Ein innovatives Roboter-Designteam an der kanadischen McGill Universität verwendet Altium-Technologie, um möglichst schnell ein modulares elektrisches System für ihren Roboter zu entwickeln.
„Obwohl es sich bei Protel um ein sehr leistungsstarkes Produkt handelt, ist es relativ einfach zu erlernen. Wir haben unsere ersten Prototypen in 2 bis 3 Tagen erstellt – dies wäre mit keiner anderen Software möglich gewesen.“
- Jad Naous
Team Mantis leader
McGill University
McGill University wird als eine der führenden Universitäten in Kanada angesehen. Sie befindet sich in Montreal, Quebec, und ist besonders für ihre Postgraduate-Forschung in den unterschiedlichsten Diszipinen bekannt. Ganz im Sinne dieser Innovationskultur haben „Undergraduate“-Studenten der Ingenieurwissenschaften an der McGill-Universität ein Team mit Expertise in den Bereichen Maschinenbau, Elektronik und Computertechnik zusammengestellt, um an dem Wettbewerb „Robot Systems Challenge“ teilzunehmen, der von der Society of Automotive Engineers (SAE) veranstaltet wird. Die „SAE Robot Challenge” findet jedes Jahr statt und stellt den Studenten eine Reihe von anspruchsvollen Aufgaben, die von selbst gebauten Robotern erledigt werden sollen. Die Studenten sollen so die Möglichkeit haben, ihr Wissen und ihre Fähigkeiten in allen Aspekten der Robotertechnik anzuwenden. Das Undergraduate-Team hatte den Namen Team Mantis und verwendete Altium-Technologie, um die elektrischen und elektronischen Subsysteme für ihren Roboter zu erstellen.
Die wichtigsten Herausforderungen
Die Mitglieder des Team Mantis mussten sich hauptsächlich in ihrer Freizeit auf die SAE Robot Challenge vorbereiten. Dies bedeutete, dass während der Entwicklungsphase sowohl zeitliche als auch organisatorische Hindernisse zu überwinden waren. Diese Probleme wurden besonders akut, als sich herausstellte, dass sich die Regeln für den 2005-Wettbewerb radikal von denen der Vorjahre unterschieden – der Roboter musste nicht länger laufen können, und der Schwierigkeitsgrad und die Anzahl der Aufgaben waren sehr viel höher. Für Team Mantis bedeutete dieser Rückschlag, dass das mechanische und elektronische Design des Roboters komplett überarbeitet werden musste, und zwar in Rekordzeit. Dies stellte enorme Anforderungen an die Expertise der Mitglieder des Teams sowie an die Entwicklungssysteme und die Software, die für das Projekt verwendet wurden.
Die Herausforderungen annehmen
Um das elektronische Re-Design ihres Roboters bewältigen zu können, benötigten die Mitglieder von Team Mantis ein professionelles elektronisches Designsystem mit leistungsfähigen Board Layout-Funktionen und einer relativ flachen Lernkurve, so dass es schnell und effizient von den Elektronikverantwortlichen im Team verwendet werden konnte. Nachdem er herausgefunden hatte, dass die Designsoftware Eagle und OrCAD® diese Anforderungen nicht erfüllt, folgte Team Leader Jad Naous den Empfehlungen anderer McGill-Studenten und probierte das Designsystem Protel® aus der Altium Designer-Reihe aus. Jad war schnell davon überzeugt, dass Protel auf Grund seiner intuitiven Benutzeroberfläche, der schnellen Erlernbarkeit, des hohen Niveaus der „Schaltplan-zu-PCB“ Designintegration und der leistungsstarken Design- und Routingfunktionen die ideale Lösung für Team Mantis war.
Die Ergebnisse
Mit Hilfe von Protel konnten die für Elektronik und Computertechnik zuständigen Mitglieder des Teams erfolgreich die elektronischen Subsysteme für den Team Mantis Roboter entwickeln. Diese Arbeit basierte auf einem einmaligen modularen Ansatz, der flexibleres Roboterdesign und höhere Designredundanz ermöglicht. Alle PCBs im Roboter basieren auf einem mit PIC Mikrocontrollern ausgestatteten Basis-Board, das Untermodul-Boards für spezielle Aufgaben aufnimmt. Wird z.B. ein Motormodul aufgesteckt, so wird das Board zu einem intelligenten Motor-Controller, der über den SPI (Serial Peripheral Interface) Bus des Roboters mit den anderen Boards kommuniziert.
Obwohl die Studenten nur wenig Erfahrung mit elektronischer Designsoftware hatten, konnten sie Protel schon nach einer kurzen Lernphase effektiv einsetzen. Die elektronischen Systeme des Roboters konnten so sehr schnell entwickelt werden. Neben der kurzen Lernphase für Protel profitierten die Studenten von der Effizienz der nahtlosen „Schaltplan-zu-PCB“ Integration des Systems, den intelligenten Routing-Funktionen und der leistungsstarken regelbasierten Designumgebung. Der Faktor, der die weitere Entwicklung des Team Mantis Roboters einschränkt, ist nicht mehr das elektronische Systemdesign, sondern das mechanische.
Informationen zur Universität
Die McGill University befindet sich in Montreal in der kanadischen Provinz Quebec. Die internationale Universität setzt sich aus 21 Fakultäten und Instituten zusammen und bietet mehr als 300 Studienprogramme auf „Undergraduate”, „Graduate” und Promotionsebene.
McGill University ist eine öffentliche Universität mit intensivem Forschungsprogramm. Sie wurde 1821 gegründet und wird als eine der besten Universitäten des Landes angesehen, insbesondere im „Undergraduate“-Bereich. Die Aufnahmekriterien gehören zu den anspruchsvollsten in ganz Kanada. Die Zusammensetzung des Lehrkörpers ist hervorragend – jedes Jahr stoßen mehr als 100 neue Professoren und Wissenschaftler zur Universität hinzu. Sie bringen neues Wissen, neue Ideen und Energie und bauen so auf den Stärken und der Geschichte der Institution auf.
Team Mantis ist eine Gruppe von “Undergraduate”-Studenten der Ingenieurwissenschaften, die jedes Jahr die Herausforderungen der SAE Robot Systems Challenge annehmen. Geleitet wird das Team von Jad Naous, der im vierten Jahr seines Informatikstudiums ist. Die Studenten entwickelten, programmierten und konstruierten die elektronischen Subsysteme ihres Roboters mit dem Designsystem Protel von Altium.
Die komplette Board-Level Designlösung Protel aus der Altium Designer-Reihe bot dem Team Mantis die notwendigen Funktionen, um ihre Designs vom Konzept bis zur Fertigstellung zu begleiten.
Weitere Informationen über die McGill University und Team Mantis finden Sie unter www.mcgill.ca und www.mantis.mcgill.ca
