Roomberry：Raspberry Pi Zero WでRoombaを監視ロボット化

Roomberryは、iRobot RoombaをRaspberry Pi Zero WとCSIカメラモジュール駆動の移動カメラプラットフォームへと変えるカスタム監視ロボットです。

このガイドでは、Roombaのオープンインターフェース（OI）配線、RoombaバッテリーからのPi給電、ヘッドレス動作のためのRaspberry Pi設定、全ポートにアクセス可能なコンパクトな筐体構築を学びます。

デモ動画でRoomberryの動作、ライブストリーミングカメラ、Webベースのコントロールインターフェースをご覧ください。

Roomba OIの理解

iRobotのRoomba 600/700/800シリーズはミニDINコネクターを公開し、オープンインターフェース（OI）を実装しています。OIは双方向TTLシリアルリンク（115,200ボーレート）で、移動コマンド送信、センサーデータ読み取り、LEDとスピーカー制御が可能です。

OIは4つの動作モードをサポート：

• Off – デフォルト状態。Startコマンドを待機。
• Passive – センサー読み取りのみ可能、モーター制御不可。
• Safe – 安全チェック（段差、ホイールドロップ、充電器）付きでフルモーター制御。
• Full – 安全チェックなしでフルモーター制御。要注意。

Passiveモードでは5分間非アクティブで自動スリープ。Safe/Fullモードでは無限に起動し続けるため、作業完了後はPassiveまたはOffに戻してバッテリーを保護してください。

シリアル接続とロジックレベル変換

RoombaのTxDピンは5V出力で、Raspberry Pi Zero Wの3.3Vロジックを破損させる恐れがあります。双方向ロジックレベルコンバーター（例：Adafruitの双方向レベルシフター）または低速データ用抵抗分圧を使用。115,200ボーレート対応のためアクティブデバイス推奨。

RoombaからRaspberry Piへの給電

ミニDIN 7ピンの電源ピン（Vcc-Gnd）直接利用は、PTCリセッタブルヒューズにより200mAに制限されます。Pi Zero W単体なら150-180mAで動作可能ですが、カメラ追加で300-450mAのピーク電流が発生しヒューズが頻繁に飛びます。

解決策はヒューズをバイパスし、Roombaマザーボードのバッテリーパッドから直接給電すること。ロボットを部分分解後、バッテリーパッドにはんだでケーブルを接続。これにより10-20.5Vの全出力が得られ、これを安定化5Vに降圧します。

スイッチングバックレギュレーター（Pololu D24V5F5推奨）を使用。最大36V入力、5V出力、効率85-90%、500mA対応でPi Zeroとカメラに十分。レギュレーター出力をmicro-USBケーブル経由でPiの電源入力へ。

筐体とハードウェアレイアウト

クリーンな構築のため、12×10ピンPCBを小型HATとして使用し、ロジックレベルコンバーター、モメンタリリセットボタン、Pi Zero Wを搭載。ケースは標準Raspberry Piケースを改造し、micro-USBケーブル用ノッチとCSIカメラコネクター用穴を追加。

リセットボタンをPiのRUNピンに配線し、電源を抜かずにシステム再起動可能。

Raspbian（Stretch Lite）設定

1. シリアルコンソール無効化：raspi-config → Interfacing Options → Serial（ログインシェル「No」、UART「Yes」）。または/boot/config.txtでconsole=serial0,115200をコメントアウトしenable_uart=1追加。
2. カメラ有効化：raspi-config → Interfacing Options → Cameraまたは/boot/config.txtにstart_x=1、gpu_mem=128、disable_camera_led=1設定。
3. スワップ無効化し/tmpを50MB RAMディスクにマウント。/etc/fstabとcommit_time=30調整でSDカード摩耗軽減。
4. オプション省電力設定：HDMI無効（tvservice -o）、アクティビティLED無効、Bluetooth無効（dtoverlay=pi3-disable-bt）。

シリアルインターフェースのテスト

minicomインストール（sudo apt-get install minicom）しRoombaシリアルポートに接続：

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

ドック中ならセンサーデータのライブストリームが表示されるはず。Ctrl-A→Xで終了。

Roomberryの実行

Pi給電、カメラ有効化、シリアルリンク確立後、Roomberry制御スクリプト（ここでは省略）を起動。Webインターフェースで移動コマンド、画像取得、動画ストリーミングが可能。

完全なウォークスルーはデモ動画と上記ステップバイステップ手順を参照。

安全上のヒント

• 使用後は必ずPassiveまたはOffモードに戻し、ディープディスチャージを防止。
• 信頼できるバックレギュレーターを使用。安価な中国製クローンは信頼性に欠ける。
• バッテリーパッド接続時は極性を再確認し、配線を整理してショート防止。
• 新品大容量microSDカードを用意し寿命延長。