用來表示三維空間中運動物體繞座標軸旋轉的情況，即物體每時每秒的姿態可以由尤拉角表示。
四元數用於物體的旋轉，是一種複雜但是效率較高的旋轉方式。
對於乙個物體的旋轉，我們只需要知道四個值：乙個旋轉向量+乙個旋轉角度，而四元素也正是
這樣設計的：q = (x, y, z, w).其中x,y,z代表向量的三維座標，w代表角度。
z軸正方向為前進方向
pitch ： 俯仰，將物體繞x軸旋轉（localrotationx）
yaw ： 航向，將物體繞y軸旋轉（localrotationy）
roll： 橫滾，將物體z軸旋轉（localrotationz）
頭模型的姿態角，標註
**四旋翼飛行器 結構形式為，電機1和電機3逆時針旋轉的同時，電機2 和電機4順時針旋轉，這樣陀螺效應和空氣動力扭矩效應均被抵消。
在圖中，電機1和電機3作逆時針旋轉，電機2和電機4作順時針旋轉，規定沿x軸正方向運動稱為向前運動，箭頭在旋翼的運動平面上方表示此電機轉速提高，在下方表示此電機轉速下降。**
垂直運動相對來說比較容易。在圖a所示，因有兩對電機轉向相反，可以平衡其對機身的反扭矩，當同時增加四個電機的輸出功率，旋翼轉速增加使得總的拉力增大，當總拉力足以克服整機的重量時，四旋翼飛行器便離地垂直上公升；反之，同時減小四個電機的輸出功率，四旋翼飛行器則垂直下降，直至平衡落地，實現了沿z軸的垂直運動。當外界擾動量為零時，在旋翼產生的公升力等於飛行器的自重時，飛行器便保持懸停狀態。保證四個旋翼轉速同步增加或減小是垂直運動的關鍵。
如圖b所示，保持1，3電機轉速不變，改變2，4電機轉速可以實現俯仰運動。
滾轉運動：與圖b的原理相同，在圖c中，改變電機2和電機4的轉速，保持電機1和電機3的轉速不變，則可使機身繞x軸旋轉（正向和反向），實現飛行器的滾轉運動。
四旋翼飛行器偏航運動可以借助旋翼產生的反扭矩來實現。旋翼轉動過程中由於空氣阻力作用會形成與轉動方向相反的反扭矩，為了克服反扭矩影響，可使四個旋翼中的兩個正轉，兩個反轉，且對角線上的來年各個旋翼轉動方向相同。反扭矩的大小與旋翼轉速有關，當四個電機轉速相同時，四個旋翼產生的反扭矩相互平衡，四旋翼飛行器不發生轉動；當四個電機轉速不完全相同時，不平衡的反扭矩會引起四旋翼飛行器轉動。在圖d中，當電機1和電機3的轉速上公升，電機2和電機4的轉速下降時，旋翼1和旋翼3對機身的反扭矩大於旋翼2和旋翼4對機身的反扭矩，機身便在富餘反扭矩的作用下繞z軸轉動，實現飛行器的偏航運動，轉向與電機1、電機3的轉向相反。
要想實現飛行器在水平面內前後、左右的運動，必須在水平面內對飛行器施加一定的力。在圖e中，增加電機3轉速，使拉力增大，相應減小電機1轉速，使拉力減小，同時保持其它兩個電機轉速不變，反扭矩仍然要保持平衡。按圖b的理論，飛行器首先發生一定程度的傾斜，從而使旋翼拉力產生水平分量，因此可以實現飛行器的前飛運動。向後飛行與向前飛行正好相反。當然在圖b圖c中，飛行器在產生俯仰、翻滾運動的同時也會產生沿x、y軸的水平運動。
在圖f中，由於結構對稱，所以側向飛行的工作原理與前後運動完全一樣。 總得來說就是控制四個電機的速度了。然後相應的提高速度和減慢速度就可以讓四軸動起來了。
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