中國研究團隊發布全球首款竹製無人機開源飛控軟體，解決長年振動難題

中國西安西北工業大學（NPU）民航學院的研究團隊，發布了號稱全球首個專為竹製機架無人飛行載具（UAV）設計的開源飛控系統，並將軟體與硬體配置檔案免費開放給全球開發者下載使用。該研究論文於2月28日刊登於《黑龍江科學》期刊，《南華早報》亦於2026年4月4日報導了這項發展。該系統解決了一個長年阻礙竹製無人機發展的核心工程難題——竹材的低頻振動會使標準飛行控制器失效。

竹製機架在飛行載荷下會產生8至20赫茲的振動，這個頻率範圍遠低於傳統飛控系統所能濾除的頻段，導致飛行不穩定。儘管竹材在結構上極具吸引力，卻因此在航空應用中困難重重。研究團隊指出，現有方案不是封閉式商用系統缺乏彈性，就是開源平台難以適應非傳統材料的開發需求，使得竹製無人機開發者始終缺乏可行的基礎架構。

NPU團隊如何解決振動問題

研究團隊以工業級晶片打造客製化飛控板，並搭配雙慣性測量單元（IMU）系統——兩組感測器相互交叉校驗，過濾竹製機架產生的雜訊。控制演算法從零重寫，針對竹材的物理特性進行調校，而非沿用傳統系統預設的碳纖維與複合材料參數。

核心改進在於調整擴展卡爾曼濾波器（Extended Kalman Filter），充分利用竹材天然的振動阻尼特性。成果顯著：控制延遲從15至20毫秒降至8至10毫秒，反應時間大幅縮短約一半，同時維持穩定飛行。資深工程師田偉指出，團隊同時將飛控軟體與結構參數配置檔案以開源方式釋出，開發者可針對不同竹製機架幾何結構進行調整，無需重寫核心控制演算法。

軟體架構採用模組化的發布-訂閱（Publish-Subscribe）框架，支援平行資料處理與便捷的系統擴展。該系統完全相容MAVLink——目前大多數開源無人機平台所使用的標準通訊協定，意味著基於此系統打造的竹製無人機，可直接整合現有地面控制站、任務規劃器及周邊硬體，無需額外的客製化橋接工作。

竹材作為無人機材料：優勢與挑戰

竹子生長快速、產量豐富、可生物分解，且比多數金屬更輕，其單位重量的抗拉強度可與玻璃纖維相媲美。在複合材料價格昂貴的地區，用於農業監測、林業巡檢及科學教育等應用場景時，低成本竹製機架搭配可靠的自主控制系統，在經濟上極具說服力。

然而，控制問題始終是最大的障礙。竹製機架的撓曲方式不同於碳纖維，對陣風的反應也不同，且會引入使感測器讀數失準的振動模態。NPU系統直接正面處理這個問題，而非採取迂迴方式繞過。

值得一提的是，無人機群在複雜自然環境中運作一直是中國積極研究的領域。2022年，浙江大學曾展示十架無人機群在竹林中自主導航的成果，使用配備Intel RealSense攝影機與PX4飛控系統的掌心大小四旋翼無人機。該蜂群著重於GPS受限環境中的自主能力，而NPU系統則著眼於不同層面的問題：讓竹子本身成為機架材料，而非僅作為操作環境。

開源釋出的重要意義與值得關注的背景

此次開源釋出最值得關注之處，在於同時公開軟體與硬體配置檔案，消除了竹製無人機開發的主要障礙——過去每個想打造竹製無人機的團隊，都必須從頭解決振動過濾問題，現在這個門檻已經移除。這將加速竹製無人機在最具實際需求市場的採用，包括農業推廣計畫、大學研究實驗室及資源有限的環境。

不過，有一個背景值得關注。西北工業大學是中國「國防七子」之一，澳洲戰略政策研究所（ASPI）指出，這七所院校與中國人民解放軍有深厚的結構性關聯，約半數研究預算投入國防工作。NPU官方網站亦自述為「獻身國防」的大學。同一機構曾開發「小隼」仿生撲翼無人機等軍事相關項目。這並不意味著永續農業研究是掩護計畫，但確實代表源自NPU的開源飛控軟體，將受到安全研究人員與政府採購單位的嚴格審視，其程度遠超歐洲農業大學所發布的類似成果。該系統對開發者友善的MAVLink相容性與模組化架構，同樣也使其易於整合到竹製林業無人機以外的各種平台。

業界預估，至2027年底前，至少會有一款商用竹製機架無人機採用此技術堆疊上市——最有可能來自東南亞的農業無人機製造商，當地的竹材供應鏈與成本壓力正好形成完美契合。

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