若让你设计一款让严重残疾人士也能开车的系统，你会怎么做？艾睿电子用半自动驾驶汽车（SAM）项目回答了这个问题。SAM团队的工程师主要依靠现货（OTS）产品，并设计了一些市面上买不到的东西，集成了一个系统，它可以获取传感器输入并将其发送到线控驱动系统。
通常，拆解的目的是破解系统，去发现制造商因各种原因（例如产品安全性、产品完整性、知识产权或IP保护等）而密封起来的东西。但艾睿总是愿意说SAM汽车中采用了哪些东西，所以这不是典型的拆解。本文提供了一个相当完整的系统组成清单，包括艾睿设计的人机接口（HMI）控制器的物料清单（BOM）。
简而言之，SAM汽车是采用两个关键的传感器系统驱动。它上面有一组四个运动跟踪摄像头，用来捕获驾驶员的头部运动以实现转向。还有一个呼吸（sip/puff）传感器用来测量压力：驾驶员通过一根管子吸气实现制动，并通过呼气实现加速。还有一个GPS导航系统，可以帮助防止汽车完全偏离行驶方向。传感器数据经过处理后会发送到一个线控驱动系统，这个系统是由一家分包商提供。其他详细信息可参阅EETimes的相关报道《How to build a car for someone who can’t drive》。
许多关键工作都是通过软件完成的，包括导航系统的微调，以及如何使用传感器数据来控制车辆。
大多数不直接用于驾驶的物理子系统（包括输入传感器、线控执行器以及辅助驾驶故障保护装置）都被安装在驾驶员背后。第一辆SAM车是在一辆雪佛兰Corvette上改装的，这些子系统都放在了后备箱里，详情请见如下图片。
对于帮助四肢瘫痪的驾驶员操纵车辆所必需的大部分子系统，艾睿电子的SAM项目团队使用雪佛兰Corvette Stingray的后备箱来安放。（来源：艾睿电子）
呼吸控制器不仅可以测量压力来控制加速和制动，还可以用于向驾驶员提供这些程度的反馈信息（比如视觉、听觉和触觉）。这一电路板上的关键元器件包括：
该电路板的BOM还包括一些EEPROM、多家厂商提供的电阻、电容和开关，以及其他器件。
NXP提供的MPXV7025GP压力传感器。（来源：艾睿电子）
SAM工程师Josh Willis表示，导航计算机用于“汇集转向和汽油/制动值，然后充当手动开关，通过CAN总线与线控驱动系统连接。”上面的照片中它就是Nitrogen 6X Guidance PC，即一个蓝色的盒子，位于汽车后备箱的右下角。Nitrogen 6X单板计算机（SBC）是款现货产品。它基于NXP i.MX 6 ARM-Cortex A9处理器，标配1GB DDR3和千兆以太网。艾睿向Boundary Devices请求做了一次修改，即支持PoE功能。
SAM汽车团队主要依靠现货子系统。当需要做修改时，通常是添加PoE支持。（来源：艾睿电子）
SAM汽车的驾驶舱内有四个摄像头，用来跟踪头部运动。它们都是现货产品，即OptiTrack（NaturalPoint）的Prime 13W。这种13M像素的摄像头，其帧率为240fps，并带有PoE接口。
摄像头PC是另一款现货系统——Portwell的嵌入式计算机PCS-8311P。它基于第5代Intel酷睿处理器，支持4个PoE接口。
SAM汽车使用四个红外摄像头（OptiTrack Prime 13W）来跟踪驾驶员的头部运动。驾驶员只要转动头部，即可改变汽车的行驶方向。（来源：艾睿电子）
IoT系统主要用于远程信息处理。其核心是研华的ARK-2121V嵌入式计算机。该计算机基于Intel Atom处理器，（当然）也支持PoE。它虽然可以配置，但基本上是一个现货系统。研华嵌入式计算机与Digi WR44 Transport（无线通信调制解调器）和Digi XBEE无线模块相结合，形成了一个环境感应系统。艾睿团队为分析跟踪和系统监控编写了定制应用程序，Willis指出。
在原型SAM和随后的修改版中，艾睿电子都是外包的线控系统。最初使用的是由Electronic Mobility Controls开发的AEVIT（高级电子车辆接口技术）系统。在新版本中，线控驱动系统是由Paravan提供。它也集成了多个系统，这样在向许多系统增加三重冗余时，就可以减少单独盒子的数量。GPS系统包括Novatel和Torq的现货设备。
升级版SAM汽车集成了一些系统，并增加了三重冗余。（来源：艾睿电子）
艾睿的SAM项目旨在展示可能实现怎样的应用，然后将所开发的软硬件设计经验分享出来，而不要求IP保护。
从演示来看，这项技术使一位四肢瘫痪的前赛车手实现了驾驶雪佛兰Corvette在公路上行驶。该系统现已更新，目前正用于帮助其他身体残疾人士在街上驾驶各种车辆。这项技术对于想要做类似事情的人来说也绝对可以使用。
这项技术还有可能改造用来帮助任何有严重运动限制的人，让他们能够有效、安全地操纵除汽车以外的其他设备。此外，由于该系统的关键要素是HMI，因此也可以用它来为没有身体残疾的人设计系统，例如可以通过改造该技术来帮助用户更好地执行某项任务，或者远程执行某项任务，或者同时执行多项任务。
如上所述，艾睿电子会同时提供硬件和软件设计，并为有兴趣使用它们的公司提供设计帮助。不过，请认真询问哦。如果您有兴趣，请联系艾睿电子的Josh Willis。
注：艾睿电子是ASPENCORE的母公司，ASPENCORE媒体网络包括EE Times、EDN、Electronic Products等行业媒体。
本文为《电子技术设计》2019年2月刊杂志文章。
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