1、科研突破
北京合眾思?jí)芽萍脊煞萦邢薰荆ü善贝a：002383）兩位畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)，擁有多年科研經(jīng)驗(yàn)的副教授唐李征博士和張地老師，通過7年的自主研發(fā)和創(chuàng)新，推出球形雙軸穩(wěn)定平臺(tái)產(chǎn)品，技術(shù)達(dá)到全球領(lǐng)先水平，并得到國際市場(chǎng)認(rèn)可。
雙軸穩(wěn)定平臺(tái)是合眾思?jí)丫呐嘤囊I(lǐng)世界前沿、有廣闊市場(chǎng)前景的高價(jià)值專利產(chǎn)品，專利名稱為一種雙自由度旋轉(zhuǎn)控制裝置及設(shè)有該裝置的應(yīng)用系統(tǒng)，專利號(hào)為201510280742.9。
該專利在2018中國·海淀高價(jià)值專利培育大賽中，從超過1萬件參賽專利中脫穎而出，成功晉級(jí)決賽，此活動(dòng)是國內(nèi)首次以高價(jià)值專利培育為主題的創(chuàng)新大賽。
★ 雙軸穩(wěn)定平臺(tái)可廣泛應(yīng)用于各種高精度動(dòng)態(tài)穩(wěn)定平臺(tái)和自動(dòng)靜態(tài)定向/調(diào)平裝置。
★ 實(shí)現(xiàn)機(jī)載、星載等高精度微型雙軸穩(wěn)定平臺(tái)，也可以當(dāng)作雙軸調(diào)整臺(tái)使用。
★ 正式銷售后年?duì)I收估值在千萬級(jí)。
雙軸穩(wěn)定平臺(tái)能夠?yàn)槿魏芜\(yùn)動(dòng)載體提供導(dǎo)航服務(wù)，它的誕生意味著在獲得相同定位精度的情況下，可以革命性地縮小體積，減少重量，從而降低平臺(tái)制造成本。
運(yùn)行原理舉例
地面上的運(yùn)動(dòng)載體可以憑借參照物進(jìn)行導(dǎo)航，但空中的運(yùn)動(dòng)載體如飛機(jī)，需要憑借陀螺等辨別方向。陀螺需要人為瞄準(zhǔn)北方，在瞄北之前要確保其在一個(gè)水平面上，但飛機(jī)飛行時(shí)的晃動(dòng)會(huì)造成干擾。這時(shí)，把陀螺放在雙軸穩(wěn)定平臺(tái)上就可以始終保持在水平面上了。
▲雙軸穩(wěn)定平臺(tái)
產(chǎn)品創(chuàng)新點(diǎn)：
◆ 獨(dú)特的支撐與驅(qū)動(dòng)于一體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，簡化了驅(qū)動(dòng)方式和驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，大大提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，革命性得改變了傳統(tǒng)雙軸穩(wěn)定平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制相互耦合的問題，并使產(chǎn)品向小型化發(fā)展成為可能；
◆ 首次采用直線電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，將壓電陶瓷電機(jī)的控制精度完全復(fù)映到球體的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)上，控制精度、動(dòng)態(tài)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)穩(wěn)定平臺(tái)；
◆ 采用瞬時(shí)軸理論進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
2、行業(yè)背景
關(guān)于陶瓷電機(jī)驅(qū)動(dòng)研究國內(nèi)起點(diǎn)較低，從事理論研究和實(shí)際應(yīng)用的單位屈指可數(shù)，也就三到四家，且都是單軸轉(zhuǎn)臺(tái)，沒有雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)的概念。這些國內(nèi)單位在單軸轉(zhuǎn)臺(tái)的陶瓷電機(jī)驅(qū)動(dòng)上，對(duì)軸系沒有符合相關(guān)要求的測(cè)量體系，不清楚自己使用軸的實(shí)際精度，其生產(chǎn)出來的都是低端產(chǎn)品。
在陶瓷電機(jī)的安裝、驅(qū)動(dòng)、檢測(cè)方面無標(biāo)準(zhǔn)、無測(cè)量，而這缺失的兩方面正是陶瓷電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)的技術(shù)關(guān)鍵，這些技術(shù)難點(diǎn)沒有一定的時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)積累是不可能形成有技術(shù)含量的產(chǎn)品的。令人欣喜的是，合眾思?jí)淹黄屏诉@一技術(shù)瓶頸。
3、產(chǎn)品性能
雙軸穩(wěn)定平臺(tái)產(chǎn)品屬于精密儀器領(lǐng)域，常用于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定平臺(tái)、自動(dòng)調(diào)平裝置等，是實(shí)現(xiàn)三旋轉(zhuǎn)自由度驅(qū)動(dòng)、穩(wěn)定裝置和方法的核心。
產(chǎn)品的摩擦球面既是用于支撐其旋轉(zhuǎn)的“支撐球面”，也是用于產(chǎn)品摩擦力通過摩擦力驅(qū)動(dòng)其旋轉(zhuǎn)的“驅(qū)動(dòng)球面”。同一部位實(shí)現(xiàn)兩種功能，簡化了驅(qū)動(dòng)方式和驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，不僅能夠減少零部件數(shù)量，而且還可以減小產(chǎn)品尺寸，使產(chǎn)品向小型化方向發(fā)展成為可能。
不僅如此，開發(fā)者首次提出采用直線電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，并使其驅(qū)動(dòng)端與轉(zhuǎn)動(dòng)體磨擦球面直接接觸傳遞力和力矩。工作時(shí)，直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)端能夠以摩擦的形式將力直接傳遞到轉(zhuǎn)動(dòng)體，從而形成使轉(zhuǎn)動(dòng)體在不同方向上旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力矩，每一個(gè)或每一組驅(qū)動(dòng)電機(jī)對(duì)應(yīng)一個(gè)方向上的旋轉(zhuǎn)自由度，通過角度檢測(cè)單元和控制單元，最終可實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)體在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度上的定向、穩(wěn)定進(jìn)行控制和調(diào)整。
4、產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)
▲雙軸穩(wěn)定平臺(tái)正面 ▲雙軸穩(wěn)定平臺(tái)反面
。1）使用一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體即可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)簡單，很容易通過直線電機(jī)安裝位置調(diào)整實(shí)現(xiàn)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的正交，成本將大幅降低。
。2）通過轉(zhuǎn)動(dòng)體摩擦球面的表面精加工，較低的成本即可保證良好的球度和轉(zhuǎn)動(dòng)體表面的粗糙度（納米級(jí)別），而直線電機(jī)的超聲激勵(lì)頻率、納米級(jí)振幅，可在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度上均獲得非常高的旋轉(zhuǎn)精度。
。3）直線電機(jī)直接將驅(qū)動(dòng)力矩作用于轉(zhuǎn)動(dòng)體表面，轉(zhuǎn)動(dòng)體的球形結(jié)構(gòu)或類球形結(jié)構(gòu)具有極高的剛度，因此可獲得極高的動(dòng)態(tài)性能，在不需要驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，直線電機(jī)的自鎖特性，能夠使轉(zhuǎn)動(dòng)體的姿態(tài)保持穩(wěn)定而不需要消耗能量，從而使得整套裝置具有極高的能效。
。4）采用直線電機(jī)、轉(zhuǎn)動(dòng)體的雙自由度旋轉(zhuǎn)控制裝置，可在滿足高精度、大負(fù)載要求的情況下實(shí)現(xiàn)小尺寸，有利于最終產(chǎn)品向小型化方向發(fā)展。
綜上所述，本產(chǎn)品與同類功能的產(chǎn)品相比，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、性能穩(wěn)定，且易于小型化、動(dòng)態(tài)響應(yīng)更寬、功耗更小，可廣泛應(yīng)用于各種動(dòng)態(tài)穩(wěn)定平臺(tái)和自動(dòng)靜態(tài)定向/調(diào)平裝置？蓪(shí)現(xiàn)機(jī)載、星載等高精度微型雙軸穩(wěn)定平臺(tái)，也可以當(dāng)作雙軸調(diào)整臺(tái)使用。
5、解決問題
雙軸穩(wěn)定平臺(tái)產(chǎn)品用于觀測(cè)設(shè)備時(shí)可以像人的眼球那樣轉(zhuǎn)動(dòng)。革命性地改變了傳統(tǒng)雙軸穩(wěn)定平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制相互耦合的問題，控制精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)穩(wěn)定平臺(tái)，動(dòng)態(tài)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)穩(wěn)定平臺(tái)。
通過簡單調(diào)整即可實(shí)現(xiàn)球心和質(zhì)心的重合，運(yùn)動(dòng)類似于一個(gè)理想球繞自身的中心回轉(zhuǎn)。降低了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性。
▲雙軸穩(wěn)定平臺(tái)
壓電陶瓷電機(jī)自身控制精度很高，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的控制精度完全復(fù)映到球體的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)上，使得球體的運(yùn)動(dòng)、控制精度都是傳統(tǒng)雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)無法比擬的。
首次實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)控制精度大于現(xiàn)有的各型地平傳感器精度。只要傳感器能夠采集、感知到的精度，球形穩(wěn)定平臺(tái)都能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的控制精度，實(shí)現(xiàn)了球形穩(wěn)定平臺(tái)的系統(tǒng)精度主要取決于傳感器的精度，任何傳感器的精度執(zhí)行機(jī)構(gòu)都能精確跟隨。
6、專利布局
雙軸穩(wěn)定平臺(tái)產(chǎn)品的核心技術(shù)于2015年5月27日在國內(nèi)同時(shí)提交了發(fā)明、實(shí)用新型，以及PCT國際專利申請(qǐng)，專利名稱：一種雙自由度旋轉(zhuǎn)控制裝置及設(shè)有該裝置的應(yīng)用系統(tǒng)。于2017年先后進(jìn)入美國、以色列和歐洲的國家階段申請(qǐng)，以色列申請(qǐng)已經(jīng)授權(quán)。
▲專利布局及進(jìn)展
合眾思?jí)咽钱a(chǎn)業(yè)布局最完備的衛(wèi)星導(dǎo)航定位領(lǐng)域的公司之一，始終非常重視知識(shí)產(chǎn)權(quán)的積累和布局，擁有國內(nèi)專利174項(xiàng)，國際專利44項(xiàng)，產(chǎn)品行銷遍布全球的90多個(gè)國家和地區(qū)。