SCUTTLE机器人用VizionLink摄像机安装支架

　　做移动机器人视觉组件安装结构设计的时候，最常遇到的痛点就是视觉模块的固定既要保证足够的刚性，避免机器人行进过程中的振动导致画面虚焦、位姿偏移，又要预留足够的调整空间，适配不同场景下的视场角需求，同时还要兼容现有型材导轨的安装标准，减少额外的定制加工量。这套适配TechNexion旗下VizionLink、VizionCam系列摄像头的安装支架，就是针对SCUTTLE机器人以及同架构ROVIBot衍生产品的30mm宽T形槽导轨安装场景设计的，整套结构分成三个独立的功能段，从下到上分别是导轨锁紧底座、角度转接支撑段、摄像头安装座，各段之间通过紧固件锁紧，既可以在装配阶段调整俯仰角度，锁紧后又能保证足够的连接刚性，不会在机器人启停、越障的振动下出现角度漂移。

　　先从最下端的导轨连接部分说起，底座采用带两个安装耳的鞍式结构，两个安装耳上分别开有适配M6紧固件的通孔，安装时不需要对现有T形槽导轨做任何打孔、攻丝加工，直接将配套的T形槽螺母滑入导轨槽内，用2颗M6x12mm的螺钉穿过底座安装耳与螺母锁紧，就能把整个支架牢牢固定在导轨的任意轴向位置，调整位置的时候只需要拧松螺钉，就可以沿着导轨槽滑动到需要的点位，再重新锁紧即可，不管是调整摄像头的前后安装位置，还是后期更换其他功能组件，都不需要拆解导轨主体，现场调试的效率很高。底座的上半部分是叉形的铰接支撑结构，中间预留了转接支撑段的安装槽，两侧的铰接孔同轴度控制在0.1mm以内，保证转接段转动的时候不会出现卡滞或者侧向窜动。

　　中间的角度转接支撑段是整个支架的核心受力部分，采用倾斜式的支撑臂结构，下端的铰接轴与底座叉形结构配合，上端的安装面与摄像头安装座连接，铰接位置采用M5x25mm的螺钉作为旋转锁紧轴，调整角度的时候只需要拧松这颗螺钉，就可以让支撑臂带着上端的摄像头在一定俯仰角度范围内转动，调整到需要的视场角度之后，拧紧螺钉就能靠接触面的摩擦力锁死角度，不需要额外的定位销或者紧定螺钉，结构非常简洁。支撑臂的截面做了加强筋设计，在保证整体壁厚均匀、适合注塑或者3D打印加工的前提下，大幅提升了支撑段的抗扭、抗弯刚度，就算机器人在不平整的地面上快速移动，摄像头的抖动量也能控制在视觉算法允许的范围内，不会因为支架形变导致画面畸变或者识别精度下降。

　　上端的摄像头安装座是专门适配VizionLink、VizionCam系列摄像头的外形尺寸做的仿形定位结构，安装座的上表面做了与摄像头底部轮廓匹配的定位凸台，摄像头装上去之后不需要反复调整中心位置，直接靠凸台就能完成定位，然后通过摄像头本体自带的安装孔位锁紧即可，安装座与转接支撑段之间的连接面做了防滑纹理处理，就算长期受振动影响，连接螺钉也不会出现松退的情况。整个支架的安装边界非常紧凑，固定在30mm宽T形槽导轨上之后，横向突出导轨侧面的尺寸不超过40mm，不会和机器人上的其他传感器、线束、运动部件产生干涉，整体高度控制在合理范围内，既不会因为太低被机器人本体结构遮挡视场，也不会因为太高导致整体重心上移，影响机器人行进的稳定性。

　　在实际的应用场景里，这类视觉支架除了用在SCUTTLE这类教育、研发类移动机器人上，也可以直接移植到其他采用同规格30mmT形槽铝型材搭建的自动化设备、AGV小车、巡检机器人上，只要是搭载同系列视觉摄像头的场景，都可以直接套用这套安装结构，不需要重新设计连接位。设计的时候特意把所有的紧固件都采用了行业通用的公制标准件，没有用到任何定制的特殊紧固件，后期维护更换的时候不需要找特殊配件，普通的内六角扳手就能完成全部的装配、调整、拆解工作。另外整个结构的各个零件都做了拔模角度和壁厚均匀化处理，不管是采用FDM3D打印做小批量样机验证，还是开模做注塑件批量生产，都不需要对结构做大幅度的修改，能直接从样机阶段过渡到批量应用阶段，减少了结构迭代的时间成本。

　　很多工程师在做视觉支架设计的时候，容易走两个极端，要么是做的过于厚重，整体重量太大，增加了移动负载，还占用过多安装空间；要么是做的过于单薄，刚性不足，振动下画面抖动严重，影响视觉识别效果。这套支架在设计的时候通过拓扑优化的思路，把受力小的位置做了镂空减材，受力集中的铰接位置、安装孔位做了局部加厚，在保证整体刚性满足视觉使用要求的前提下，把整体重量控制到了最低，不会给机器人的负载系统带来额外的负担。同时各个连接位置的应力集中区域都做了圆角过渡处理，避免长期受交变振动载荷出现结构断裂的问题，使用寿命能满足移动机器人长期户外或者车间运行的需求。