- Eligieron un Volvo 940 Estate 1993 viejo para cumplir con las condiciones de participación de Carbage Run 2025 Winter edition, y comenzaron una conversión creativa de asistencia al conductor L2 basada en openpilot para destacar en la evaluación de originalidad
- openpilot es compatible con más de 275 vehículos modernos, pero este Volvo usa dirección, aceleración y frenado mecánicos/hidráulicos, así que necesita actuadores para mover cada función electrónicamente
- La dirección se implementó trasplantando el EPS de un Toyota Corolla 2020 y un sensor externo de ángulo de dirección a la columna de dirección del Volvo, y funciona solo con alimentación básica, señal de ignición y conexión CAN
- El frenado reemplaza el servofreno por vacío con un Bosch iBooster, y la aceleración se resuelve con un servo RC y un cable auxiliar que tira de la válvula del carburador
- La asistencia hidráulica original y la nueva asistencia eléctrica de dirección funcionan juntas, lo que dejó el volante más ligero, aunque sigue existiendo la limitación de que después de una curva no vuelve solo al centro
Convertir un Volvo de 1993 para Carbage Run en un auto autónomo
- El punto de partida fue participar en Carbage Run 2025 Winter edition
- Un viaje de 6 días que atraviesa Suecia en invierno, llega hasta el círculo polar ártico y luego baja a Helsinki
- Participan alrededor de 400 autos
- Los vehículos participantes deben tener al menos 20 años y un valor diario de menos de €1000
- Sumando el traslado ida y vuelta desde Bélgica, había que recorrer unos 6000 km en poco más de una semana
- Como también se evalúa la originalidad del vehículo, decidieron convertir un Volvo 940 Estate de 1993 en algo parecido a un auto autónomo
Requisitos del vehículo para openpilot
- openpilot es un proyecto de asistencia avanzada al conductor de nivel 2 desarrollado por comma.ai
- Ofrece funciones cercanas a la conducción parcialmente autónoma, similares a Tesla Autopilot
- Actualmente es compatible con más de 275 modelos de Toyota, Honda, Hyundai, VW y otras marcas
- También incluye soporte para Tesla Model 3/Y
- El requisito clave es que el vehículo pueda accionar electrónicamente la dirección, la aceleración y el frenado
- En los autos modernos, estos dispositivos normalmente reciben órdenes de control mediante mensajes CAN-bus
- Electric Power Steering o EPS
- Servofreno eléctrico o bomba ABS
- Unidad electrónica de control del motor
- El Volvo 940 de 1993 está lejos de cumplir esas condiciones
- La dirección es hidráulica
- El acelerador usa un cable hasta el carburador
- El servofreno es por vacío
Dirección: trasplante de EPS de Toyota Corolla
- Para mantener el carril, se necesita un actuador de dirección que pueda aplicar torque al volante electrónicamente
- El método elegido fue trasplantar el actuador EPS y la ECU de un Toyota Corolla 2020
- En el Corolla, este motor va montado en la columna de dirección detrás del tablero
- Mide el torque del conductor y transmite fuerza amplificada al eje de salida
- Se quitó la columna de dirección recta original del Volvo y se insertó el EPS del Corolla en el medio
- Se eliminaron del conjunto del Corolla la mayor cantidad posible de piezas relacionadas con el ajuste del volante
- Se cortó una parte de la columna del Volvo y se soldó al estriado del lado Corolla
- Se añadieron refuerzos extra desde el bastidor original de dirección hasta el EPS
- El Corolla también tiene un sensor externo de ángulo de dirección
- El sensor interno del motor EPS se usa para el lazo de control interno con ángulo relativo preciso
- El sensor externo entrega el ángulo absoluto de dirección, donde 0 grados corresponde a ir recto
- El código del controlador de vehículo de openpilot también necesita ese ángulo absoluto
- Como los diagramas eléctricos y la información de conectores de Toyota podían descargarse por poco dinero, entender el cableado fue sencillo
- La cremallera de dirección necesita GND, 12V permanente, fusible de 80A, señal de ignición de 12V y CAN para el sensor de ángulo de dirección
- Solo con esas conexiones el EPS funcionó, aunque podría estar en modo degradado por no recibir mensajes de velocidad del vehículo de Toyota
El problema de mantener juntas la dirección hidráulica y la eléctrica
- La dirección asistida hidráulica original del Volvo se mantuvo y funciona al mismo tiempo que el EPS eléctrico
- También sería posible desactivar la asistencia hidráulica y usar solo la eléctrica, pero no está claro si la cremallera fue diseñada para recibir de forma continua el mayor torque que entrega el EPS
- Incluso con ambas asistencias activas, el auto podía conducirse y la dirección se sentía más liviana
- La desventaja es que el torque de autoalineación del vehículo no alcanza para mover ambos sistemas en sentido inverso
- Aunque se suelte el volante en una curva, no vuelve al centro
- Se queda donde fue soltado
- Una posible solución sería bajar la presión hidráulica para reducir la asistencia original, pero todavía no se ha probado
Frenado: instalación de Bosch iBooster
- Una de las funciones de los autos modernos que más reduce la carga en viajes largos es el Adaptive Cruise Control
- Para mantener una distancia segura con el vehículo de adelante, el auto debe poder frenar automáticamente
- En el Volvo original, el sistema de frenos amplifica con asistencia por vacío la fuerza que el conductor aplica al pedal para empujar el cilindro maestro
- En los autos modernos, el principio básico es parecido, y el Bosch iBooster usado en Tesla y otros reemplaza la asistencia por vacío con un sensor de fuerza y un motor eléctrico
- El iBooster se usa mucho en proyectos de conversión a EV
- Permite una configuración más limpia que reemplazar la fuente de vacío del motor existente
- Entra en modo degradado incluso sin CAN conectado, y puede usarse sin funciones de control
- EVcreate publicó artículos sobre cómo usar el iBooster, por ejemplo Wiring the iBooster
- Los iBooster usados son demandados y resultaban caros en relación con el valor del vehículo
- Lars, de EVcreate, proporcionó un iBooster a cambio de que se investigara su control por CAN
Proceso de instalación del iBooster y tuberías de freno
- Al quitar el servofreno por vacío del Volvo y montar el iBooster, inesperadamente el patrón de pernos y el orificio central de alineación coincidían exactamente
- La varilla de empuje integrada del iBooster también tenía casi la longitud correcta para conectarse al pedal
- Se agregó una arandela de 2 mm al espárrago roscado para que la varilla quedara totalmente extendida cuando no se pisa el pedal
- El cilindro maestro del iBooster tiene los puertos en otra posición, así que las líneas de freno originales no servían
- Se conectaron nuevas líneas de freno de cobre hasta una pieza que parece un pequeño bloque distribuidor
- Después de purgar el sistema y conectar la alimentación, los frenos funcionaron correctamente
- El embrague también funcionaba hidráulicamente con líquido de frenos del mismo depósito, así que se añadió un pequeño tanque separado
- El depósito del cilindro maestro del iBooster no tiene un puerto para el embrague
Aceleración: servo RC y cable auxiliar
- El pedal del acelerador del Volvo es una estructura totalmente mecánica conectada por un cable Bowden a la válvula de aire del carburador
- Como los autos modernos usan inyección directa y unidades de control de motor avanzadas en lugar de carburador, no fue fácil encontrar un actuador de aceleración de auto moderno que sirviera
- Considerando que el actuador de aceleración no tiene implicancias de seguridad tan grandes como la dirección o el frenado, se armó con componentes hobby ya existentes
- Se diseñó para que, como en la lógica de un control crucero estándar, si el conductor pisa más el pedal pueda sobrescribir la posición de aceleración aplicada
- Se conectaron 2 cables a la polea de la válvula de aire
- Gana el cable que tire más lejos
- Se compró en AliExpress un servo RC resistente al agua y se mecanizó una segunda polea para montarla en el servo
- Se fabricó un soporte para el servo y se añadieron bujes guía de bronce para limitar el cable flojo
Radar y trabajos siguientes
- Aunque no es un actuador, también se instaló detrás de la parrilla delantera un sensor de radar Continental de Tesla
- En openpilot, el ACC solo por visión funciona hasta cierto punto, pero usar un radar real ofrece una experiencia más suave y consistente
- El siguiente artículo tratará sobre el cableado y una ECU personalizada
- Su función será mantener los actuadores operando correctamente
- Implementar los botones de control crucero
- Leer velocidad y direccionales
- Después planean explicar el código de la ECU y el port de openpilot, y publicarlo como open source
1 comentarios
Opiniones en Hacker News
El Volvo 940 es un auto realmente genial y, entre todos los autos que han salido hasta ahora, destaca como un auto de excelente calidad y diseño.
Es un diseño muy maduro que empezó con el Volvo 140 de los años 60 y evolucionó lentamente pasando por el 240 de los 70 y el 740 de los 80, así que para cuando llegó el 940 casi todos los problemas ya estaban pulidos.
Lo único es que habría sido bueno poder elegir AWD junto con un diésel de buen consumo. Había diésel, pero no se vendía en Estados Unidos.
El autor parece saber mucho de hacking eléctrico, pero hubo partes que se podrían haber resuelto más fácilmente si hubiera conocido más de autos. Por ejemplo, al cambiar a una bomba ABS BOSCH más moderna, se podían accionar los frenos eléctricamente sin pasar por el servofreno, y ese tipo de dispositivo ya se usaba en autos europeos con control de tracción de finales de los 90.
La dirección se podría haber resuelto trasplantando todo un rack de dirección eléctrica, instalando el rack totalmente manual de un Volvo 240, o agregando al compresor de aire acondicionado un clutch para la bomba hidráulica de dirección asistida, de modo que se apagara por encima de la velocidad de estacionamiento.
Además, este auto no tiene carburador, sino inyección electrónica de combustible. Se ven el inyector y el riel de combustible sobre el cuerpo de aceleración. Más importante aún: este auto tenía de fábrica un sistema electrónico de control del acelerador para el control crucero, y las piezas faltantes probablemente eran baratas y comunes, así que es muy probable que encajaran tal cual en el soporte y la leva que ya tiene el motor.
En realidad no tiene carburador; lo escribí medio dormido en un avión y quise decir acelerador/válvula de aire mecánica accionada por cable, pero lo expresé mal.
Este auto tampoco tiene ABS. Puede que desde este año modelo haya sido opcional, pero por eso cambiar la bomba no era una opción. El iBooster es una modificación excelente y sencilla, la recomiendo.
Todavía no lo hice, pero planeo bajar la presión de la dirección hidráulica ajustando el regulador con shims, y creo que con eso bastará. Incluso ahora, sin esa modificación, la dirección funciona hasta cierto punto.
Los Volvo grandes actuales, como el V90, se convirtieron en autos chinos de lujo absurdos, así que no pienso comprar uno.
La explicación de que “los autos actuales no tienen carburador y usan inyección directa y unidades avanzadas de control de motor” no es exacta.
En realidad, el sistema de inyección de combustible es bastante independiente del control del acelerador. La cantidad de combustible necesaria se calcula con base en el sensor de presión del múltiple de admisión, por lo que también hubo autos que usaban inyección de combustible junto con una mariposa de aceleración por cable.
El problema probablemente era que el carburador debe estar aguas arriba de la mariposa de aceleración, así que había que adaptar la tubería de un cuerpo de aceleración moderno.
Los sistemas LH de la época usaban todos sensores MAF.
Durante los últimos 5 años he participado en el desarrollo de openpilot, y siempre me interesan mucho los casos de uso de este proyecto.
En estas vacaciones manejé 2500 millas con openpilot activado en mi auto y fue excelente. Probablemente conduje yo mismo solo alrededor del 10% de todo el viaje, y dejé el resto a la automatización.
Aun así, hay muchísimo por mejorar, así que este año quiero crear un fork de openpilot y enfocarme en acercar sus funciones ADAS a las de vehículos modernos, es decir, más parecidas a las de Tesla.
Planeo publicar el primer lanzamiento en Show HN.
Si algún día me animo a compilar y flashear la imagen por mi cuenta, algo que me gustaría probar es una función que reconozca cambios de carril con la direccional encendida y desacelere. Según entiendo, ahora el auto recién desacelera cuando el otro ya invadió el carril. Sé que hay muchos casos límite, pero parece un cambio bastante seguro y cortés.
También me gustaría que reconociera las luces de freno de varios autos y soltara el acelerador. Actualmente parece usar el radar del auto justo adelante, pero si el 75% de los autos alrededor encendieron las luces de freno y solo el de adelante reacciona tarde o maneja de forma agresiva, no hay razón para que Comma siga empujando esa cadena.
Una función que sería realmente buena es reconocer señales de límite de velocidad y ajustar la velocidad de crucero. En especial, quiero reducir esas situaciones en las que entra a una rampa de salida a 65 mph y luego se queja de que la curvatura es demasiado alta para la velocidad.
Si reconociera las señales de “velocidad recomendada” de las rampas de salida, todos obtendrían el resultado deseado, y cuando la rampa conecta con otra autopista el conductor ni siquiera tendría que hacer nada extra. También sería bueno que reconociera señales de alto y semáforos en amarillo o rojo. No hace falta que detecte toda la situación del tráfico, pero no es agradable que avance a toda velocidad hacia una señal de alto o una luz roja mientras lanza advertencias.
También tengo que revisar si Comma sabe que mi auto es eléctrico y si puede soltar el acelerador en lugar de pisar el freno. Mi auto tiene varios niveles de frenado regenerativo, así que estaría bien que lo tuviera en cuenta, aunque personalmente estoy acostumbrado al BMW i3 y siempre lo dejo en la regeneración más fuerte.
Me pregunto si se puede manejar este auto en vías públicas de Suecia.
Pensé que la ley sueca sería muy estricta con este tipo de modificaciones DIY, así que sería sorprendente si estuviera permitido.
Este tipo de modificación es claramente ilegal en vías públicas de Suecia y Finlandia, y muchas veces no basta con pasar la inspección periódica. Para que circular sea legal, tendría que recibir una homologación de tipo.
Parece estar registrado en los Países Bajos, y si es así, creo que este auto ni siquiera pasaría la inspección periódica allí. Hay una página informativa en inglés del gobierno neerlandés: https://www.government.nl/topics/general-periodic-inspection...
Aun así, el proyecto en sí está muy bueno.
La frase “por suerte, [el servo del pedal del acelerador] es el único actuador que no trae grandes problemas de seguridad” da escalofríos.
¿Qué pasa si ese servo RC se queda trabado a fondo? Supongo que la premisa es que se puede pisar el embrague, pero según la situación, quizá no haya mucho tiempo para darse cuenta de qué pasó y reaccionar.
Creo que en la parte 2 van a tratar el cambio de marchas.
No lo abordaron directamente, pero hay una pista de que el embrague también funciona hidráulicamente, así que parece posible que sea transmisión manual. Para un Volvo de 1993 comprado en Europa, esa suposición encaja bastante bien.
No creo que vayan a adaptar una transmisión nueva; tal vez quieran ponerle algún embrague automático rudimentario.
Es muy probable que la mayor parte del recorrido de 6000 km haya sido así. En tráfico lento donde haya que cambiar de marcha tendrían que renunciar a la “conducción autónoma”, pero aun así es muy útil.
El autor dijo que en la parte 2 tratará una ECU personalizada diseñada por él para mantener estables el cableado y los actuadores, la implementación de los botones de control crucero, la lectura de velocidad y direccionales, etc.; y que luego, en la parte 3, explicará el código de la ECU y el port de openpilot, y lo publicará como open source.
Yo no lo haría personalmente, pero me alegra que haya gente lo bastante valiente como para lograr algo así. Va a ser una gran historia para contar.
Guardé este artículo para entender mejor los autos y para inspirarme con DIY, tanto yo como otras personas.
¿Se le puede agregar radar al comma 3X? Pensaba que era solo visión, así que es interesante.