Roomberry: Transformando Roomba em Robô de Vigilância com Raspberry Pi Zero W

Roomberry é um robô de vigilância personalizado que transforma um iRobot Roomba numa plataforma de câmera móvel alimentada por Raspberry Pi Zero W e módulo câmera CSI.

Neste guia você aprenderá como conectar a Open Interface (OI) do Roomba, alimentar o Pi da bateria do Roomba, configurar o Raspberry Pi para operação headless e construir um gabinete compacto que dá acesso total a todas as portas.

Para ver o Roomberry em ação, assista ao vídeo demo que mostra movimento do robô, câmera com streaming ao vivo e interface de controle baseada em web.

Entendendo a Open Interface do Roomba

Séries Roomba 600/700/800 da iRobot expõem conector mini-DIN que implementa a Open Interface (OI). A OI é um link serial TTL bidirecional (115.200 baud) que permite enviar comandos de movimento, ler dados de sensores e controlar LEDs e speaker do robô.

A OI suporta quatro modos operacionais:

• Off – Estado padrão. O robô escuta comando Start.
• Passive – Pode ler sensores mas não controlar motores.
• Safe – Controle total de motores com verificações de segurança (penhasco, queda de roda, carregador).
• Full – Controle total de motores sem verificações de segurança – use com cautela.

No modo Passive o robô dorme automaticamente após cinco minutos de inatividade. Modos Safe e Full mantêm o robô acordado indefinidamente, então lembre-se de voltar a Passive ou Off ao terminar um trabalho para proteger a bateria.

Conexão Serial e Conversão de Nível Lógico

O pino TxD do Roomba emite 5 V, que pode danificar a lógica 3,3 V do Raspberry Pi Zero W. Use conversor de nível lógico bidirecional (ex: bidirectional level shifter da Adafruit) ou divisor resistivo para dados de baixa velocidade. O conversor deve lidar com 115.200 baud, então dispositivo ativo é recomendado.

Alimentando o Raspberry Pi do Roomba

Usar diretamente os pinos de energia 7 do mini-DIN (Vcc – Gnd) é limitado a 200 mA devido a fusível PTC rearmável. O Pi Zero W sozinho roda com 150-180 mA, mas a câmera adiciona picos de 300-450 mA, que disparavam o fusível repetidamente.

A solução é contornar o fusível e acessar os pads da bateria na motherboard do Roomba. Após desmontagem parcial, solde um par de cabos ao pad da bateria. Isso fornece saída completa de 10-20,5 V, que deve ser reduzida a 5 V regulados.

Recomendamos regulador buck switching como o Pololu D24V5F5. Aceita até 36 V, sai 5 V com eficiência 85-90% e suporta 500 mA – suficiente para Pi Zero e câmera. Conecte a saída do regulador a cabo micro-USB que plugue na entrada de energia do Pi.

Gabinete e Layout de Hardware

Para construção limpa usamos PCB 12×10 pinos como pequeno HAT abrigando conversor de nível lógico, botão reset momentâneo e Pi Zero W. O case é case padrão Raspberry Pi modificado com entalhe para cabo micro-USB e furo para conector CSI da câmera.

O botão reset é ligado ao pino RUN do Pi, permitindo reiniciar o sistema sem desconectar energia.

Configurando Raspbian (Stretch Lite)

1. Desative console serial: raspi-config –> Interfacing Options –> Serial (defina "No" para login shell, "Yes" para UART). Ou edite /boot/config.txt para comentar console=serial0,115200 e adicionar enable_uart=1.

2. Ative a câmera: raspi-config –> Interfacing Options –> Camera ou defina start_x=1, gpu_mem=128, disable_camera_led=1 em /boot/config.txt.

3. Desative swap e monte /tmp como disco RAM de 50 MB. Ajuste /etc/fstab e commit_time=30 para reduzir desgaste do cartão SD.

4. Ajustes opcionais de economia de energia: desative HDMI (tvservice -o), desative LED de atividade, desative Bluetooth (dtoverlay=pi3-disable-bt).

Testando a Interface Serial

Instale minicom (sudo apt-get install minicom) e conecte à porta serial do Roomba:

minicom -b 115200 -o -D /dev/serial0

Se o robô estiver na base, você verá stream ao vivo de dados de sensores. Pressione Ctrl-A então X para sair.

Executando Roomberry

Com Pi alimentado, câmera ativada e link serial estabelecido, agora você pode lançar o script de controle Roomberry (não incluído aqui). A interface web permite comandar movimento, capturar imagens e transmitir vídeo.

Para passo a passo completo, assista ao vídeo demo e siga as instruções acima.

Dicas de Segurança

• Sempre retorne o robô a modo Passive ou Off após uso para evitar descarga profunda da bateria.
• Use regulador buck confiável; clones chineses baratos podem ser instáveis.
• Ao acessar pads da bateria, verifique polaridade duas vezes e mantenha fiação organizada para evitar curtos.
• Forneça cartão microSD novo, alta capacidade, para prolongar vida útil.