Configurando Raspberry Pi 3B, Módulo Câmera e iRobot Create: Guia Completo CS424

1. Introdução

   O Raspberry Pi 3 Model B é computador single-board versátil equipado com USB, Wi-Fi, Bluetooth, Ethernet, HDMI, áudio e pinos GPIO. No CS424 usaremos esta board para controlar iRobot Create, aproveitando seu hardware robusto: processador 4-core 1,2 GHz e 1 GB RAM. Hardware mínimo requerido inclui:

   • Motherboard Raspberry Pi 3B
   • Cartão microSD 32 GB (com adaptador se necessário)
   • Fonte 5 V (ex: CanaKit)
   • Módulo Câmera Raspberry Pi v2 para visão
   Este tutorial cobre instalação do OS, configuração Wi-Fi, setup de protocolo discovery e garantia de comunicação sem fio com robô. Também inclui precauções de segurança para manusear contatos elétricos expostos do Pi.

2. Instalar Sistema Operacional Raspbian
   1. Método 1: Usando NOOBS (New Out-of-Box Software)

      NOOBS oferece caminho mais simples. Baixe pacote "offline and network install" de Raspberry Pi Downloads e siga guia instalação NOOBS. Extraia ZIP e copie conteúdo ao cartão microSD. Ejecte cartão com segurança para evitar corrupção.

      Boot Pi com cartão inserido, conecte display HDMI, teclado USB e mouse, e ligue. Wizard de instalação OS guiará através de locale, time zone e credenciais usuário. Uma vez Raspbian instalado, pule para seção configuração.

   2. Método 2: Gravando Imagem Raspbian Diretamente

      Baixe imagem full desktop de Raspberry Pi OS Downloads. Siga instruções platform-specific para Mac, Linux ou Windows (Mac, Linux, Windows) para gravar imagem no cartão microSD. Após gravar, insira cartão no Pi e ligue para completar primeiro boot.

3. Configuração Inicial
   1. Definir Hostname

      Edite /etc/hosts e /etc/hostname para mudar padrão raspberrypi para nome único como robotpi4 (substitua "4" pelo número do seu grupo). Use sudo nano ou editor preferido. Lembre de salvar e sair.

   2. Configurar Wi-Fi

      Adicione credenciais rede doméstica a /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf:

      network={ ssid="seu_wifi_casa" psk="senha_wifi_casa" key_mgmt=WPA-PSK } 

      Para IllinoisNet Enterprise, gere hash senha com:

      echo -n 'seu_netid_password' | iconv -t utf16le | openssl md4 

      Insira hash resultante no bloco config:

      network={ ssid="IllinoisNet" key_mgmt=WPA-EAP proto=WPA2 eap=PEAP ca_cert="/etc/ssl/certs/AddTrust_External_Root.pem" identity="seu_net_id" password=hash:6602f435f01b9173889a8d3b9bdcfd0b phase1="peapver=0" phase2="MSCHAPV2" } 

      Substitua hash e seu_net_id adequadamente. Remova senha plaintext do history shell com history -cw.

   3. Habilitar DHCP para Interfaces de Rede

      Edite /etc/network/interfaces para mudar todas ocorrências de manual para dhcp:

      auto lo iface lo inet loopback iface eth0 inet dhcp allow-hotplug wlan0 iface wlan0 inet dhcp wpa-conf /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf allow-hotplug wlan1 iface wlan1 inet dhcp wpa-conf /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf 

   4. Configurar Protocolo Discovery Simples

      Crie script notifica servidor central sempre que interface rede sobe. Rode:

      sudo touch /etc/network/if-up.d/robotpi sudo chmod 755 /etc/network/if-up.d/robotpi sudo nano /etc/network/if-up.d/robotpi 

      Insira conteúdo seguinte (substitua backticks por backticks reais no editor):

      #!/bin/sh curl --data "hostname=$(hostname)&data=$(ifconfig)" \ https://apollo3.cs.illinois.edu/robotpi/controller.py/send_heartbeat 

      Salve e saia. Reboot Pi com sudo reboot para aplicar mudanças.

4. Configuração Inicial Alternativa via SSH ou Edição Direta do Cartão
   1. Via Conexão Com Fio

      Conecte Pi a roteador com cabo Ethernet. Após boot, encontre IP (ex: 192.168.x.x) via painel admin do roteador ou pingando raspberrypi.local. SSH:

      ssh [email protected] 192.168.x.x 

      Aplique hostname, Wi-Fi, DHCP e discovery settings como acima.

   2. Edição Direta microSD Card (Sem Boot)

      Boot sistema Linux (ou Ubuntu Live USB), insira cartão microSD e monte root filesystem. Diretórios tipicamente sob /media/username/ ou /run/media/username/. Edite mesmos arquivos do método bootado, mas use paths prefixados com ponto (ex: ./etc/hosts). Após editar, desmonte e ejette cartão com segurança.

5. Testando a Configuração

   Alimente Pi com cartão microSD e supply CanaKit. Espere alguns minutos para boot. Abra navegador em qualquer computador conectado à rede e navegue para https://apollo3.cs.illinois.edu/robotpi. Dashboard listará todos nodes Raspberry Pi ativos, mostrando hostname, timestamp e IP wireless.

   Verifique conectividade SSHing no Pi usando IP exibido:

   ssh [email protected] 10.195.29.33 

   Use senha padrão raspberry a menos que tenha mudado. Para shutdown seguro, rode sudo shutdown now. Para reboot imediato, use sudo reboot now.