Revolucionando la movilidad: Dentro del motorcar semi-autónomo de Arrow Electronics para conductores discapacitados

Este artículo es parte del Proyecto Especial AspenCore sobre tecnología de Motorcar Semi-Autónomo.

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Arrow Electronics ha diseñado un Motorcar Semi-Autónomo (SAM) que empodera a individuos con limitaciones severas de movilidad para operar un vehículo de forma segura e independiente. Aprovechando principalmente componentes off-the-shelf (OTS) y soluciones custom donde es necesario, el equipo SAM integró entradas avanzadas de sensores en una arquitectura drive-by-wire.

A diferencia de análisis de teardown convencionales, que buscan descubrir secretos propietarios, Arrow ha revelado abiertamente la arquitectura del SAM. La siguiente documentación presenta una lista comprehensiva de todos los componentes del sistema, incluyendo un bill of materials (BOM) detallado para el controlador de interfaz humano-máquina (HMI) diseñado internamente.

En su núcleo, el vehículo SAM depende de dos modalidades clave de sensores:

• Un cuarteto de cámaras de motion-tracking que capturan movimientos de la cabeza del conductor para comandos de dirección.
• Un sensor de presión sip/puff que traduce inhalación (sip) en frenado y exhalación (puff) en aceleración.

Un módulo de navegación basado en GPS complementa estas entradas, asegurando que el vehículo se mantenga en curso y previniendo desviaciones abruptas. Los datos de sensores se procesan y enrutan a un sistema drive-by-wire suministrado por un subcontratista especializado. Detalles técnicos adicionales pueden encontrarse en el artículo acompañante de EETimes, «Cómo Construir un Auto para Alguien Que No Puede Conducir».

El desarrollo de software constituyó la mayor parte del esfuerzo, abarcando ajuste fino de algoritmos de navegación e integración de streams de sensores para entregar control preciso del vehículo.

Subsistemas no-de-conducción —incluyendo sensores de entrada, actuadores drive-by-wire y un módulo fail-safe de co-piloto— se alojaron en el compartimento trasero. En el prototipo, el maletero de un Chevrolet Corvette Stingray acomodó la mayoría de estos componentes, como se ilustra abajo.

El equipo SAM de Arrow Electronics almacenó la mayoría de subsistemas en el maletero del Corvette Stingray para permitir a un conductor cuadripléjico operar el vehículo. Fuente: Arrow Electronics.

Controlador Sip/Puff

El módulo sip/puff no solo lee presión para comandar aceleración y frenado sino que también provee retroalimentación multimodal —visual, audio y háptica— al conductor. Componentes clave incluyen:

• Microcontrolador NXP K64 (120 MHz Cortex-M4, 1 MB Flash, 256 KB SRAM)
• Sensor de presión MPXV7025GP (NXP)
• Codec de audio estéreo SGTL5000 (NXP)
• Driver de 24 LED PCA9626B (NXP)
• Dispositivos de soporte Power-over-Ethernet (PoE) (Analog Devices)
• PHY Ethernet (Microchip)

El BOM también incluye EEPROM, una variedad de resistencias, capacitores, interruptores y otros componentes misceláneos de múltiples proveedores.

El sensor de presión MPXV7025GP de NXP. Fuente: Arrow Electronics.

Computadora de Guía

Según el ingeniero SAM Josh Willis, la computadora de guía agrega entradas de dirección, acelerador y freno, traduciéndolas en una interfaz de control manual virtual que comunica con el sistema drive-by-wire sobre bus CAN. El dispositivo es la Nitrogen 6X Guidance PC —un SBC compacto con NXP i.MX 6 ARM-Cortex-A9, 1 GB DDR3 y Ethernet gigabit. Arrow solicitó una sola modificación a Boundary Devices: capacidad PoE.

El equipo SAM dependió fuertemente de subsistemas off-the-shelf, personalizando solo cuando se requirió soporte PoE. Fuente: Arrow Electronics.