平衡环结构最主要的功能,就是要在基座做任何角度的变化时,所支持的对象(熏香炉或陀螺)可以保持不变。也就是说,基座和对象之间应当有三个自由度的运动余地。
如果把人的身体看作基座,把手掌看作对象,我们人的上肢就有这种功能。设想你如果坐在一把缓慢摇动的椅子上,你手里端着一碗水,无论椅子摇到什么角度,你端的水要求"常平"。由于我们有腕关节、肘关节和肩关节三个关节的活动自由度,所以我们总是能够做到使这碗水"常平"的。因此我们的上肢实际上就是一个理想的"常平支架"。
运动是相对的。应用了平衡环结构原理的被中香炉和陀螺仪支架是要求基座运动而被支持的对象不动。从另外的角度来看,要求基座不动而被支持的对象能够做各种姿态的运动,我们的上肢也正好符合这种要求,设想你的身体不动,要求你的手掌去朝向空间的任何方向,也是一点困难没有的。这就是说,我们的上肢这个支架可以使我们的手的方向"万变"。说明我们的上肢正好又是一个理想的"万向支架"。
根据以上的讨论,其实说常平也好,说万向也好,只要有足够的自由度,支架不必一定要做成环形的。右图就是一个固定照相机的万向支架。只要适当调整几个旋转轴的角度,照相机的镜头可以指向任何方向。
平衡环,两千多年以前中国的发明,在今天被派上了许多用场。随着机器人和自动控制等科学和技术领域的研究和发展,将来还会有更多的用场。