支撐任何物體（如儀表）的裝置，它能在支撐座傾斜時仍保持水平狀態。
基本介紹
- 中文名：常平架
- 外文名：gimbal
- 領域：導航
- 作用：支撐儀表
- 機制：一直保持水平狀態
- 相關名詞：萬向架
簡介,內容,歷史,套用,
簡介
支撐任何物體（如儀表）的裝置，它能在支撐座傾斜時仍保持水平狀態，就叫作常平架。
內容
常平架是一個樞軸支撐，允許物體圍繞單個軸旋轉。 可以使用一組三個萬向架，一個以正交的樞轉軸線安裝在另一個上，允許安裝在最內側萬向架上的物體保持獨立於其支撐件的旋轉（例如在第一動畫中垂直）。 例如，在一艘船上：陀螺儀，船上指南針，爐子，甚至飲料持有人通常使用萬向表來保持它們相對於地平線的直立，儘管船舶的俯仰和滾動。
在義大利數學家和物理學家Gerolamo Cardano（1501-1576）詳細描述之後，用於安裝羅盤等的常平架懸架有時被稱為Cardan懸架。 但是，卡多諾並沒有發明萬向節，他也沒有聲稱。 該裝置自古以來就已知道，首先在第三c。 BCE由拜占庭的Philo，雖然一些現代作家支持它可能沒有一個可識別的發明家。
歷史
這常平架首先由希臘發明家菲羅的拜占庭（公元前280-220年）描述。 Philo描述了一個八面墨盒，每側都有一個開口，可以轉動，使得當任何一個臉都在上面時，一個筆可以被浸漬和著墨 - 但墨水永遠不會從另一邊的孔中流出。這是通過在中心的墨水瓶的懸掛完成的，該中心安裝在一系列同心的金屬環上，使得它保持靜止，無論鍋被轉動。
在中國，漢代（公元前202年 - 公元220年）發明人丁煥在公元前180年創造了一個萬向香爐。在公元前2世紀早期的西馬仙（179-117 BCE）的寫作中，有一個提示，這個常平架在中國存在。在梁朝（502-557）中提到的是，萬用的鉸鏈是門窗，一名工匠曾經向攜帶型暖氣爐提供了使用常平架的吳澤田女士（690-705）。用於香爐燃燒器的中國萬用表的標本可追溯到唐代初期（618-907），並且是中國銀石匠傳統的一部分。
Philo對萬事通暫停的描述的真實性受到一些作者的懷疑，理由是描述使用萬向節的Philo的氣象部分僅在九世紀初的阿拉伯語翻譯中存活。因此，漢學家約瑟夫·約瑟姆（Joseph Needham）早在1965年就懷疑阿拉伯。然而，仍然為現代學者提供依據的法語翻譯作者卡拉·德·沃克認為氣象基本上是真正的。科技史學家喬治·薩頓（George Sarton，1959）也認為，假設阿拉伯語版本是對Philo的原創者的忠實複製是安全的，並且明確授予Philon的發明。他的同事Michael Lewis（2001）也是如此。事實上，後者的研究（1997）表明，阿拉伯文複製品包含希臘字母的序列，在1世紀後不再使用，從而加強了它是希臘文原文的忠實副本。最近也被古典主義者安德魯·威爾遜（Andrew Wilson）（2002）分享。
古代作家雅典娜機械師在奧古斯都統治時期（公元前30年至公元十四年）寫道，描述了一種萬向架式機制的軍事用途，稱之為“小猿”（pithêkion）：準備從海上攻擊沿海城鎮在那邊，軍事工程師們一起把貨船綁在一起，把圍攻機器帶到牆上。但是為了防止船載機械在重型海域的甲板上滾動，雅典娜建議“你必須在附近的商船上固定平台，使機器在任何角度保持直立”。
古代以後，全球資訊網在近東仍然廣為人知。在拉丁美洲西部，參考該裝置再次出現在9世紀食譜中，叫做“小鑰匙”（Mackae clavicula）。法國發明家Villard de Honnecourt在他著名的素描本中描繪了一組萬向架。在現代早期，乾指環被暫停在萬歲。
套用
在一組安裝在一起的三個常平架中，每個都提供一定程度的自由度：滾動，俯仰和偏航
在慣性導航中，如適用於船舶和潛艇，至少需要三個常平架，以允許慣性導航系統（穩定台）在慣性空間中保持固定，從而補償船舶偏航，俯仰和滾動的變化。在這個套用中，慣性測量單元（IMU）配備有三個正交安裝的陀螺儀，用於檢測三維空間中所有軸的旋轉。通過每個萬向節軸上的驅動電機將陀螺儀輸出保持為零，以保持IMU的方向。為了實現這一點，陀螺儀誤差信號通過安裝在三個萬向節，滾動，俯仰和偏航上的“解析器”。這些解析器根據每個萬向角執行自動矩陣變換，使得所需的扭矩被傳遞到適當的萬向軸。偏航扭矩必須通過滾轉和俯仰變換來解決。萬向角從未測量過。飛機上使用類似的感測平台。
在慣性導航系統中，當車輛旋轉時，可能會發生萬向節鎖定，導致三個萬向環中的兩個在其單個平面中與其樞軸對準。當這種情況發生時，不可能保持感測平台的方向。
在太空飛行器推進中，火箭發動機通常安裝在一對萬向節上，以允許單個發動機在俯仰和偏轉軸線上傳播推力;或者有時每個引擎只提供一個軸。為了控制滾動，使用具有差速器或偏航控制信號的雙引擎來提供關於車輛的滾動軸線的扭矩。
“萬向節”一詞從一個名詞開始。大多數現代詞典繼續列舉它。缺乏描述火箭發動機擺動運動的方便術語，工程師們也開始使用“萬向架”一詞作為動詞。當推動室被附接的執行器擺動時，運動被為“gimballed”或“gimballing”。官方火箭檔案反映了這種用法。
在攜帶型攝影設備中，使用單軸雲台頭來平衡攝像機和鏡頭的移動。這證明在野生動物攝影以及採用非常長而重的遠攝鏡頭的任何其他情況下都是有用的：萬向節頭圍繞其重心旋轉鏡頭，從而允許在跟蹤移動的物體時輕鬆平穩地操作。
容納多個感測器的Gyrostabilized Gimbals也用於機載監控套用，包括：空中執法，管道和電力線檢測，測繪和ISR（情報，監視和偵察）。感測器包括熱成像，日光，低光相機以及雷射測距儀和照明器。
手持式三軸萬用表用於穩定系統，旨在為相機操作員提供手持式拍攝的獨立性，無需相機振動或震動。由三台無刷電機驅動，當相機操作員移動相機時，萬向節能夠將相機的水平保持在所有軸上。慣性測量單元（IMU）回響運動，並利用其三個獨立的電機來穩定攝像機。
