发个新鲜的：扫地机器人也发微博

winston · 发表于 2011-12-23 19:00:35

“主人，我已完成卧室的吸尘工作，正在前往客厅。” 如果你看到有人发了这么一条微博，不要直接YY成女仆什么的，也许那是谁家的扫地机器人。互联网上，没人知道你是一个机器人...

DIYer:	matchlighter
制作时间:	一星期
制作难度:	★★★★★
GEEK指数:	★★★★☆

我想要看看能不能远程操控我的Roomba ( iRobot 公司生产的自动清洁机器人)，而当我不在家的时候让它通过推特报告状态。而且我希望能让这东西脱离计算机自行工作。我想出了下面这个方案，效果还不错。

双向电梯

1 材料和工具

材料：

○ 1 只小信号用的低功率PNP 晶体管（我用的是 2N2907A，也可能标号为 NTE159）
○ 1 只8 针的mini DIN 公头
○ 1 只7805 5V 稳压块
○ 1 块免焊接面包电路板
○ 1 块Arduino 电路板
○ 1 块Sparkfun WiFly Arduino 扩展板
○ 1排5个或者更多的排针
○ 一小段 Cat5 电缆，类似的也行（Cat5 是 24 AWG 线径的）
○ 最后一样，当然并不是最不重要的一样，那就是一台 Roomba*

工具：

● 烙铁
● 小剪刀
● 简易夹持爪，用来固定小物件
● 热熔胶枪
● 万用表

前提：

为了完成这篇教程，我现在假设你已经具备了基础的电子学、Arduino 和 Arduino 编程知识。
我只测试过 500 系列的 Roomba。但是，这方案应该可以应用在更新的型号上，不过比较旧的型号能不能适用就不太确定了。

2 Roomba 的串行接口

所有的 500 系列 Roomba 都有串口。我们要利用这个串口来控制Roomba并获取 Roomba 的传感器数据。这个串口只不过是一个 7 引脚的位于中央的 Mini-DIN 插口。一般在本地的电子器件商店里花几块钱就能买到这些东西。

要使用串口时：把外壳拆下来，轻轻地把顶盖的后端拉开来，让后面的两个夹子松开。现在，用一把一字螺丝刀轻轻地把顶盖其余的部分也撬开来。插口就位于控制按钮的下面。

你如果想要不把顶盖拆掉使用串口的话，可以在顶盖上钻一个孔。

3 制作连接电缆

要和串口连接，最简单的方法就是通过一只 8 针的mini DIN 插头、一些排针，以及一小段 Cat5 电缆，来制作一根短电缆。

你可以使用 7 引脚的mini DIN插头替代 8 引脚插头，只要它中央是塑料的插头，而不是位于底部，即中央引脚没有连接在任何东西上面。从每一根单独的线头上剥掉一部分绝缘层。

如果你没有可以剥皮的剥线钳，那么可以绕着绝缘层轻轻地转动小剪刀，然后把它拉下来。

将这些线头焊接在迷你 DIN 插口上的小接头上是需要一点技巧的。用夹持爪把线头和迷你 DIN 插头固定住。你也可以在线头上包上一层折叠纸，避免被夹持爪夹出痕迹。从里到外逐步焊接。如果你正确地将线头焊在了接头上，那么就可以用吸锡器把接头外部多余的焊锡清理掉了。

把接头和每根线头的连接方式用一张图表记下来。

用万用表检查引脚之间是否存在短路。

这些针脚可能会略微弯到外面一点。将针脚插入 Roomba 的DIN座，重新将它们排列好。

在每根线头之间滴上些热熔胶，让它们不会弯到一起发生短路。

在所有的线头周围包上一层胶带，避免和外壳发生短路。重新把迷你 DIN 插头组装起来，但是在确认了一切运行正常之前，不要把迷你 DIN 的外壳装在引脚上面。这样一来，如果需要修改的话，会方便一些。

把线头的另一端包好。

6 号和 7 号引脚（见下图）都接地；将它们连在同一个引脚上。1 号和 2 号引脚都接在正极上。

这些引脚上的电压都是不同的。当插在电源插座上时，大约为 20V，否则就是电池的电压（大约 14V）。将它们都连接在同一个插头上。将剩下的线头连接到它们相应的插头上。

4 连接 Arduino

将 WiFly 扩展板安装在 Arduino 上。

用电缆将迷你 DIN 插头连接在 Roomba 上，将排针插在面包板上。

参考你自己绘制的接线图表，进行本教程接下来的接线步骤。

Mike McCauley 在为 Arduino 编写 Roomba 库时提示我们，必须使用 PNP 晶体管才能从 Roomba 触发 Arduino 的 RX 引脚。用一根跳线把 Roomba 电缆上的 TX 引脚接在晶体管的基极引脚上。把晶体管的集电极引脚接地，而发射极引脚接在 Arduino 的 RX 上。
将 Arduino 的 TX 引脚连接在 Roomba 电缆的 RX 引脚上。将电缆的接地引脚连接在 Arduino 的接地端。
接下来我们接要解决一个小问题。在充电的时候，Roomba 的电源输出最高可达 20V。虽然 Arduino 的稳压器可以承受这样的电压，但是 WiFly 3.3V 的稳压器却经受不住。我们将需要在试验电路板上加上自己的稳压电路。要制作稳压电路，我们使用了一个 7805 稳压块，将电压降低到 5V。将 7805 的接地端接地，Vin（输入电压）引脚接在 Roomba 的电源上，而Vout（输出电压）接在 Arduino 的 5V 引脚上。
当你将插头连接在 Roomba 上时，Arduino 的电源 LED 灯应该会亮起来。

要记住，在给 Arduino 重新编程之前，先断开它和 Roomba 之间的电缆！

5 完整的代码

点击下载本项目所使用的完整代码。其中可能存在一点 bug，所以欢迎你在评论中提出改进的建议。
为了让它运作起来，你将需要将“TWITTER oAUTH KEY”替换成在“编程 3：发推”中所得到的 oAuth 密钥。接着我们只需要在 Credential.h 文件中设定好路由的密码和 SSID 就行了。现在，Arduino 应该就能够访问你的网络和推特帐号了。这段代码附上了详细的注释，所以你应该能够轻松修改其中的一些参数，其中包括 Roomba 在特定的事件发生时会发出什么样的信息。
如果你遇到了任何困难，那么就向下滚动到排错步骤，寻找帮助，也欢迎你直接和我联系。

6 编程6.1 编程1：通讯

和 Roomba 通讯实际上非常简单。Roomba 的串口使用 iRobot 的开放接口（OI）协议来和其他设备进行通讯（例如 Arduino）。OI 不仅可以提供对 Roomba 的电机和 LED 的控制，而且可以用Arduino来直接命令Roomba做清洁工作。要知道，给 Arduino 重写清洁程序毫无疑问要花掉几个小时。
不过，我们实际上会使用 Mike McCauley 编写的丰富的库，来和 Roomba 通过 OI 进行通讯。太谢谢你了，Mike！Mike 的库提供了 Roomba 的每一条基础 OI 命令。
在这里可以找到有关 iRobot的OI完整细节。

6.2 编程 2：网络控制

在这一方面，我们可以在大多数情况下按照 WiFly 网络服务器的样例代码进行编写。样例代码给了我们所有需要的信息，唯独少了从网页浏览器读取请求。不过，这功能添加起来很容易。我们所需要做的只是用样例代码一个比特一个比特地读取请求，然后将它们排列成字符串。很简单吧？
困难的地方在于正确配置路由器。首先，我们需要告诉路由器，让它给 WiFly 扩展板一个静态的 IP 地址。不幸的是，由于所有的路由器都各不相同，我无法告诉你实际该怎么做。你需要查阅你的路由手册，了解如何指派手动的 IP 地址，除非你并不介意给别人留下控制你的 Roomba 的机会。这基本上是在局域网上控制，而不是因特网上。然而，如果你很清楚相关的安全风险（或者知道如何设置认证系统），那么大多数路由器都可以配置成指向 Arduino 网页服务器。同样，你需要查阅路由手册，了解该如何做。你也许可以用谷歌搜索相关教程。
要通过局域网控制 Roomba，你只要在浏览器的地址栏里输入给 WiFly 指派的 IP 地址，瞧，这不就得了！如果你确实将它连上了互联网，那么就可以在任何地方输入路由器的 IPv4 地址来访问它了，你可以在这里找到自己的IP地址。

6.3 编程 3：发推特

这一部分代码稍微比我一开始预想地更难一点。大部分给 Arduino 添加推特功能的教程都需要计算机进行实际的发推步骤。我不希望在获取 Roomba 的更新信息时必须让我的计算机开着。不过，我们可以使用另一个非常棒的库（由 @NeoCat 制作），让 Arduino 不需要计算机的协助也能发推。这个库是专门给以太网扩展板设计的。不过，幸运的是，Sparkfun 的 WiFly 扩展板库只需要很小的代码改动，就可以轻易替代 Ethernet（以太网）扩展板的库了。要想更新 Twitter 库，我们只需将 Twitter.h 头文件中 Ethernet 库的 #include 指向替换掉就行了。

我们可能还需要删除 EthernetDNS 库的 #include 指向，因为 WiFly 库提供了自己的 DNS 查询功能。我们还需要删除 Twitter.cpp 文件中的一些有关 EthernetDNS 库的代码。
现在，我们就得到了一个 Twitter 库，它和 WiFly 扩展板完全兼容。为了开始使用这个库，我们要允许它访问推特账户。你只要点击这里，然后点击“Get a token to post a message using OAuth”就行了。一旦我们确定它能够访问了，我们就会看到一个叫做 oAuth 密钥的页面。现在，我们只需要将这串密钥记在我们的草稿本上，到时候作为新的 Twitter 类的一个参数。现在，我们就可以开始通过 Arduino 发推了！

不过，在这里我们会遇到另一个问题：我们无法发送之前发送过的推。所以，Roomba 只能告诉你它完成过一次的事情。下面有一些解决方法：

给我们的硬件添加一个实时时钟（RTC），在每一条推中加上一条时间戳。这个方法成本较高，不过发的推看起来好看一些。
或者，读取 Roomba 的一些传感器参数，生成一个随机的数字。这个方法成本没那么高，不过发出的推看起来的效果和使用 RTC 的时间戳一样棒。
或者，我们还可以利用 Arduino 的 millis() 函数给推添加标签。这是最可靠且最简单的方法。不过，相比 RTC 时间戳的方法，看起来就不怎么样了。

在本教程中，我们将使用最后一种方法，因为它最简单，成本最低。millis() 函数会返回程序启动之后经过的毫秒数。我们不需要担心这个数字会变得太大，因为它经过 50 天就会重置为零。这个数字最大的值为 4.32×10^9，也就是个 10 位数。虽然它会重置，但我们也不需要担心会出现重复的推，因为完全相同的可能性微乎其微。

7 排错