Mobiliteit Revolutioneren: Binnen Arrow Electronics' Semi-Autonome Motorcar voor Gehandicapte Bestuurders

Dit artikel is onderdeel van het AspenCore Special Project over Semi-Autonome Motorcar-technologie.

Verken de andere artikelen in dit Special Project:

Special Project Intro

Hoe Een Auto Bouwen Voor Iemand Die Niet Kan Rijden

De Ogen Hebben Het

Laten We Een Auto Modificeren

Bezoek de Special Projects homepage voor meer inzichten uit deze initiatief en andere onderwerpen gedekt door het AspenCore-netwerk.

Arrow Electronics heeft een Semi-Autonome Motorcar (SAM) geëngineerd die individuen met ernstige mobiliteitsbeperkingen in staat stelt een voertuig veilig en onafhankelijk te bedienen. Met behulp van voornamelijk off-the-shelf (OTS) componenten en custom-oplossingen waar nodig, integreerde het SAM-team geavanceerde sensor-inputs in een drive-by-wire-architectuur.

In tegenstelling tot conventionele teardown-analyses, die gericht zijn op het ontdekken van proprietaire geheimen, heeft Arrow de SAM-architectuur openbaar gemaakt. De volgende documentatie presenteert een uitgebreide lijst van alle systeemcomponenten, inclusief een gedetailleerde bill of materials (BOM) voor de in-house ontworpen human-machine interface (HMI) controller.

In zijn kern vertrouwt het SAM-voertuig op twee cruciale sensor-modaliteiten:

• Een kwartet van motion-tracking camera's die de hoofdbewegingen van de bestuurder vastleggen voor stuurcommando's.
• Een sip/puff-druk-sensor die inademing (sip) vertaalt naar remmen en uitademing (puff) naar accelereren.

Een GPS-gebaseerd navigatiemodule vult deze inputs aan, wat ervoor zorgt dat het voertuig op koers blijft en abrupte afwijkingen voorkomt. Sensordata wordt verwerkt en gerouteerd naar een drive-by-wire-systeem geleverd door een gespecialiseerde subcontractor. Verdere technische details zijn te vinden in het bijbehorende EETimes-artikel, "Hoe Een Auto Bouwen Voor Iemand Die Niet Kan Rijden."

Software-ontwikkeling vormde het grootste deel van de inspanning, wat omvatte fine-tuning van navigatie-algoritmen en de integratie van sensor-streams om nauwkeurige voertuigcontrole te leveren.

Non-rij-subsystemen – inclusief input-sensoren, drive-by-wire actuatoren en een co-driver fail-safe module – werden ondergebracht in het achtercompartiment. In de prototype-accommodateerde een Chevrolet Corvette Stingray-kofferruimte de meerderheid van deze componenten, geïllustreerd hieronder.

Het Arrow Electronics SAM-team bewaarde de meeste subsystemen in de Corvette Stingray-kofferruimte om een quadriplegische bestuurder in staat te stellen het voertuig te bedienen. Bron: Arrow Electronics.

Sip/Puff Controller

De sip/puff-module leest niet alleen druk om versnelling en remmen te bevelen, maar biedt ook multimodale feedback – visueel, audio en haptisch – aan de bestuurder. Kerncomponenten omvatten:

• NXP K64 microcontroller (120 MHz Cortex-M4, 1 MB Flash, 256 KB SRAM)
• MPXV7025GP druk-sensor (NXP)
• SGTL5000 stereo audio codec (NXP)
• PCA9626B 24-LED driver (NXP)
• Power-over-Ethernet (PoE) ondersteuningsapparaten (Analog Devices)
• Ethernet PHY (Microchip)

De BOM omvat ook EEPROM, een verscheidenheid aan weerstanden, condensators, schakelaars en diverse andere componenten afkomstig van meerdere leveranciers.

De MPXV7025GP druk-sensor van NXP. Bron: Arrow Electronics.

Guidance Computer

Volgens SAM-ingenieur Josh Willis, agregëert de guidance-computer stuur-, gas- en rem-inputs, vertaalt ze naar een virtuele hand-controle-interface die communiceert met het drive-by-wire-systeem via CAN-bus. Het apparaat is de Nitrogen 6X Guidance PC – een compact SBC met een NXP i.MX 6 ARM-Cortex-A9, 1 GB DDR3 en gigabit Ethernet. Arrow vroeg een enkele wijziging aan Boundary Devices: PoE-capaciteit.

Het SAM-team steunde zwaar op off-the-shelf subsysteem, customizerend alleen wanneer PoE-ondersteuning vereist was. Bron: Arrow Electronics.