Derrubando um automóvel semi-autônomo para motoristas com deficiência

Esta história é parte de um Projeto Especial AspenCore na tecnologia de Automóveis Semi-Autônomos.

Confira os outros artigos neste Projeto Especial:
Introdução ao projeto especial de tecnologia SAM Como construir um carro para quem não sabe dirigir Os olhos têm isso Vamos modificar um carro
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Como você constrói um sistema que permite que alguém com mobilidade severamente limitada dirija um carro? A Arrow Electronics respondeu com seu projeto Semi-Autonomous Motorcar (SAM). Baseando-se predominantemente em produtos prontos para uso (OTS) e construindo as poucas coisas de que eles precisavam e que não estavam disponíveis comercialmente, os engenheiros da equipe de SAM integraram um sistema que pegaria entradas de sensor e as alimentaria em um drive-by-wire sistema.

Normalmente, o objetivo de uma desmontagem é abrir um sistema para descobrir o que o fabricante havia lacrado por uma série de razões (por exemplo, segurança do produto, integridade do produto, para proteger a propriedade intelectual - ou IP), mas a Arrow estava sempre disposta a dizer o que foi para o carro SAM, então não será uma desmontagem típica. O que temos é uma lista bastante completa de todos os elementos do sistema, incluindo a lista de materiais (BOM) para o controlador de interface homem-máquina (HMI) que Arrow projetou.

Resumidamente, um carro SAM é conduzido usando dois sistemas de sensores principais. Um conjunto de quatro câmeras de rastreamento de movimento captura os movimentos da cabeça do motorista para a direção. Há também um sensor de gole / sopro que mede a pressão; o motorista inspira (goles) através de um tubo para frear e expira (baforadas) para acelerar. Há também um sistema de navegação baseado em GPS que pode ser acionado para ajudar a evitar que o carro saia radicalmente do curso. Os dados do sensor são processados ​​e alimentados em um sistema drive-by-wire fornecido por um subcontratado. Detalhes adicionais estão na história que acompanha o EETimes:Como construir um carro para alguém que não pode dirigir.

Muito do trabalho crítico foi feito em software. Isso incluiu o ajuste fino dos sistemas de navegação e como os dados do sensor foram usados ​​para controlar o veículo.

A maioria dos subsistemas físicos não usados ​​diretamente para a condução (que incluiriam os sensores de entrada, os atuadores drive-by-wire e o aparelho à prova de falhas do co-driver) são instalados atrás do driver; no caso do Chevy Corvette que foi usado como o primeiro carro SAM, que estava no porta-malas. Esses subsistemas estão listados na seguinte fotografia.


A equipe do projeto SAM da Arrow Electronics usou o porta-malas do Chevrolet Corvette Stingray para armazenar a maioria dos subsistemas necessários para ajudar um motorista tetraplégico a operar o veículo. Fonte: Arrow Electronics.

Comando Sip / Puff
O controlador de gole / puff não só mede a pressão para controlar a aceleração e frenagem, mas também pode ser usado para fornecer feedback (visual, áudio e / ou tátil) nesses níveis para o motorista. Os principais componentes desta placa são:

• um microcontrolador K64 da NXP (originalmente Freescale). Ele combina um Cortex MCU de 120 MHz com 1 MB de Flash e 256 KB de SRAM.
• sensor de pressão MPXV7025GP (NXP)
• codec de áudio estéreo SGTL5000 (NXP)
• Driver PCA9626B 24 LED (NXP)
• Dispositivos de suporte Power over Ethernet (PoE) - vários (dispositivos analógicos)
• Ethernet PHY (microchip)

O BOM para a placa também inclui alguns EEPROM; uma variedade de resistores, capacitores e interruptores de várias fontes; e outros componentes.



O sensor de pressão MPXV7025GP da NXP Fonte: Arrow Electronics

Computador de orientação

O engenheiro do SAM Josh Willis disse que o computador de orientação "agrega valores de direção e gás / freio e, em seguida, atua como um conjunto de controles manuais para fazer a interface com o sistema drive-by-wire no barramento CAN". Ele é chamado na foto acima como Nitrogen 6X Guidance PC, uma caixa azul no canto inferior direito do porta-malas do carro. O computador de placa única Nitrogen 6X (SBC) é um produto de prateleira. Com base no processador i.MX 6 ARM-Cortex A9 da NXP, a placa também vem com 1 GB de DDR3 e Ethernet gigabit. A Arrow pediu à Boundary Devices uma única modificação - a capacidade de suportar PoE.


A equipe do carro SAM dependia principalmente de subsistemas prontos para uso. Quando uma modificação era necessária, geralmente era para adicionar suporte para PoE. Fonte: Arrow Electronics