常平架应用

在一组安装在一起的三个常平架中，每个都提供一定程度的自由度：滚动，俯仰和偏航

在惯性导航中，如适用于船舶和潜艇，至少需要三个常平架，以允许惯性导航系统（稳定台）在惯性空间中保持固定，从而补偿船舶偏航，俯仰和滚动的变化。在这个应用中，惯性测量单元（IMU）配备有三个正交安装的陀螺仪，用于检测三维空间中所有轴的旋转。通过每个万向节轴上的驱动电机将陀螺仪输出保持为零，以保持IMU的方向。为了实现这一点，陀螺仪误差信号通过安装在三个万向节，滚动，俯仰和偏航上的“解析器”。这些解析器根据每个万向角执行自动矩阵变换，使得所需的扭矩被传递到适当的万向轴。偏航扭矩必须通过滚转和俯仰变换来解决。万向角从未测量过。飞机上使用类似的传感平台。

在惯性导航系统中，当车辆旋转时，可能会发生万向节锁定，导致三个万向环中的两个在其单个平面中与其枢轴对准。当这种情况发生时，不可能保持感测平台的方向。

在航天器推进中，火箭发动机通常安装在一对万向节上，以允许单个发动机在俯仰和偏转轴线上传播推力;或者有时每个引擎只提供一个轴。为了控制滚动，使用具有差速器或偏航控制信号的双引擎来提供关于车辆的滚动轴线的扭矩。

“万向节”一词从一个名词开始。大多数现代词典继续列举它。缺乏描述火箭发动机摆动运动的方便术语，工程师们也开始使用“万向架”一词作为动词。当推动室被附接的执行器摆动时，运动被为“gimballed”或“gimballing”。官方火箭文件反映了这种用法。

在便携式摄影设备中，使用单轴云台头来平衡摄像机和镜头的移动。这证明在野生动物摄影以及采用非常长而重的远摄镜头的任何其他情况下都是有用的：万向节头围绕其重心旋转镜头，从而允许在跟踪移动的物体时轻松平稳地操作。

容纳多个传感器的Gyrostabilized Gimbals也用于机载监控应用，包括：空中执法，管道和电力线检测，测绘和ISR（情报，监视和侦察）。传感器包括热成像，日光，低光相机以及激光测距仪和照明器。

手持式三轴万用表用于稳定系统，旨在为相机操作员提供手持式拍摄的独立性，无需相机振动或震动。由三台无刷电机驱动，当相机操作员移动相机时，万向节能够将相机的水平保持在所有轴上。惯性测量单元（IMU）响应运动，并利用其三个独立的电机来稳定摄像机。

这常平架首先由希腊发明家菲罗的拜占庭（公元前280-220年）描述。 Philo描述了一个八面墨盒，每侧都有一个开口，可以转动，使得当任何一个脸都在上面时，一个笔可以被浸渍和着墨 - 但墨水永远不会从另一边的孔中流出。这是通过在中心的墨水瓶的悬挂完成的，该中心安装在一系列同心的金属环上，使得它保持静止，无论锅被转动。

在中国，汉代（公元前202年 - 公元220年）发明人丁焕在公元前180年创造了一个万向香炉。在公元前2世纪早期的西马仙（179-117 BCE）的写作中，有一个提示，这个常平架在中国存在。在梁朝（502-557）中提到的是，万用的铰链是门窗，一名工匠曾经向便携式暖气炉提供了使用常平架的吴泽田女士（690-705）。用于香炉燃烧器的中国万用表的标本可追溯到唐代初期（618-907），并且是中国银石匠传统的一部分。

Philo对万事通暂停的描述的真实性受到一些作者的怀疑，理由是描述使用万向节的Philo的气象部分仅在九世纪初的阿拉伯语翻译中存活。因此，汉学家约瑟夫·约瑟姆（Joseph Needham）早在1965年就怀疑阿拉伯。然而，仍然为现代学者提供依据的法语翻译作者卡拉·德·沃克认为气象基本上是真正的。科技史学家乔治·萨顿（George Sarton，1959）也认为，假设阿拉伯语版本是对Philo的原创者的忠实复制是安全的，并且明确授予Philon的发明。他的同事Michael Lewis（2001）也是如此。事实上，后者的研究（1997）表明，阿拉伯文复制品包含希腊字母的序列，在1世纪后不再使用，从而加强了它是希腊文原文的忠实副本。最近也被古典主义者安德鲁·威尔逊（Andrew Wilson）（2002）分享。

古代作家雅典娜机械师在奥古斯都统治时期（公元前30年至公元十四年）写道，描述了一种万向架式机制的军事用途，称之为“小猿”（pithêkion）：准备从海上攻击沿海城镇在那边，军事工程师们一起把货船绑在一起，把围攻机器带到墙上。但是为了防止船载机械在重型海域的甲板上滚动，雅典娜建议“你必须在附近的商船上固定平台，使机器在任何角度保持直立”。

古代以后，万维网在近东仍然广为人知。在拉丁美洲西部，参考该装置再次出现在9世纪食谱中，叫做“小钥匙”（Mackae clavicula）。法国发明家Villard de Honnecourt在他着名的素描本中描绘了一组万向架。在现代早期，干指环被暂停在万岁。

常平架是一个枢轴支撑，允许物体围绕单个轴旋转。 可以使用一组三个万向架，一个以正交的枢转轴线安装在另一个上，允许安装在最内侧万向架上的物体保持独立于其支撑件的旋转（例如在第一动画中垂直）。 例如，在一艘船上：陀螺仪，船上指南针，炉子，甚至饮料持有人通常使用万向表来保持它们相对于地平线的直立，尽管船舶的俯仰和滚动。

在意大利数学家和物理学家Gerolamo Cardano（1501-1576）详细描述之后，用于安装罗盘等的常平架悬架有时被称为Cardan悬架。 但是，卡多诺并没有发明万向节，他也没有声称。 该装置自古以来就已知道，首先在第三c。 BCE由拜占庭的Philo，虽然一些现代作家支持它可能没有一个可识别的发明家。

支撑任何物体（如仪表）的装置，它能在支撑座倾斜时仍保持水平状态，就叫作常平架。

个边缘厚重的轴对称物体(称为转子)可绕其对称轴转动，转轴装在一常平架上。常平架由支承在框架上的两个圆环组成，转子、内环和外环的三个转轴两两正交，其交点与转子的质心重合。

中文名称：常平架陀螺仪

英文名称：Gyroscope in gimbal

定义及摘要：一这样，转子既不受重力矩的作用，又能在空间任意取向，因此又称为三自由度陀螺。若不考虑轴承的摩擦和空气阻力，则由于对质心来说外力矩等于零，转子的角动量守恒。一旦转子绕其对称轴高速转动起来，不管如何移动或转动陀螺仪，回转轴将总是指向空间某一确定的方向。

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