Roomberry: Membangun Robot Pengawas Berbasis Roomba dengan Raspberry Pi Zero W

Roomberry adalah robot pengawas kustom yang mengubah iRobot Roomba menjadi platform kamera seluler yang diberi daya oleh Raspberry Pi Zero W dan modul kamera CSI.

Dalam panduan ini Anda akan mempelajari cara kabeling Open Interface (OI) Roomba, memberikan daya ke Pi dari baterai Roomba, mengonfigurasi Raspberry Pi untuk operasi tanpa layar, dan membuat casing kompak yang memberikan akses penuh ke semua port.

Untuk melihat Roomberry dalam tindakan, tonton video demo yang menyajikan gerakan robot, streaming kamera langsung, dan antarmuka kontrol berbasis web.

Memahami Roomba OI

Roomba seri 600/700/800 iRobot mengekspos konektor mini-DIN yang mengimplementasikan Open Interface (OI). OI adalah saluran serial TTL dua arah (115 200 baud) yang memungkinkan Anda mengirim perintah gerakan, membaca data sensor, dan mengontrol LED serta speaker robot.

OI mendukung empat mode operasi:

• Off – Status default. Robot mendengarkan perintah Start.
• Passive – Anda dapat membaca sensor tetapi tidak mengontrol motor.
• Safe – Kontrol motor penuh dengan pemeriksaan keamanan (cliff, wheel-drop, charger).
• Full – Kontrol motor penuh tanpa pemeriksaan keamanan – gunakan dengan hati-hati.

Dalam mode Passive robot secara otomatis tidur setelah lima menit tidak aktif. Mode Safe dan Full menjaga robot tetap terbuka selamanya, jadi ingatlah untuk kembali ke Passive atau Off setelah pekerjaan selesai untuk melindungi baterai.

Koneksi Serial & Konversi Tingkat Logika

Pin TxD Roomba mengeluarkan 5 V, yang dapat merusak logika 3,3 V Raspberry Pi Zero W. Gunakan konverter tingkat logika dua arah (misalnya, bidirectional level shifter Adafruit) atau pembagi resistor untuk data kecepatan rendah. Konverter harus mampu menangani 115 200 baud, jadi disarankan perangkat aktif.

Memberi Daya ke Raspberry Pi dari Roomba

Penggunaan langsung pin daya mini-DIN 7 (Vcc – Gnd) terbatas pada 200 mA karena PTC resettable fuse. Pi Zero W sendirian dapat berjalan pada 150–180 mA, tetapi kamera menambahkan puncak 300–450 mA, yang berulang kali menyebabkan fusible terputus.

Solusinya adalah melewati fusible dan mengambil daya dari pad baterai pada motherboard Roomba. Setelah membongkar robot sebagian, solder pasang kabel ke pad baterai. Ini menyediakan output 10–20,5 V penuh, yang harus diturunkan ke 5 V yang diatur.

Kami merekomendasikan regulator buck switching seperti Pololu D24V5F5. Ini menerima hingga 36 V, mengeluarkan 5 V dengan efisiensi 85–90 %, dan mendukung 500 mA—cukup untuk Pi Zero dan kamera. Hubungkan output regulator ke kabel micro-USB yang colok ke input daya Pi.

Casing & Tata Letak Hardware

Untuk pembangunan yang rapi kami menggunakan PCB 12 × 10 pin sebagai HAT kecil yang menempatkan konverter tingkat logika, tombol reset momenter, dan Pi Zero W. Kotak adalah casing Raspberry Pi standar yang dimodifikasi dengan cetakan untuk kabel micro-USB dan lubang untuk konektor kamera CSI.

Tombol reset dihubungkan ke pin RUN Pi, memungkinkan Anda me-reboot sistem tanpa memutuskan daya.

Mengonfigurasi Raspbian (Stretch Lite)

1. Nonaktifkan konsol serial: raspi-config –> Interfacing Options –> Serial (atur “No” untuk login shell, “Yes” untuk UART). Atau edit /boot/config.txt untuk komentari console=serial0,115200 dan tambahkan enable_uart=1.

2. Aktifkan kamera: raspi-config –> Interfacing Options –> Camera atau atur start_x=1, gpu_mem=128, disable_camera_led=1 di /boot/config.txt.

3. Nonaktifkan swap dan pasang /tmp sebagai RAM disk 50 MB. Sesuaikan /etc/fstab dan commit_time=30 untuk mengurangi aus kartu SD.

4. Tweak hemat daya opsional: nonaktifkan HDMI (tvservice -o), nonaktifkan LED aktivitas, dan nonaktifkan Bluetooth (dtoverlay=pi3-disable-bt).

Menguji Antarmuka Serial

Instal minicom (sudo apt-get install minicom) dan hubungkan ke port serial Roomba:

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

Jika robot di docking, Anda harus melihat aliran data sensor langsung. Tekan Ctrl‑A lalu X untuk keluar.

Menjalankan Roomberry

Dengan Pi menyala, kamera diaktifkan, dan link serial terjalin, Anda sekarang dapat meluncurkan skrip kontrol Roomberry (tidak disertakan di sini). Antarmuka web memungkinkan Anda memerintah gerakan, menangkap gambar, dan streaming video.

Untuk panduan lengkap, tonton video demo dan ikuti instruksi langkah demi langkah di atas.

Tips Keamanan

• Selalu kembalikan robot ke mode Passive atau Off setelah penggunaan untuk menghindari pengosongan baterai dalam.
• Gunakan regulator buck terpercaya; klon Cina murah dapat tidak andal.
• Saat mengambil pad baterai, periksa kembali polaritas dan rapihkan kabeling untuk mencegah pendek.
• Sediakan kartu microSD baru dan kapasitas tinggi untuk memperpanjang masa pakainya.