Mobilität revolutionieren: Inside Arrow Electronics' Semi-Autonomes Motorcar für behinderte Fahrer

Dieser Artikel ist Teil des AspenCore Special Projects zu Semi-Autonomous Motorcar Technologie.

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Arrow Electronics hat ein Semi-Autonomes Motorcar (SAM) engineered, das Individuen mit schweren Mobilitätseinschränkungen befähigt, ein Fahrzeug sicher und unabhängig zu bedienen. Hauptsächlich Off-the-Shelf (OTS) Komponenten und Custom-Built Solutions wo notwendig, integrierte das SAM Team fortschrittliche Sensor Inputs in eine Drive-by-Wire Architektur.

Im Gegensatz zu konventionellen Teardown-Analysen, die proprietäre Secrets aufzudecken zielen, hat Arrow die SAM Architektur offen offengelegt. Die folgende Dokumentation präsentiert eine umfassende Liste aller Systemkomponenten, einschließlich einer detaillierten Bill of Materials (BOM) für den In-House designten Human-Machine Interface (HMI) Controller.

Im Kern verlässt sich das SAM Fahrzeug auf zwei Schlüsselsensor-Modalitäten:

• Ein Quartett Motion-Tracking Kameras, die Kopfbewegungen des Fahrers für Lenkbefehle erfassen.
• Ein Sip/Puff Drucksensor, der Inhalation (Sip) in Bremsen und Exhalation (Puff) in Beschleunigung übersetzt.

Ein GPS-basiertes Navigationsmodul ergänzt diese Inputs, sichernd dass das Fahrzeug auf Kurs bleibt und abrupte Abweichungen verhindert. Sensordaten werden verarbeitet und an ein Drive-by-Wire System geroutet, geliefert von einem spezialisierten Subunternehmer. Weitere technische Details finden sich im begleitenden EETimes Feature „How to Build a Car for Someone Who Can't Drive.“

Software Development konstituierte den Großteil des Aufwands, umfassend Fine-Tuning von Navigationsalgorithmen und Integration von Sensor Streams für präzise Fahrzeugkontrolle.

Non-Driving Subsystems – inklusive Input Sensoren, Drive-by-Wire Aktuatoren und ein Co-Driver Fail-Safe Modul – wurden im Heckfach untergebracht. Im Prototyp accommodierte ein Chevrolet Corvette Stingray Kofferraum die Mehrheit dieser Komponenten, wie unten illustriert.

Das Arrow Electronics SAM Team lagerte die meisten Subsysteme im Corvette Stingray Kofferraum, um einem querschnittgelähmten Fahrer die Fahrzeugbedienung zu ermöglichen. Quelle: Arrow Electronics.

Sip/Puff Controller

Das Sip/Puff Modul liest nicht nur Druck, um Beschleunigung und Bremsen zu kommandieren, sondern bietet auch multimodales Feedback – visuell, audio und haptisch – an den Fahrer. Schlüsselkomponenten umfassen:

• NXP K64 Mikrocontroller (120 MHz Cortex-M4, 1 MB Flash, 256 KB SRAM)
• MPXV7025GP Drucksensor (NXP)
• SGTL5000 Stereo Audio Codec (NXP)
• PCA9626B 24-LED Driver (NXP)
• Power-over-Ethernet (PoE) Support Devices (Analog Devices)
• Ethernet PHY (Microchip)

Die BOM inkludiert auch EEPROM, eine Vielzahl von Widerständen, Kondensatoren, Switches und andere Misc Komponenten von mehreren Suppliers.

Der MPXV7025GP Drucksensor von NXP. Quelle: Arrow Electronics.

Guidance Computer

Laut SAM Engineer Josh Willis aggregiert der Guidance Computer Lenk-, Gas- und Bremsinputs und übersetzt sie in ein Virtual Hand-Control Interface, das mit dem Drive-by-Wire System über CAN Bus kommuniziert. Das Device ist der Nitrogen 6X Guidance PC – ein kompaktes SBC mit NXP i.MX 6 ARM-Cortex-A9, 1 GB DDR3 und Gigabit Ethernet. Arrow requestete eine einzelne Modifikation von Boundary Devices: PoE Capability.

Das SAM Team setzte schwer auf Off-the-Shelf Subsysteme, customizing nur wo PoE Support erforderlich war. Quelle: Arrow Electronics.