Tsuru Robotics: Как мы внедрили Altium в облаке и что из этого получилось?

Желание работать с Altium Designer® возникло у нас достаточно давно, но перед переходом на новую САПР ее возможности необходимо было протестировать в приближенных к боевым условиям. Выбирая проект для разработки, мы приняли решение спроектировать в облачной среде Altium дизайн электронных компонентов беспилотного летательного аппарата.

Речь, разумеется, шла не об игрушке, начинка которой состоит из пары чипов на одной плате — на выходе должен был получиться полноценный летающий робот, наглядно демонстрирующий функциональность использованных решений.

Когда мы изучали переход на Altium Designer®, для нас, прежде всего, были важны совместная работа нескольких членов команды в Workspaces и проектирование устройств из нескольких электронных модулей (так называемый Multiboard). Кроме того, нам было необходимо проектировать модели датчиков на гибко-жестких платах, так как это позволяло упростить производственный процесс и исключить использование покупных шлейфов. Функции системы автоматизированного проектирования и связанной с ней облачной среды планировалось использовать по максимуму.

Особенности дрона

Нацелившись на разработку умного устройства с достаточно мощным вычислителем и поддержкой различной периферии, в качестве основы для дизайна мы выбрали Raspberry Pi Compute Module 3. Устанавливаемая в разъем DDR2 и работающая под управлением Linux, небольшая встраиваемая плата стала центральной частью решения. По сути, это модуль для задач компьютерного зрения и высокоуровневого управления, вокруг которого была построена полетная система, система питания, управление двигателями и все остальные подсистемы, делающие дрон дроном. Кроме системы на модуле (Raspberry Pi Compute Module 3 — прим.ред.) пришлось также подобрать серийно выпускаемый контроллер двигателя, так как интегрировать собственные решения, «заточенные» под существенно большую мощность, в рамках проекта не планировалось. Все остальные элементы летающего робота мы разработали сами, стараясь использовать наиболее современные решения, вроде системы питания Power Delivery USB-C. Она позволяет подпитывать дрон со всем периферийным оборудованием не только от батареи, но и от сетевых адаптеров — в процессе разработки и отладки «на столе», что намного удобнее. В качестве программного обеспечения мы ориентировались на доступные широкому кругу разработчиков проекты, такие как ПО автопилота PX4 Pro и ОС Raspbian.

Интеграция с CAD

В России очень много специалистов работают с Altium, и это во многом определило выбор САПР — рынок труда игнорировать не стоит. В основном используются старые версии, но это не принципиально — перейти на новую довольно просто. К тому же продукты Altium более доступны по сравнению с аналогичными пакетами конкурентов. Для небольшой компании, вроде нашей, это очень важный аспект. Немалую роль сыграли и возможности интеграции Altium Designer® со сторонним программным обеспечением. Наши разработчики используют SolidWorks, и они довольно быстро освоили технологию двусторонней передачи данных в MCAD Co-Designer . Для нас, разработчиков, создающих механическую часть изделия параллельно с электронной — подобный «функционал» жизненно необходим. Мы делали не только импорт, но и валидацию конечного дизайна в обоих пакетах. Если раньше нам приходилось делать приближенные модели плат в SolidWorks, то теперь этот шаг удалось полностью пропустить и просто перекидывать точные 3D модели электронных из Altium Designer® в Solidworks.

Altium Designer® располагает корректной 3D-визуализацией, которая импортируется в CAD-систему для механического дизайна. Не требуется делать специальный экспорт и конверсию, данные просто загружаются через плагин Altium для SolidWorks. Сотрудники не тратили время, чтобы обновить платы в проекте механического дизайна, процесс шел в полуавтоматическом режиме. Малый дрон — это небольшой беспилотник с довольно сложной механикой и системой контроля. Если бы нам пришлось перерисовывать платы для разработки механики, контроль корректности сборки было бы очень тяжело осуществлять. От 3D-прототипирования новое решение нас не избавило, но оно упростило процесс и существенно сократило сроки разработки.

Кстати, создание габаритных макетов плат также упростилось: на основе импортированных с помощью MCAD Co-Designer в SolidWorks данных нетрудно подготовить модель для 3D-принтера. Раньше мы так не делали, потому что использовали более простые системы ECAD, однако наличие макетов помогло конструкторам механики. Они даже смогли реализовать интересную механическую систему установки плат внутри корпуса: для упрощения сборки дрона платы «заезжают» вовнутрь на специальных салазках по сложной траектории, ничего не задевая. Корпус устройства по размерам ненамного больше платы, и, чтобы это осуществить, была проделана ювелирная работа, невозможная без использования MCAD Co-Designer.

Командная работа

Были и другие плюсы, касающиеся, в частности, командного взаимодействия. В этом проекте нам не пришлось использовать внешние системы контроля версий во время разработки электронной части. Не пришлось копировать файлы между разными сервисами, а все коммиты находились в одном месте. На начальном этапе систему в целом проектировал один разработчик, но потом к нему подключились еще два специалиста, которые занялись схемотехникой отдельных плат, трассировкой и сборкой Multiboard. Работа с единым облачным решением без подключения других внешних сервисов сэкономила нам массу времени.

Итоги

Закончив проект, мы оглянулись назад и попробовали понять, как мы могли бы сделать его без Altium Designer 19. Ответ для нас был очевиден – либо никак, либо потратив гораздо, гораздо больше времени и ресурсов.

Наша компания активно работает с передовыми проектами с открытым программным и аппаратным обеспечением, и для нас было критически важно создать практичное и функциональное устройство, совместимое с такими проектами. С помощью Altium Designer® мы смогли создать по-настоящему сложное, но очень компактное устройство. Фактически, мы сделали ранее отсутствующие в этом сегменте вещи: интегрированную систему на одной плате с вычислителями и контроля полетов, которую может использовать в своих проектах любой конструктор подобных роботов. Сейчас компания Tsuru Robotics перешла на Altium Designer®, полностью отказавшись от других систем ECAD, и мы наняли еще одного человека на полную ставку, который может работать в Altium.

Никита Родиченко, основатель и технический директор компании Tsuru Robotics.