룸베리(Roomberry): 라즈베리파이 제로 W로 룸바를 감시 로봇으로 개조

룸베리(Roomberry)는 아이로봇 룸바(iRobot Roomba)를 라즈베리파이 제로 W와 CSI 카메라 모듈로 구동되는 모바일 카메라 플랫폼으로 변신시키는 맞춤형 감시 로봇입니다.

이 가이드에서는 룸바의 오픈 인터페이스(OI) 배선, 룸바 배터리로 Pi 전원 공급, 헤드리스 라즈베리파이 구성, 모든 포트에 접근 가능한 컴팩트한 인클로저 제작법을 배웁니다.

데모 영상으로 룸베리의 움직임, 라이브 스트리밍 카메라, 웹 기반 제어 인터페이스를 확인하세요.

룸바 OI 이해하기

아이로봇 룸바 600/700/800 시리즈는 미니-DIN 커넥터로 오픈 인터페이스(OI)를 노출합니다. OI는 양방향 TTL 시리얼 링크(115,200 보드)로 이동 명령 전송, 센서 데이터 읽기, LED 및 스피커 제어가 가능합니다.

OI는 네 가지 운용 모드를 지원합니다:

• Off – 기본 상태. Start 명령 대기.
• Passive – 센서 읽기만 가능, 모터 제어 불가.
• Safe – 안전 검사(절벽, 휠 드롭, 충전기)와 함께 완전 모터 제어.
• Full – 안전 검사 없는 완전 모터 제어 – 주의 필요.

Passive 모드에서 5분간 비활성 시 자동 슬립. Safe와 Full 모드는 로봇을 계속 깨워두므로 작업 완료 후 Passive나 Off로 돌아가 배터리 보호 필요.

시리얼 연결 및 로직 레벨 변환

룸바의 TxD 핀이 5V 출력하는데, 이는 라즈베리파이 제로 W의 3.3V 로직을 손상시킬 수 있습니다. 양방향 로직 레벨 컨버터(예: 아다프루트 양방향 레벨 시프터)나 저속 데이터용 저항 분배기 사용. 컨버터는 115,200 보드 처리 필요하므로 능동 소자 권장.

룸바 배터리로 라즈베리파이 전원 공급

미니-DIN 7번 전원 핀(Vcc-Gnd) 직접 사용은 PTC 리셋 가능 퓨즈로 200mA 제한. Pi 제로 W만으로는 150-180mA지만 카메라가 300-450mA 피크를 더해 퓨즈가 반복 트립.

해결책은 퓨즈를 우회해 룸바 마더보드 배터리 패드에 직접 연결. 로봇 부분 분해 후 배터리 패드에 케이블 납땜. 10-20.5V 출력이 나와 5V로 강압 필요.

Pololu D24V5F5 같은 스위칭 벅 레귤레이터 권장. 최대 36V 입력, 5V 출력, 85-90% 효율, 500mA 지원으로 Pi 제로와 카메라에 충분. 레귤레이터 출력을 Pi 전원 입력에 꽂는 마이크로-USB 케이블에 연결.

인클로저 및 하드웨어 레이아웃

깔끔한 빌드를 위해 12×10핀 PCB를 작은 HAT로 사용해 로직 레벨 컨버터, 모멘터리 리셋 버튼, Pi 제로 W 수납. 케이스는 표준 라즈베리파이 케이스를 마이크로-USB 케이블용 노치와 CSI 카메라 커넥터용 구멍으로 수정.

리셋 버튼은 Pi의 RUN 핀에 연결돼 전원 분리 없이 시스템 재부팅 가능.

라즈비안(스트레치 라이트) 구성

1. 시리얼 콘솔 비활성화: raspi-config –> Interfacing Options –> Serial (로그인 셸 "No", UART "Yes"). 또는 /boot/config.txt에서 console=serial0,115200 주석 처리, enable_uart=1 추가.

2. 카메라 활성화: raspi-config –> Interfacing Options –> Camera 또는 /boot/config.txt에 start_x=1, gpu_mem=128, disable_camera_led=1 설정.

3. 스왑 비활성화, /tmp를 50MB 램 디스크로 마운트. /etc/fstab과 commit_time=30 조정으로 SD 카드 마모 감소.

4. 선택적 절전: HDMI 비활성화(tvservice -o), 액티비티 LED 비활성화, 블루투스 비활성화(dtoverlay=pi3-disable-bt).

시리얼 인터페이스 테스트

minicom 설치(sudo apt-get install minicom) 후 룸바 시리얼 포트 연결:

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

로봇이 도킹돼 있으면 센서 데이터 실시간 스트림 확인 가능. Ctrl-A ثم X로 종료.

룸베리 실행

Pi 전원, 카메라 활성화, 시리얼 링크 확립 후 룸베리 제어 스크립트(여기 미포함) 실행. 웹 인터페이스로 이동 명령, 이미지 캡처, 비디오 스트리밍 가능.

데모 영상 시청 및 위 단계별 지침 따라 완전한 연습 가능.

안전 팁

• 사용 후 항상 로봇을 Passive나 Off 모드로 돌려 배터리 과방전 방지.
• 평판 좋은 벅 레귤레이터 사용; 저가 중국산 클론은 불안정.
• 배터리 패드 탭핑 시 극성 재확인, 배선 정리해 쇼트 방지.
• 신선한 고용량 마이크로SD 카드로 수명 연장.