Roomberry：用树莓派 Zero W 将 Roomba 改装为监控机器人

Roomberry 是一个定制监控机器人，将 iRobot Roomba 改装为移动摄像头平台，由树莓派 Zero W 和 CSI 摄像头模组驱动。

本指南教你如何接线 Roomba 开放接口 (OI)，从 Roomba 电池给树莓派供电，配置树莓派无头模式，并构建紧凑外壳以访问所有端口。

观看演示视频可看到机器人移动、实时摄像头流和基于网页的控制界面。

理解 Roomba OI

iRobot Roomba 600/700/800 系列暴露一个 mini-DIN 接口，实现开放接口 (OI)。OI 是双向 TTL 串口链路（115200 波特率），允许发送移动指令、读取传感器数据、控制 LED 和扬声器。

OI 支持四种操作模式：

• Off – 默认状态。机器人监听 Start 指令。
• Passive – 可读取传感器但不能控制电机。
• Safe – 完全电机控制，带安全检查（悬崖、跌轮、充电器）。
• Full – 完全电机控制，无安全检查 – 谨慎使用。

Passive 模式下，机器人 5 分钟无活动自动休眠。Safe 和 Full 模式保持机器人持续唤醒，任务完成后记得切回 Passive 或 Off 以保护电池。

串口连接与电平转换

Roomba TxD 引脚输出 5V，可能损坏树莓派 Zero W 的 3.3V 逻辑。需用双向电平转换器（如 Adafruit 双向电平转换器）或低速数据分压电阻。转换器需支持 115200 波特率，推荐有源器件。

从 Roomba 为树莓派供电

直接使用 mini-DIN 7 号电源针脚 (Vcc-Gnd) 受限于 200mA 自恢复保险丝。Pi Zero W 单独需 150-180mA，加上摄像头 300-450mA 峰值会反复触发保险丝。

解决方案是绕过保险丝，直接焊接导线到 Roomba 主板电池焊盘。部分拆解后焊接一对线到电池焊盘，获得 10-20.5V 全电压，需降压至稳压 5V。

推荐开关降压稳压器如 Pololu D24V5F5。输入最高 36V，输出 5V，效率 85-90%，支持 500mA，足够 Pi Zero 和摄像头。将稳压器输出接 micro-USB 线插入 Pi 电源输入。

外壳与硬件布局

为整洁构建，用 12×10 引脚 PCB 做小型 HAT，集成电平转换器、复位按钮和 Pi Zero W。外壳为标准树莓派外壳改装，开口给 micro-USB 线和 CSI 摄像头连接器。

复位按钮接 Pi RUN 引脚，无需断电即可重启系统。

配置 Raspbian (Stretch Lite)

1. 禁用串口控制台：raspi-config –> Interfacing Options –> Serial（登录 shell 选 No，UART 选 Yes）。或编辑 /boot/config.txt 注释 console=serial0,115200 并添加 enable_uart=1。

2. 启用摄像头：raspi-config –> Interfacing Options –> Camera 或在 /boot/config.txt 设置 start_x=1, gpu_mem=128, disable_camera_led=1。

3. 禁用 swap 并将 /tmp 挂载为 50MB RAM 盘。调整 /etc/fstab 和 commit_time=30 减少 SD 卡磨损。

4. 可选省电调整：关闭 HDMI (tvservice -o)、关闭活动 LED、禁用蓝牙 (dtoverlay=pi3-disable-bt)。

测试串口接口

安装 minicom (sudo apt-get install minicom) 并连接 Roomba 串口：

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

若机器人在充电座，应看到实时传感器数据流。按 Ctrl-A 然后 X 退出。

运行 Roomberry

树莓派上电、摄像头启用、串口链路建立后，即可启动 Roomberry 控制脚本（此处不含）。网页界面允许控制移动、拍照、视频流。

完整演练请观看演示视频并遵循上述分步说明。

安全提示

• 使用后务必将机器人切回 Passive 或 Off 模式，避免电池深度放电。
• 使用知名降压稳压器；廉价山寨品不可靠。
• 焊接电池焊盘时仔细核对极性，保持布线整洁防短路。
• 使用全新大容量 microSD 卡延长寿命。