Configuración de Raspberry Pi 3B, Módulo de Cámara y iRobot Create: Guía Completa CS424

Introducción

La Raspberry Pi 3 Model B es un ordenador de placa única versátil equipado con USB, Wi‑Fi, Bluetooth, Ethernet, HDMI, audio y pines GPIO. En el curso CS424 utilizaremos esta placa para controlar un iRobot Create, aprovechando su robusto hardware: un procesador de 4 núcleos a 1,2 GHz y 1 GB de RAM.

Hardware mínimo requerido

• Placa base Raspberry Pi 3B
• Tarjeta microSD de 32 GB (con adaptador si es necesario)
• Fuente de alimentación de 5 V (por ejemplo, CanaKit)
• Módulo de Cámara Raspberry Pi v2 para visión artificial

Este tutorial cubre la instalación del sistema operativo, la configuración de Wi‑Fi, la implementación de un protocolo de descubrimiento y la comunicación inalámbrica con el robot. También incluye precauciones de seguridad para manipular los contactos eléctricos expuestos de la Pi.

Instalación del Sistema Operativo Raspbian

Método 1: Usando NOOBS (New Out‑of‑Box Software)

NOOBS ofrece el camino más sencillo. Descargue el paquete "offline and network install" desde Descargas de Raspberry Pi y siga la guía de instalación de NOOBS. Extraiga el ZIP y copie su contenido a la tarjeta microSD. Expulse la tarjeta de forma segura para evitar corrupción.

Inicie la Pi con la tarjeta insertada, conecte un monitor HDMI, teclado y ratón USB, y enciéndala. El asistente de instalación del SO le guiará en la configuración de idioma, zona horaria y credenciales de usuario. Una vez instalado Raspbian, pase a la sección de configuración.

Método 2: Flashear Imagen de Raspbian Directamente

Descargue la imagen completa de escritorio desde Descargas de Raspberry Pi OS. Siga las instrucciones específicas para Mac, Linux o Windows (Mac, Linux, Windows) para escribir la imagen en la tarjeta microSD. Tras flashear, inserte la tarjeta en la Pi y enciéndala para completar el primer arranque.

Configuración Inicial

Establecer el Nombre de Host (Hostname)

Edite /etc/hosts y /etc/hostname para cambiar el nombre predeterminado raspberrypi por uno único como robotpi4 (reemplace "4" por su número de grupo). Use sudo nano o su editor preferido. Recuerde guardar y salir.

Configurar Wi‑Fi

Añada las credenciales de su red doméstica a /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf:

network={
    ssid="nombre_de_su_wifi"
    psk="contraseña_de_su_wifi"
    key_mgmt=WPA-PSK
}

Para IllinoisNet Enterprise, genere un hash de contraseña con:

echo -n 'su_password_netid' | iconv -t utf16le | openssl md4

Inserte el hash resultante en el bloque de configuración:

network={
    ssid="IllinoisNet"
    key_mgmt=WPA-EAP
    proto=WPA2
    eap=PEAP
    ca_cert="/etc/ssl/certs/AddTrust_External_Root.pem"
    identity="su_net_id"
    password=hash:6602f435f01b9173889a8d3b9bdcfd0b
    phase1="peapver=0"
    phase2="MSCHAPV2"
}

Reemplace el hash y su_net_id según corresponda. Elimine la contraseña en texto plano de su historial de shell con history -cw.

Activar DHCP para Interfaces de Red

Edite /etc/network/interfaces para cambiar todas las ocurrencias de manual a dhcp:

auto lo
iface lo inet loopback

iface eth0 inet dhcp

allow-hotplug wlan0
iface wlan0 inet dhcp
wpa-conf /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

allow-hotplug wlan1
iface wlan1 inet dhcp
wpa-conf /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

Configurar un Protocolo de Descubrimiento Simple

Cree un script que notifique al servidor central cuando una interfaz de red se active. Ejecute:

sudo touch /etc/network/if-up.d/robotpi
sudo chmod 755 /etc/network/if-up.d/robotpi
sudo nano /etc/network/if-up.d/robotpi

Inserte el siguiente contenido (reemplace las comillas invertidas por comillas invertidas reales en su editor):

#!/bin/sh
curl --data "hostname=$(hostname)&data=$(ifconfig)" \
https://apollo3.cs.illinois.edu/robotpi/controller.py/send_heartbeat

Guarde y salga. Reinicie la Pi con sudo reboot para aplicar los cambios.

Configuración Inicial Alternativa vía SSH o Edición Directa de la Tarjeta

Vía Conexión por Cable

Conecte la Pi a un router con un cable Ethernet. Tras el arranque, busque su IP (ej. 192.168.x.x) mediante el panel de administración del router o haciendo ping a raspberrypi.local. Acceda por SSH:

ssh pi@192.168.x.x

Aplique la configuración de hostname, Wi‑Fi, DHCP y descubrimiento como se indicó anteriormente.

Edición Directa de la microSD (Sin Arrancar)

Inicie un sistema Linux (o un Ubuntu Live USB), inserte la tarjeta microSD y monte el sistema de archivos raíz. Los directorios suelen estar en /media/usuario/ o /run/media/usuario/. Edite los mismos archivos que en el método con arranque, pero use rutas prefijadas con un punto (ej. ./etc/hosts). Tras editar, desmonte y expulse la tarjeta de forma segura.

Pruebas de la Configuración

Alimente la Pi con la tarjeta microSD y la fuente CanaKit. Espere unos minutos al arranque. Abra un navegador web en cualquier equipo conectado a la red y vaya a https://apollo3.cs.illinois.edu/robotpi. El panel listará todos los nodos Raspberry Pi activos, mostrando hostname, marca de tiempo e IP inalámbrica.

Verifique la conectividad accediendo por SSH a la Pi usando la IP mostrada:

ssh pi@10.195.29.33

Use la contraseña por defecto raspberry a menos que la haya cambiado. Para apagar de forma segura, ejecute sudo shutdown now. Para reiniciar inmediatamente, use sudo reboot now.