一馬達及鄰近最下方的一馬達的轉速。
如請求項16至20中之任一項所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具，其中在穩定狀態下各該驅動訊號約為11V，並且在該開回授控制下，該處理單元以低於11V的該驅動訊號驅動該複數個馬達中位於最上方的一馬達、以高於11V的該驅動訊號驅動該複數個馬達中位於最下方的一馬達，以及以約11V的該驅動訊號驅動該複數個馬達中位於中間的二馬達。
如請求項16至20中之任一項所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具，其中在穩定狀態下各該驅動訊號約為11V，並且在該開回授控制下，該處理單元以低於11V且相同量的該驅動訊號驅動該複數個馬達中位於上方的二馬達以及以高於11V且相同量的該驅動訊號驅動該複數個馬達中位於下方的二馬達。
如請求項16至20中之任一項所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具，其中在穩定狀態下各該驅動訊號約為11V，並且在該開回授控制下，該處理單元以低於11V且不同量的該驅動訊號驅動該複數個馬達中位於最上方的一馬達及鄰近最上方的一馬達以及以高於11V且不同量的該驅動訊號驅動該複數個馬達中位於最下方的一馬達及鄰近最下方的一馬達。
如請求項18所述之任意角度空拋的多軸無人飛行載具，其中在該負回授控制下，該處理單元以一比例積分微分控制技術根據該傾斜角度輸出該複數個驅動訊號，並且各該驅動訊號隨著該傾斜角度的變化而改變。