Roomberry: Roomba-Überwachungsroboter mit Raspberry Pi Zero W bauen

Roomberry ist ein individueller Überwachungsroboter, der einen iRobot Roomba in eine mobile Kameraplattform verwandelt, angetrieben von Raspberry Pi Zero W und CSI-Kameramodul.

In dieser Anleitung lernen Sie, wie Sie Roombas Open Interface (OI) verdrahten, den Pi vom Roomba-Akku speisen, den Raspberry Pi für kopflosen Betrieb konfigurieren und ein kompaktes Gehäuse bauen, das vollen Zugriff auf alle Ports gibt.

Um Roomberry in Aktion zu sehen, schauen Sie das Demovideo, das Bewegung, Live-Streaming-Kamera und webbasierte Steuerung zeigt.

Roomba OI verstehen

iRobots Roomba 600/700/800 Serie exponiert einen Mini-DIN-Anschluss, der das Open Interface (OI) implementiert. Das OI ist ein bidirektionaler TTL-Seriellink (115.200 Baud), der Bewegungsbefehle senden, Sensordaten lesen und LEDs & Speaker steuern lässt.

Das OI unterstützt vier Betriebsmodi:

• Off – Standardzustand. Roboter lauscht auf Start-Befehl.
• Passive – Sensoren lesbar, aber keine Motorsteuerung.
• Safe – Volle Motorsteuerung mit Sicherheitschecks (Absturz, Radabfall, Ladestation).
• Full – Volle Motorsteuerung ohne Sicherheitschecks – mit Vorsicht nutzen.

Im Passive-Modus schläft der Roboter nach fünf Minuten Inaktivität automatisch. Safe und Full halten ihn wach; nach Jobende zurück in Passive oder Off wechseln, um Akku zu schonen.

Serielle Verbindung & Pegelwandlung

Roombas TxD-Pin liefert 5 V, was Raspberry Pi Zero Ws 3,3-V-Logik beschädigen kann. Bidirektionaler Pegelwandler (z. B. Adafruit bidirectional level shifter) oder Widerstandsteiler für niedrige Datenraten nutzen. Der Wandler muss 115.200 Baud bewältigen, daher aktives Gerät empfohlen.

Raspberry Pi vom Roomba speisen

Direkte Nutzung der Mini-DIN-7-Strompins (Vcc–Gnd) ist auf 200 mA durch PTC-Sicherung begrenzt. Pi Zero W allein läuft mit 150-180 mA, aber Kamera addiert 300-450 mA Spitzen, die die Sicherung wiederholt auslösen.

Lösung: Sicherung umgehen und Batteriekontakte auf Roomba-Motherboard anzapfen. Nach teilweiser Demontage Kabelpaar an Batteriepad löten. Das liefert volle 10-20,5 V, die auf geregelte 5 V heruntergeregelt werden müssen.

Wir empfehlen Schaltregler wie Pololu D24V5F5. Er akzeptiert bis 36 V, gibt 5 V mit 85-90 % Wirkungsgrad, unterstützt 500 mA – genug für Pi Zero und Kamera. Reglerausgang an Micro-USB-Kabel anschließen, das in Pi-Stromeingang steckt.

Gehäuse & Hardware-Layout

Für sauberen Bau nutzen wir 12×10-Pin-PCB als kleines HAT mit Pegelwandler, Reset-Taster und Pi Zero W. Gehäuse ist Standard-Pi-Gehäuse modifiziert mit Kerbe für Micro-USB und Loch für CSI-Kameraanschluss.

Reset-Taster an Pi's RUN-Pin verdrahtet, ermöglicht Reboot ohne Stromtrennung.

Raspbian (Stretch Lite) konfigurieren

1. Serielle Konsole deaktivieren: raspi-config → Interfacing Options → Serial (Login-Shell „No“, UART „Yes“). Oder /boot/config.txt bearbeiten: console=serial0,115200 auskommentieren, enable_uart=1 hinzufügen.
2. Kamera aktivieren: raspi-config → Interfacing Options → Camera oder start_x=1, gpu_mem=128, disable_camera_led=1 in /boot/config.txt setzen.
3. Swap deaktivieren und /tmp als 50-MB-RAM-Disk mounten. /etc/fstab und commit_time=30 anpassen, um SD-Kartenverschleiß zu reduzieren.
4. Optionale Stromspar-Tweaks: HDMI deaktivieren (tvservice -o), Aktivitäts-LED deaktivieren, Bluetooth deaktivieren (dtoverlay=pi3-disable-bt).

Serielle Schnittstelle testen

minicom installieren (sudo apt-get install minicom) und mit Roombas Serial Port verbinden:

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

Wenn Roboter dockt, sollte Live-Stream von Sensordaten erscheinen. Strg-A dann X zum Beenden.

Roomberry starten

Mit Pi unter Strom, Kamera aktiv, serieller Link etabliert, können Sie jetzt Roomberry-Steuerskript starten (nicht hier enthalten). Webinterface erlaubt Bewegungsbefehle, Bildaufnahme, Videostreaming.

Für vollständige Anleitung Demovideo schauen und obige Schritt-für-Schritt-Anweisungen folgen.

Sicherheitstipps

• Roboter nach Nutzung immer in Passive- oder Off-Modus zurückversetzen, um Tiefentladung zu vermeiden.
• Seriösen Buck-Regler nutzen; billige China-Klone können unzuverlässig sein.
• Beim Anzapfen der Batteriekontakte Polarität doppelt prüfen und Verkabelung ordentlich halten gegen Kurzschlüsse.
• Frische, hochkapazitive microSD-Karte für längere Lebensdauer nutzen.