無人載具安全監控之無鉛壓電MEMS三軸加速規系統開發

首創無鉛材料之壓電高靈敏度MEMS加速度感測器，無需外加電源，功耗極低、面積小、靈敏度高且與CMOS製程相容性高。壓電加速規讀取電路之線性度極高，也達成極低功耗。開發無人機飛行監控系統，整合加速規、ADC、讀取電路與處理器於PX4飛控平台並應用於無人機飛行測試，偵測撞擊、纏繞、螺旋槳偏心或是鬆脫等異常狀況，並對嚴重程度作出返航/原地降落選擇。

　　由於全球環保意識抬頭，對於含鉛產品的規範趨於嚴格，像是歐盟的RoHS危害性物質限制法規等，未來含鉛相關產品將被逐漸淘汰，無鉛產品將成為未來市場主流。

　　本團隊建立材料摻雜技術使無鉛材料之壓電特性大幅提升，成功製備MEMS無鉛三軸壓電加速規。其擁有體積小、質量輕以及可由晶片異質整合技術與CMOS製程等優點。有別於以往MEMS三軸壓電加速規使用PZT含鉛材料，採用無鉛材料為全球首創之開發成果。

　　此外，本團隊將加速規系統應用於無人載具之安全監控。此系統包含透過MEMS無鉛三軸加速規元件感測無人載具之訊號，經由讀取電路及ADC電路將此類比訊號轉換為數位訊號，接著透過Arduino及Raspberry Pi進行訊號處理，並且將運算結果透過無線傳輸至使用者個人電腦，透過使用者介面的軟體即時顯示無人載具之安全監控訊息，包括振幅、頻率以及無人機健康狀態判斷，此系統可協助使用者即時得知無人載具之機身安全狀況。

　　本團隊持續著手整合上游「壓電加速規之製作」、中游「電路與模組設計」與下游「使用者平台開發」，獨立開發出一套物聯網系統，為全世界加速度感測器領域開闢全新的道路。

圖1 加速規安全監控系統流程圖

圖2 加速規安全監控系統使用者介面