Una funcionalidad que echaba en falta es el control manual: poder controlar el robot para mandarlo de un lado a otro con el teléfono, en lugar de tener que cogerlo físicamente.
El problema es que, tras analizar el protocolo de control manual a partir de las capturas que había hecho, me encontré con que era ligeramente diferente del que ya estaba utilizando. Para empezar, los comandos no iban a través del servidor, sino que se enviaban directamente desde el móvil a la aspiradora (por fin tenía sentido el puerto 8888). Por otro lado, los «valores misteriosos» no seguían el mismo patrón. Para empezar, es la tablet quien envía los PINGs, y siempre con el mismo número de secuencia: 1a 27 00 00. Por otro lado, estas son varias cabeceras de comandos enviados desde la tablet a la aspiradora:
Vemos que el primer campo sigue siendo el tamaño, el cuarto sigue siendo un número de secuencia, y el segundo y el cuarto tienen los mismos valores que en el protocolo con el servidor; pero el tercer campo es diferente; de hecho es el valor del número de secuencia pero con los bytes invertidos y sumándole uno al tercer byte.
Esto ya plantea algunas dudas; por ejemplo ¿qué pasa si el número de secuencia es mayor de 0xFFFF? ¿Está prohibido tal vez? Si está permitido ¿el campo tercero será el cuarto más 256 y con los bytes en orden inverso? De hecho ¿realmente el número de secuencia es de cuatro bytes también en el protocolo original, o puede que sean sólo dos bytes?
De hecho, para probar esto último decidí ver hasta qué valor devolvía la aspiradora, y tras varias pruebas me encontré con que 10.000 es el número de secuencia más grande que envía en el protocolo original, tras el cual vuelve al 1. Pero el servidor sí envía números más grandes de 10.000.
Aparte de este problema, está la cuestión de que en el código tendría que añadir un nuevo socket y gestionarlo… no es difícil, pero sí un rollo. Sin embargo… ¿Qué pasaría si se pudiese controlar desde la conexión original? ¿Puede el servidor enviar comandos de control manual?
La pregunta es legítima, pues cabe suponer que el control manual utiliza la conexión directa para reducir la latencia (a fin de cuentas, es un control interactivo), y además, si estamos en el bar no tiene sentido querer controlar manualmente una aspiradora que no podemos ver. Pero aún así hay casos en los que puede ser necesario, por ejemplo que tengamos varias WiFis en nuestra casa y que el teléfono esté conectada a una y la aspiradora a otra. Así que decidí probar justo eso y… ¡¡¡Funcionó!!! ¡¡¡Es posible enviar comandos de control manual a través del socket del servidor!!! Eso simplifica la tarea enormemente.
Ahora toca analizar el formato. Veamos un primer caso: ordenamos al aspirador ponerse a girar alrededor de sí mismo hacia la derecha durante tres segundos (las respuestas de la aspiradora son, simplemente, el estado actual, así que he borrado casi todo el contenido y lo he reemplazado por unos puntos suspensivos para no alargar demasiado el bloque):
Y ya vemos cómo va: el comando es el 108 , y luego hay un campo direction que vale 4. ¿Será el comando 108 para girar a la derecha, y habrá otros para el resto de direcciones, o será un único comando para todo y el campo direction indica cual de los cuatro posibles movimientos se desea? Además, al cabo de dos segundos vemos que se vuelve a repetir el comando. ¿Por qué?
Finalmente, al cabo de tres segundos se emite el comando con la dirección 5, por lo que cabe suponer que eso significa detente. ¿Pero qué significa el campo tag?
Para resolver todas estas preguntas, veamos todos los comandos emitidos para los cuatro movimientos posibles (adelante, atrás, izquierda y derecha):
¡Ajá! Ahora tiene sentido: se utiliza un único comando, el 108, para los movimientos manuales, con 1, 2, 3 y 4 para moverse adelante, atrás, izquierda y derecha respectivamente. Cuando se quiere parar se emite el mismo comando pero con la dirección 5, y el campo tag especifica qué movimiento es el que se cancela (probablemente por si los comandos llegan fuera de orden).
Además, si probamos con movimientos que duren más tiempo se ve que el servidor vuelve a enviar el comando de movimiento cada dos segundos. Todo apunta a que es una manera de asegurar que el servidor «sigue ahí», y que si pasa mucho tiempo sin recibir un comando de refresco, la aspiradora dejará de ejecutar el último comando. Esto tiene sentido: si se pierde la conexión es importante que el robot no se quede ejecutando una orden de movimiento manual…
Y con esto ya tenemos todo lo necesario para implementar el control manual, y así de bonito se ve en la app:
Como se ve, hay un nuevo icono que permite alternar entre modo mapa y modo control manual, y pulsando las flechas el robot se moverá. Eso sí, por desgracia la aspiradora no puede estar en la base para que este modo funcione, parece una limitación del propio firmware del robot, no de la app original.
Estos días de vacas estuve aún haciendo alguna que otra cosita con la aspiradora. Para empezar, he portado el código a asyncio, además de permitir rotar el mapa y limpiar un poco el código JavaScript de la app web.
Sin embargo, por accidente me encontré con un serio problema de mi aspiradora. Todo empezó un día que, al mandarla limpiar, se paró a los diez minutos sin venir a cuento. Le daba a limpiar de nuevo, se movía un poco y volvía a detenerse… muy raro. Entonces me di cuenta de que la batería estaba bajo mínimos, por debajo del 30%. Eso era muy raro, pues llevaba más de un día cargando, pero supuse que, a lo mejor, no había enganchado bien, y no le di mayor importancia. La puse a cargar, y cuando estuvo al 100% la puse a limpiar sin más problema.
Sin embargo, un par de días después me di cuenta de que la aspiradora estaba constantemente conmutando de «cargando» a «cargada» cada diez-quince segundos pero la carga de la batería estaba muy baja… bastante raro. Probé a quitarla de la base y a ponerla de nuevo y el problema pareció corregirse, pues ahora sí se puso a cargar y el nivel de la batería empezó a subir. Sin embargo me ocurrió lo mismo unos días después, así que decidí echar un vistazo a los logs de mi webapp, en concreto al nivel de la batería, y me encontré con algo muy raro:
Ahí arriba vemos el histórico de la carga de la batería. En azul está cuando la aspiradora está en la base cargándose, en verde cuando está en la base ya cargada, y en rojo cuando está limpiando. Y esos bloques de carga-cargada son bastante raros… Probemos a ampliar uno, a ver…
Efectivamente, es lo que había notado: pasa constantemente de «cargando» a «cargado» y viceversa, pero la batería no parece cargarse sino todo lo contrario… al menos hasta llegar al 30%, que parece haberse puesto a cargar por fin… Ampliemos ese trozo a ver…
Efectivamente, parece que va alternando entre carga y cargado, y de pronto empieza a cargar de nuevo. Pero parece que hay algo en el punto en el que se arregla. Ampliemos un poco más…
¡Bingo! No sólo está alternando constantemente entre ambos estados, sin cargar realmente la batería, sino que hasta que le di la orden de separarse de la base y volver a ella la batería no empezó a cargarse de nuevo correctamente.
Obviamente esto es bastante raro, y suena a bug: si alguien utiliza la aspiradora todos los días o cada dos días nunca notará este problema, pero si, como yo, la pasas cada tres días, entonces te encuentras con él.
Esto es un problema bastante serio, pues la aspiradora consume bastante batería en reposo al estar la WiFi constantemente encendida, por lo que, cuando empieza a hacer esto, la batería se consume relativamente rápido. Además, no parece haber un periodo exacto tras el que ocurre, sino que aparentemente empieza entre 24 y 48 horas después de la última vez que empezó a cargar.
Obviamente esto no me hacía ninguna gracia: no sólo puede suponer que cuando quiera usar la aspiradora ésta no esté lista, sino que, encima, descargarse tantísimo no es nada bueno para las baterías.
Pero, afortunadamente… ¡¡¡Tengo el poder!!! La aspiradora está conectada a MI servidor, lo que significa que puedo añadir algo de código para detectar esta situación. Es más, puedo añadir algo más de código para que cuando ocurra, automáticamente separe la aspiradora de la base y la vuelva a conectar. Y ya puestos, para que no haga demasiado ruido, poner el ventilador al mínimo durante la operación y restaurar el valor original justo después. Y dicho y hecho: ahora, cada vez que el servidor detecta que la batería pasa de «cargando» con una carga del 80% o menos a «cargado» tres veces seguidas, automáticamente da la orden de separarse de la base y conectarse de nuevo.
Ah, y el trozo de cartón es porque esa parte del suelo está muy pulida y resbaladiza, y las ruedas no siempre consiguen hacer tracción a la hora de separarse de la base.
No esperaba escribir esta entrada, pero al final me animé. Resulta que, aunque estoy muy contento con mi robot aspirador, tiene un defectillo que no me convence nada, y es que cuando hay una alfombra y tiene que girar estando encima del borde, se suele atascar.
El motivo es que en la parte trasera, justo en el borde del depósito de suciedad/tanque de agua, hay una rueda para apoyarse. Ésta en concreto:
El problema con ella es que si la aspiradora está justo medio subida en una alfombra, con la mitad del cuerpo encima y la otra mitad fuera, y en ese momento gira sobre sí misma en lugar de avanzar, esa rueda tropezará contra el borde de la alfombra y no dejará que la aspiradora gire, sino que la empujará fuera. En un mundo ideal sería una rueda loca y no habría ese problema.
Pero como yo no soy de quedarme de brazos cruzados, decidí intentar solucionarlo.
Las primeras búsquedas de ruedas locas en internet no dieron ninguna solución adecuada: o eran muy grandes, o eran carísimas (¿en serio más de diez euros por una bola de acero y un soporte impreso en 3D?). Así que decidí buscar una solución más artesanal, al menos para intentar probar el concepto y ver si lo resuelve o no.
Al principio decidí buscar dos bolas de rodamiento de 15 milímetros de diámetro y hacer dos soportes con impresión 3D. Algo parecido a la rueda frontal del mClon. Esos soportes con las bolas irían montados a cada lado de la rueda trasera y sobresaldrían un milímetro más que ésta. Eso debería ser suficiente para salvar cualquier alfombra.
Sin embargo, tras hablar con mis compañeros de A industriosa, me indicaron que, realmente, esa rueda loca no gira demasiado y que además es bastante pesada, y que para lo que yo quiero, algo estático (un simple vástago redondeado) haría la misma función y sería más sencillo de construir.
Ante esto, me acerqué a mi Todo a 100 de confianza y empecé a buscar «cosas esféricas» que me pudiesen servir, y encontré unas pelotas de una goma dura que eran perfectas:
Lo primero fue cortarla a la mitad, de manera que midiese 18 milímetros. Esto lo hice fácilmente con un cutter.
El siguiente paso fue recortar un lateral para que encajase en la zona de la rueda actual, cubriéndola por completo.
Y por último, un poco de cola térmica para fijarla. La ventaja de la cola térmica es que se disuelve con un poco de alcohol, lo que me permitirá quitarla sin dejar rastro en caso de que no funcione.
Y el resultado es, sencillamente, perfecto: ya no se atasca cuando tiene que girar en el borde de una alfombra, sino que sube perfectamente sobre ella como si estuviese bañada en mantequilla. Aunque sí es cierto que se desgasta un poco, no creo que sea un problema, pues en último caso, cuando llegue a la rueda, empezará a apoyar en ella y se acabará el desgaste, pero con la ventaja de que estará rodeada por la goma esférica y seguirá cumpliendo la función de ayudar a sortear alfombras al girar.
Esta será, en principio, la última entrada. En ella voy a describir el servidor/app que escribí para controlar mi aspiradora robot.
DISCLAIMER: no seré responsable si alguien decide seguir mis pasos y se carga su aspiradora. En principio todo lo que cuento debería ser seguro, pero por motivos obvios no me puedo responsabilizar de lo que hagan otras personas, sólo de lo que haga yo.
El código está escrito en python, está disponible en mi cuenta de Gitlab en servidor para robots Conga 1490, y se llama OpenDoñita. Esta descripción complementa a la del capítulo 5.
Para empezar, está cómo hacerlo funcionar. Yo lo he puesto en una Raspberry Pi 4 que tenía muerta de risa por casa (de momento OSMC no funciona en ella), la misma con la que configuré la red WiFi interna para analizar el tráfico. Sin embargo es posible ponerla en cualquier ordenador, siempre y cuando se configure un DNS adecuado. En efecto, si recordamos, la aspiradora se conectará siempre a dos dominios concretos, bl-app-eu.robotbona.com y bl-im-eu.robotbona.com, por lo que necesitamos engañarla de alguna manera para que se conecte a nuestro servidor. La manera más sencilla es entrar en la configuración de nuestro router Wifi y y configurar la IP de nuestra Raspberry Pi como la IP del servidor DNS de nuestra red. Luego, en dicha Raspberry instalamos dnsmasq, pero no configuramos la parte de DHCP, sólo el servidor DNS. Una vez hecho esto editamos el fichero /etc/hosts y añadimos estas dos entradas:
Siendo 192.168.X.Y la IP del equipo en donde vayamos a poner a correr el servidor (que, normalmente, será la misma Raspberry Pi).
Un detalle importante es que mi código necesita Python 3.6 o superior, lo que significa que funcionará en Raspbian, pero no en la versión actual de OSMC pues está basada en la versión stretch de Debian (lo he probado; quería meter todo en la misma Raspberry pero no ha podido ser). Hasta que actualicen el sistema base a buster (y me consta que están en ello) no se podrá hacer.
Una vez que está hecho reiniciamos dnsmasq para que refresque los valores, y ya podemos lanzar nuestro servidor. Para ello, desde un terminal, vamos al directorio donde esté el código y escribimos:
sudo screen ./congaserver
Es importante estar en el directorio correspondiente pues, por defecto, es ahí donde el servidor buscará el directorio html con las páginas de la aplicación web que se utiliza para controlar a las aspiradoras. Si lo lanzamos desde otro directorio lo más probable es que no funcione. Para más información sobre screen, recomiendo leer la documentación. Es necesario usarlo (o bien nohup en su lugar) para poder salir de la sesión SSH de la RPi y que el programa siga corriendo.
Podemos probar si funciona todo correctamente simplemente abriendo un navegador y escribiendo en un terminal
ping bl-app-eu.robotbona.com
Si todo está correcto, debería resolver a la IP de nuestra Raspberry Pi.
Y ahora que está todo listo y corriendo, ya podemos conectar la aspiradora. Para ello tenemos tres opciones:
Apagar la WiFi y volverla a encender. En este caso, la aspiradora volverá a conectarse a ella, buscará el servidor de nuevo y se conectará al nuestro, pues recibirá la IP desde nuestro servidor DNS.
Apagar la aspiradora y volverla a encender. Para ello es necesario retirarla de la base de carga y apagar el interruptor situado en el lado derecho, esperar unos segundos y volver a encenderlo.
Volver a emparejar la aspiradora. Es el más lioso, pues con el DNS en marcha la app oficial no podrá conectarse al servidor (usa un puerto diferente) y se negará a arrancar, por lo que tendremos que utilizar el script configconga.py, que explicaré más adelante.
En cualquiera de los tres casos sabremos si hemos tenido éxito porque en la pantalla de nuestro servidor aparecerán mensajes que indican que se están haciendo peticiones.
Una vez conectada, ya está todo listo para empezar a trabajar. Si ahora abrimos un navegador y metemos la IP del equipo de nuestro servidor, nos aparecerá la siguiente pantalla:
En la parte blanca de la derecha es donde aparecerá el mapa, pero de momento estará en blanco. Por otro lado, en la parte superior izquierda tenemos un indicador de carga de la batería. Cuando esta completamente negra estará cargada, y si está blanca estará descargada. Ahí se ve que está casi cargada del todo.
El símbolo del rayo indica que está cargando. Cuando esté cargada del todo (o cuando no esté en la base) dicho símbolo desaparecerá.
A continuación vemos los cuatro botones que podemos utilizar. El primero, con forma de casa, ordena a la aspiradora volver a la base. Sin embargo, si ya está en la base aparecerá sólo en forma de líneas, sin relleno (tal y como se ve en la captura).
El siguiente botón, con forma de «play», le indica a la aspiradora que comience a trabajar. Al hacerlo cambiará a un cuadrado, o sea, «stop».
El tercer botón, con forma de altavoz, permite activar o desactivar el pitido de aviso de la aspiradora. Tal y como está en la captura, está desactivado. Al activarlo sonará un pitido de aviso y el icono pasará a estar relleno.
El último botón, el engranaje, muestra la pantalla de configuración de modo de limpieza. Al pulsarlo aparece esta imagen:
Los cuatro superiores, con forma de ventilador, representan las cuatro potencias de aspiración (nada, eco, normal y turbo). Las cuatro siguientes, con forma de gota de agua, la cantidad de líquido que se utiliza para humedecer la fregona (nada, poco, normal, mucho). Un detalle importante es que no es posible escoger a la vez los modos «nada» de aspiración y fregona. Por último, los siete inferiores representan los modos de aspirado y fregado disponibles, aunque lo normal es utilizar el modo auto y no complicarse.
Lo mejor de todo es que recuerda el modo escogido incluso si se apaga la aspiradora, pues la configuración se guarda en nuestro servidor.
Para cerrar esta ventana basta con pulsar la flecha situada abajo a la derecha.
Si ponemos a funcionar la aspiradora, se irá generando poco a poco el mapa, cuyo tamaño se irá ajustando poco a poco a medida que se va calculando. Por eso al principio estará formado por círculos gigantescos, pero luego irán haciéndose más pequeños a medida que la superficie descubierta aumente. Así, al principio veremos algo así:
El protocolo REST
Y tras esto, paso a describir el protocolo REST utilizado por el servidor. Porque, efectivamente, la nueva app es una aplicación web, por lo que se puede actualizar y tunear sin necesidad de parar el servidor y volver a lanzarlo (lo que, además, exigiría volver a hacer que la aspiradora se conectase a él usando uno de los tres métodos comentados antes).
Los comandos que acepta son los siguientes. Para empezar, están los tres específicos del emulador del servidor de Robot Bona, que son:
El primero devuelve una lista con el identificador de cada robot que está conectado ahora mismo al servidor. Este identificador se puede utilizar para enviar comandos a un robot específico si tenemos varios en casa.
Los otros cuatro son comandos de servidor. El parámetro XXXXX sería un identificador del robot al que va dirigido (obtenido con list), o bien puede ser all si queremos dirigirnos a todos. De hecho, actualmente la app no soporta discernir entre robots, y siempre envía los comandos a all. Si en el futuro me compro otro robot puede que lo implemente.
getStatus devuelve el estado actual de la aspiradora. Se trata de un diccionario con los datos enviados por la aspiradora al servidor, tales como el mapa, el nivel de batería, el modo actual de trabajo… Cada vez que la aspiradora envía una actualización, el servidor la almacena internamente, y es esta caché la que se envía aquí. Eso significa, por ejemplo, que si no estamos aspirando, el mapa que recibamos será el último que se envió, aunque haya sido hace horas. También si hubo algún error aparecerá su código en el campo correspondiente, aunque haga mucho que no se produjeron más errores.
setStatus permite modificar alguno de los valores anteriores, pero sólo en la caché del servidor. No afecta a la aspiradora. Existe para poder resetear algunos campos que se activan en casos muy concretos, como por ejemplo el campo error, y así poder detectar cuando se ha producido uno nuevo. Actualmente no se utiliza para nada.
getProperty y setProperty se utilizan para almacenar datos personalizados en el servidor, referidos a una aspiradora concreta. Actualmente se utilizan para almacenar la configuración deseada (potencia de succión, cantidad de agua en modo fregado, y modo de limpieza), de manera que aunque se apague la aspiradora, el sistema recordará la configuración deseada por el usuario. La forma de almacenarlo es como pares clave/valor, y siempre son strings.
Por último, la lista de comandos que van a la aspiradora. Son:
clean, stop y return controlan la operación básica de la aspiradora: comenzar un ciclo de limpieza, parar, y volver a la base. No tiene más complicación.
updateMap envía un comando 131, de manera que en torno a una décima de segundo después tendremos la variable map actualizada, y podremos obtener su nuevo valor con /robot/XXXXX/getStatus.
sound permite activar (1) o desactivar (0) el pitido de aviso de la aspiradora. Teniendo en cuenta que cada vez que termina de cargar emite un pitido, yo personalmente prefiero apagarlo.
fan y watertank permiten escoger la potencia de aspiración y la cantidad de agua que se utilizarán durante el ciclo de limpieza.
mode permite escoger entre los siete modos de limpieza, aunque lo normal es utilizar auto.
notifyConnection emite un comando 400. En la app actual se emite nada más cargar la página, para avisar de que hay una app abierta.
askStatus emite un comando 98, el cual hace que unos milisegundos más tarde la aspiradora envíe una actualización de su estado. El servidor, al recibirlo, actualizará su caché y podremos leer los cambios con robot/XXXXX/getStatus.
Por último, cualquier petición que no coincida con este formato se asumirá que está pidiendo un fichero, por lo que se buscará en la carpeta html. Es así como se sirven las páginas HTML y las imágenes de la app.
Emparejando la conga a una red WiFi
Una vez que hemos cambiado el DNS veremos que la app oficial, la del móvil, ya no funciona. Esto es porque intenta conectarse al servidor oficial, y al no poder por apuntar ahora al nuestro, se niega a abrirse siquiera. Eso significa que no podemos utilizarla si necesitamos emparejar nuestro aspirador con otra red WiFi.
Afortunadamente, para eso está configconga.py. Es un programita que permite realizar la operación de emparejado. Para ello necesitamos un ordenador con WiFi.
Lo primero es poner la aspiradora en modo emparejamiento. Para ello hay que mantener pulsado el botón de encendido hasta que el piloto de WiFi empiece a parpadear y suene un pitido.
En este momento la aspiradora se ha convertido en un punto de acceso WiFi, con un nombre CongaGyro_XXXXXX (siendo XXXXXX el identificador único de la aspiradora). Ahora tienes que conectarte desde tu ordenador a esa WiFi (no tiene contraseña), y ejecutar el programa anterior con:
./configconga.py WIFI_SSID WIFI_PASSWORD
Siendo SSID el identificador de la red WiFi a la que quieres conectar tu aspiradora, y PASSWORD la clave de dicha red WiFi. Una vez hecho esto la aspiradora dejará de ser un punto de acceso, y pasará a conectarse a la WiFi indicada.
DISCLAIMER: no seré responsable si alguien decide seguir mis pasos y se carga su aspiradora. En principio todo lo que cuento debería ser seguro, pero por motivos obvios no me puedo responsabilizar de lo que hagan otras personas, sólo de lo que haga yo.
En la anterior entrada paré tras comentar los distintos comandos de que dispone la aspiradora y del formato del mensaje de estado. Ahora llega el momento de explicar el formato de los mapas. Claro que debo ser sincero: hace unos días encontré un repositorio de Git donde Felix Engelmann explica ese formato para la aspiradora Proscenic 790T, la cual parece ser la misma que la Conga 1490, y aunque pasa muy por encima del protocolo en general, sí explica en detalle cómo funcionan los mapas, por lo que me ahorré el trabajo de descubrirlo por mi cuenta. Paso a limitarme a describir con mis palabras lo que explica ahí.
Cada vez que enviamos un comando 131 a la aspiradora, o bien cada 30 segundos aproximadamente si no hacemos nada (pero en ambos casos sólo si está aspirando), nos llegará un mensaje de la aspiradora con este formato:
Aquí hay tres elementos que nos interesan: los campos chargerPos, map y track. Para entenderlos hay que saber primero que la aspiradora genera un mapa interno en forma de una cuadrícula, donde cada cuadrado que la compone puede estar en uno de varios estados (zona sin explorar, zona libre y obstáculo).
Tras hacer algunos cálculos y ver cómo trabaja la aspiradora, parece que cada elemento de la cuadrícula es un cuadrado de unos 20cm en el mundo real(tm). Esto es consistente con el modo area, en el que la aspiradora va limpiando cuadrados de 2×2 metros (o sea, bloques de 10×10 cuadrados de la cuadrícula). Y como la aspiradora tiene un diámetro de 32cm, vemos que hay cierto solape, lo cual es perfectamente lógico si queremos garantizar que aspire todo el polvo y suciedad. Por defecto, la cuadrícula que envía la aspiradora es de 100×100 elementos, lo que nos da un tamaño máximo de 20×20 metros para la casa, aunque también es cierto que el tamaño viene en la cabecera del bloque map, por lo que supongo que en casas grandes lo ajustará dinámicamente.
Sabiendo esto podemos empezar a analizar los campos. El más sencillo es chargerPos. Éste contiene las coordenadas de la cuadrícula del mapa en donde está situado el cargador, lo que permite a la aspiradora volver hasta él para recargar la batería.
El siguiente en complejidad es map: es fácil darse cuenta de que es una ristra de bytes codificado con base64, por lo que lo primero que hay que hacer es convertirlo a bytes. En Javascript se puede hacer con atob, y en Python con el módulo base64. Una vez hecho esto, tiramos los primeros 4 bytes (que no sabemos qué significan), y luego cada par de bytes son las coordenadas x e y del recorrido de la aspiradora. Así, el primer par de bytes son las coordenadas del mapa en donde empezó a limpiar, el siguiente par es la siguiente cuadrícula a la que se ha movido, etc. Dado que la cuadrícula, por defecto, es de 100×100, parece que no tendremos que preocuparnos de si son números en complemento a 2 (desde -128 hasta 127) o normales (desde 0 hasta 255).
Con este campo podremos saber la ruta que ha ido siguiendo la aspiradora por la cuadrícula.
El tercer campo es el más complejo, pues está comprimido utilizando una técnica Run-Length Encoding, que, afortunadamente, es relativamente sencilla. Para ello tenemos que fijarnos en los dos primeros bits de cada byte. Si ambos están a 1, entonces es un contador de repeticiones y el número de veces que se repetirá el siguiente byte viene indicado por los seis bits inferiores. Ojo, porque si el siguiente byte también tiene ambos bits superiores a 1 entonces también se debe tener en cuenta para el número de repeticiones, tomando los seis bits del primer byte y moviéndolos seis posiciones a la izquierda, para luego anexionar los seis bits del segundo byte. Y así sucesivamente, anexionando tantos bytes seguidos como haya con los dos bits superiores a 1. Así, si tenemos los bytes 0xC2 0xDA 0xAA, nos está diciendo que tenemos que repetir el byte 0xAA un total de 0x21A veces (0xC2 & 0x3F = 0x02; 0xDA & 0x3F = 1A).
¿Y qué pasa con los bytes que no tienen sus dos bits superiores a uno? Esos contienen el estado de cuatro cuadrados consecutivos de la cuadrícula del mapa. El formato es el siguiente:
00: zona sin explorar
01: zona explorada libre (o sea, suelo)
10: obstáculo (una pared, un mueble, una pata de una silla, un programador tocando las narices…)
Así, un byte 0x16 sería 00010110 en binario, lo que se traduce en cuatro elementos de la cuadrícula: 00 01 01 10. Por tanto aquí tendríamos un bloque sin explorar, los dos siguientes a su derecha serían bloques explorados libres (suelo), y finalmente una pared.
Por otro lado, la secuencia 0xC8 0x55 se descomprimiría como 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55, u ocho veces 0x55; o sea 4 x 8 = 32 bloques de suelo libre.
Entonces, si tenemos estas dos secuencias (mapa arriba y track abajo):
donde vemos que el cargador está en el punto verde, vemos también largas zonas exploradas que están libres (puntos rojos), paredes que delimitan la habitación (puntos azules), y el recorrido que ha seguido la aspiradora (línea negra).
Y con esto se ha terminado el análisis del protocolo, y ya tenemos todo lo suficiente para hacer nuestro propio servidor y app, y es justo lo que he hecho. Pero mejor eso en la siguiente entrada.
DISCLAIMER: no seré responsable si alguien decide seguir mis pasos y se carga su aspiradora. En principio todo lo que cuento debería ser seguro, pero por motivos obvios no me puedo responsabilizar de lo que hagan otras personas, sólo de lo que haga yo.
Ahora que ya tengo un servidor en marcha capaz de enviar comandos, llegó el momento de analizar todas las posibles opciones. Para ello puse otra vez el tcpdump a capturar y, desde la aplicación oficial, fui enviando todos los posibles comandos, anotando a la vez la hora a la que lo hacía para poder luego identificarlos. También modifiqué mi analizador de paquetes para que mostrase el instante de tiempo en que se emitía o recibía cada paquete.
La primera conclusión es que todos los comandos (a excepción, de momento, de los de mover la aspiradora manualmente, que en principio hay que enviarlos a través del puerto 8888 de la aspiradora; aún no probé qué pasa si lo envío por la conexión normal) se pueden ejecutar con este paquete (con un par de excepciones):
Siendo ID_COMANDO un número que identifica la operación. En casi todos los casos, la aspiradora devolverá una respuesta, con la excepción de un par de ellos.
Los posibles comandos que ya tengo identificados son:
98: pide una actualización del estado de la aspiradora. El aspirador no envía asentimiento. Sólo funciona mientras la aspiradora está en marcha.
100: comienza a limpiar
102: deja de limpiar
104: vuelve a la base
106: establece el modo de limpieza. Incluye el parámetro mode antes de transitCmd con uno de los siguientes valores:
11: modo auto
1: modo giro
3: modo random
4: modo edges
6: modo area
8: modo deep cleaning
10: modo scrubbing
110: establece la potencia del aspirador. Incluye el parámetro fan antes de transitCmd con uno de los siguientes valores:
1: detenido
2: normal
3: turbo
4: eco
123: activa los sonidos de la aspiradora. Emitirá un pitido al ponerse en marcha, terminar de cargar, etc.
125: desactiva los sonidos de la aspiradora.
131: pide una actualización del mapa generado. Sólo funciona mientras la aspiradora está en marcha.
145: establece la cantidad de agua en modo fregado. Incluye el parámetro waterTank depués de transitCmd con uno de los siguientes valores:
255: no emitir agua
60: flujo de agua bajo
40: flujo de agua normal
20: flujo de agua alto
400: notifica que la aplicación se acaba de conectar. El aspirador no envía asentimiento.
A mayores hay al menos dos comandos más:
139: sirve para poner la fecha y la hora y que debe ir acompañado del parámetro set_time, con formato AAAAMMDDhhmm000x, siendo AAAA en año (cuatro cifras), MM el mes, DD el día, hh la hora, mm el minuto (todos con dos cifras), y luego está esa x, que en algunos sitios es 0, en otros 1 y en otros 2, pero aún no encontré una regla para determinar su valor.
127: sirve para actualizar el firmware, así que mi consejo: no se toca.
Cada vez que enviemos un comando, la aspiradora nos devolverá un asentimiento (con la excepción de los comandos 98 y 400). Éste será un paquete como éste:
pero con el importante detalle de que el estado que devuelve es el anterior a la ejecución del comando. Esto es: si tenemos el sonido activado (que en el JSON con el estado de la aspiradora viene indicado con voice valiendo 2), y enviamos el comando 125, el estado que nos llegue en el ACK del comando tendrá todavía voice=2. Será justo después cuando la aspiradora nos enviará un paquete status, con el siguiente formato:
donde esta vez sí vemos que voice vale 1. Este paquete debemos asentirlo con un ACK como éste, con el mismo número de secuencia (el cuarto entero de los cinco que forman la cabecera):
DISCLAIMER: no seré responsable si alguien decide seguir mis pasos y se carga su aspiradora. En principio todo lo que cuento debería ser seguro, pero por motivos obvios no me puedo responsabilizar de lo que hagan otras personas, sólo de lo que haga yo.
¡Victoria, victoria! ¡Mi conga ya me hace caso!
Lo que hice fue escribir un nuevo servidor, esta vez desde cero, que combina HTTP y el protocolo específico de la conga. El código he decidido no hacerlo público hasta que termine el análisis completo, no vaya a ser que meta la pata en algo…
El motivo de no utilizar el código de http.server que ya tenía ha sido, fundamentalmente, porque debido a todos los trucos que tuve que utilizar para que funcionase, al final no usaba casi nada, con lo que me compensaba escribir mi propio servidor. Además, al hacerlo yo todo con select y sockets podía integrar mucho mejor en un único hilo la gestión del puerto 80 y la del 20008.
Básicamente creé una primera clase, BaseServer, que tiene un socket y que gestiona las funcionalidades básicas de éste, incluyendo un método vacío para cada vez que se reciben datos nuevos, y otros métodos para gestionar cuando se cierra. Sobre esta clase he construido absolutamente todo.
Luego creé la clase HTTPConnection, la cual es la que gestiona una conexión HTTP concreta. Cada vez que se hace una petición HTTP, se crea un objeto de este tipo, y es él quien analiza lo que llega. Su función es la misma que el código que hice antes con http.server. Para gestionar esto está la clase HTTPServer, que es la que abre el puerto 80 y crea los objetos anteriores tras cada conexión.
De la misma manera están las clases RobotConnection y RobotServer, pero esta vez para gestionar las conexiones al puerto 20008. El tenerlo dividido así permite controlar varios robots a la vez (aunque no creo que lo implemente de momento, no está de más que la arquitectura subyacente lo esté preparada).
La clase RobotConnection tiene un método llamado send_command, que lo que hace es, básicamente, emitir exactamente las mismas secuencias que registré anteriormente, copiadas byte a byte. Esto, al final, es bastante sencillo porque todos los comandos se emiten con el mismo tipo de paquete, y sólo cambia el número de comando y, en un par de casos, un parámetro extra.
Por otro lado, en base al contenido del segundo, tercero y quinto enteros de los paquetes enviados por la aspiradora puedo saber si es un paquete que espera una respuesta por mi parte, o un ACK de un comando enviado por mí, por lo que en el método de recepción de datos me limito a hacer una lista de comparaciones para ver qué tengo que responder; y si recibo una combinación desconocida, la imprimo.
Todas estas clases están gestionadas por una clase maestra llamada Multiplexer, que lanza primero una instancia de HTTPServer y otra de RobotServer, y va gestionando las nuevas instancias creadas por estos dos objetos mediante select.
Por último, hay una clase llamada Robot que está asociada permanentemente con un robot concreto, aunque éste no esté conectado. De momento se crea bajo demanda, pero en el futuro podría incluir algún tipo de persistencia, por ejemplo para que recuerde la configuración deseada por el usuario o los mapas, aunque se apague la aspiradora. Cada vez que un robot se conecta, se utiliza su identificador único para encontrar el objeto correspondiente y enlazarlo, y cada vez que se pierde la conexión, se informa de ello al objeto Robot para que borre la referencia al objeto RobotConnection.
Para la primera prueba decidí aprovechar el mismo servidor web que ya tengo para los robots e implementar un control sencillo por REST, mediante una sencilla página web. Es justo lo que se ve en el vídeo.
El siguiente paso es analizar y añadir los comandos para configurar el método de trabajo, la potencia del ventilador y el uso de la fregona, y por supuesto el control manual (aunque ya adelanto que parece que es en este caso donde entra en juego el puerto 8888 y la conexión directa con la tablet… a ver si hay suerte y me la puedo saltar).
También quiero analizar cómo se transmite la información de los mapas, pero eso será al final.
DISCLAIMER: no seré responsable si alguien decide seguir mis pasos y se carga su aspiradora. En principio todo lo que cuento debería ser seguro, pero por motivos obvios no me puedo responsabilizar de lo que hagan otras personas, sólo de lo que haga yo.
Hay que reconocer que cuando las cosas se complican, se complican de verdad. No se si lo que ha pasado demuestra que el programador que lo hizo es un genio y metió una sutil protección antihacking, o un chapuzas que hizo un código que funciona de milagro.
Me explico: decidí hacer una prueba rápida de la conexión de la aspiradora con un servidor mío, así que escribí un miniservidor con Python3 que escuchaba en el puerto 80, y que cuando recibía una petición a alguno de los documentos a los que responde el de bona robots (/baole-web/common/sumbitClearTime.do y /baole-web/common/getToken.do), anotaba los valores que pasaban y respondía lo que la aspiradora esperaba.
Pero claro, la aspiradora se empeña en conectarse a bl-app-eu.robotbona.com o a bl-im-eu.robotbona.com, así que tenía que engañarla para que se conectase a mi ordenador y no al servidor chino. La solución consistió en dos pasos:
primero, editar el fichero /etc/hosts de la Raspberry Pi que usaba como Access Point para conectar la aspiradora, y definir ahí esos dos dominios (además de robotbona.com, por si acaso), de manera que apuntasen a mi ordenador. Si la IP del ordenador fuese 192.168.0.89, habría que añadir:
relanzar dnsmasq en dicha Raspberry Pi con sudo systemctl restart dnsmasq, para que lea los cambios.
Y con esto, cuando la aspiradora se conecte a dicha red y pida la dirección IP de esos dominios, éste le devolverá la de mi equipo, con lo que lo usará como servidor en lugar del real. Por supuesto, cuando termine todo esto habrá que montar el servidor en la Raspberry y que todo se conecte a la WiFi normal, pero eso ya lo haré en el último capítulo.
Ahora bien, como utilicé el módulo http.server, mi programa no implementaba la parte del puerto 20008 (donde realmente se reciben todos los comandos), y como para ello tenía que hacer más cosas, decidí, de momento, no complicarme la vida para una simple prueba, y limitarme lanzar un netcat en dicho puerto en un terminal. Así, cuando la aspiradora se conectase, vería por la pantalla lo que ésta enviase.
Así pues, apagué y encendí la aspiradora, la puse en modo emparejamiento, la emparejé desde mi ordenador, ésta apagó su Access Point, se conectó a la WiFi, hizo la petición sumbitClearTime.do, mi servidor respondió, hizo luego la petición getToken.do, mi servidor respondió también… y volvió a pedir getToken.do… Y otra vez lo volvió a pedir… Y el netcat sin inmutarse.
Algo raro ocurría, porque después de pedir getToken.do, netcat debería mostrar una conexión, pero ahí no ocurría nada. Decidí probar a quitar la redirección en el DNS por si acaso le había pasado algo a la aspiradora, de manera que se conectase al servidor real, y entonces funcionó de nuevo.
Esto era muy raro, así que volví a configurar mi DNS y lancé el tcpdump en la Raspberry para capturar el tráfico que se intercambiaba entre la aspiradora y mi servidor, y ver qué podía estar pasando. Tenía que ser algo en la segunda orden, porque la primera sí funcionaba bien.
Comparé las respuestas de mi servidor simulado con las del servidor real y eran idénticas: los mismos campos, el mismo orden… ¡Espera, había una diferencia sutil entre los JSON que yo enviaba y los que enviaba el servidor! En mi caso, en getToken.do utilizaba las funciones de python para convertir de un diccionario a JSON, y éste lo estaba embelleciendo añadiendo espacios detrás de las comas, de los dos puntos, etc. Sin embargo, en sumbitClearTime.do generaba la cadena «tal cual», por lo que no tenía espacios, igual que la que enviaba el servidor. Aunque un JSON debería funcionar igual con ellos que sin ellos, probablemente quien escribió el código que lo analizaba en la aspiradora podría haber hecho la chapuza de esperarlo de una determinada manera (o bien exigirlo así para detectar hackeos), así que eliminé ese trozo de código y generé la salida «a pelo», juntando cachos de código. Ahora sí funcionaría.
Volví a lanzar todo, encendí la aspiradora, me senté a ver en pantalla las conexiones al servidor… y volvió a fallar otra vez. Había alguna otra diferencia. ¿Pero cual?
Volví a revisar todo, y me di cuenta de que mi código estaba enviando una línea con el nombre del servidor. En concreto, el campo Server valía BaseHTTP/0.6 Python/3.8.3, mientras que el servidor real no enviaba dicho campo.
El problema es que el módulo http.server no permite eliminar ese campo… ¿Como resolverlo? La solución consitió en sobrescribir el método send_header del objeto, de manera que ignorase dicho campo. Esto funciona porque el módulo la usa para añadir sus campos propios. Así pues, añadí esto al servidor:
def send_header(self, token, data):
if token != 'Server':
super().send_header(token, data)
¡Y con esto por fin funcio…! No, seguía fallando. No era eso tampoco.
Hmm… En el código de error estoy enviando, después del 200, el texto OK, mientras que su servidor no envía nada, sólo hay un espacio detrás del 200 y ya luego el retorno de carro. ¡Seguro que es eso!
¡Agh, tampoco! No lo entiendo, estoy enviando exactamente lo mismo que su servidor: tanto las cabeceras como el contenido es idéntico. ¿Por qué no funciona? Si abro el wireshark y comparo las capturas reales con las mías a nivel de byte… son iguales. ¿Qué demonios está pasando? Es exactamente lo mismo, con la única excepción de…
No…
No habrán sido capaces…
No pueden haberlo hecho…
Lo fueron. Resulta que su servidor envía en un solo paquete la cabecera HTTP y el primer bloque de los datos en formato chunk, y en un paquete diferente el segundo y último bloque de los datos chunk; o sea, esto va en un paquete IP:
Obviamente, en condiciones normales eso daría igual, pues TCP es un protocolo orientado a byte y se supone que da igual que un trozo viaje en un paquete IP y otro en el siguiente, pero es que esa era la única diferencia que quedaba, y efectivamente, en cuanto cambié el código para que lo emitiese de esa manera, por fin funcionó y se conectó al puerto 20008. ¿Será algún tipo de protección antihacking, o simplemente que, a nivel de programación del microcontrolador hicieron alguna chapuza? Sin analizar el firmware no puedo saberlo, y la verdad, es una tarea que, en este momento, no me llama nada. Pero da igual, porque lo importante es que…
DISCLAIMER: no seré responsable si alguien decide seguir mis pasos y se carga su aspiradora. En principio todo lo que cuento debería ser seguro, pero por motivos obvios no me puedo responsabilizar de lo que hagan otras personas, sólo de lo que haga yo.
Estaba empezando a preparar un programita para intentar dar órdenes a la aspiradora, y me encontré con que el emparejado no es tan sencillo como creía: simplemente entrando en el servidor web de la aspiradora y rellenando el formulario no era suficiente, así que tocaba seguir analizando.
Como ya comenté en la primera parte, cuando la aspiradora se pone en modo emparejamiento, lo que hace es convertirse en un punto de acceso WiFi con la IP 192.168.4.1, de modo que la app se conecta a dicha red y configura los parámetros de la WiFi real, además de algo más. Para conseguir esos datos, lo que hice fue ir de nuevo a mi Raspberry Pi configurada como punto de acceso, y modificar, primero, el fichero /etc/hostapd/hostapd.conf para dejarlo de manera que parezca una aspiradora. Para ello añadí un # a estas líneas para comentarlas y que no se procesasen (de manera que la red WiFi estaría abierta), y cambié el SSID por CongaGyro_123456:
A continuación, en /etc/dnsmasq.conf cambié los rangos de direcciones IP que se sirven para que sea 192.168.4.10 a 192.168.4.40, y asigné al gateway la IP 192.168.4.1.
Por último, edité el fichero /etc/dhcpcd.conf y en él asigné a la WLAN la dirección IP 192.168.4.1, la misma que tendría una aspiradora.
Tras esto reinicié la placa para que los nuevos valores tomasen efecto, entré por la ethernet, y lancé una instancia de netcat para que el puerto 80 estuviese abierto y me permitiese capturar todo. Al ser, además, un puerto por debajo de 1024, es necesario utilizar sudo:
sudo nc -l -p 80
Y tras esto, lo que hice fue ir a la app oficial, borrar mi aspiradora e indicarle que quería configurar una nueva. La app encontró la falsa aspiradora, se conectó a su WiFi, intentó configurarla mediante el puerto 80, y… ¡Bingo!
Vemos que envía algo más que el SSID y la clave; en concreto añade dos dominios de Internet, que es a donde se conecta para la parte HTTP y la parte de su propio protocolo. Es posible que se pueda cambiar directamente por la IP de un servidor, pero de momento prefiero montar un DNS propio y que tire de él, para asegurarme de que todo funciona.
Para estar seguro de que con esto ya funcionaba, escribí un pequeño programa en python que se conectase al puerto 80, enviase exactamente eso, y luego esperase la respuesta (por completitud). Obviamente, al ser HTTP, cada nueva línea tiene que ser con \r\n, y el final se indica con \r\n\r\n. Y esta fue la respuesta:
Actualizado: varios comandos de servidor a aspiradora terminaban con un LF. Añadidos.
DISCLAIMER: no seré responsable si alguien decide seguir mis pasos y se carga su aspiradora. En principio todo lo que cuento debería ser seguro, pero por motivos obvios no me puedo responsabilizar de lo que hagan otras personas, sólo de lo que haga yo.
Ahora que ya sabía la estructura básica del protocolo de la aspiradora, decidí escribir un pequeño programa en Python que me extrajese la información de manera más clara, y así no tener que andar con Wireshark, que es bastante peñazo. Con él tengo las secuencias y el orden en que se transmiten disponibles de un vistazo. El código se puede bajar desde mi web.
Lo primero que hice fue apagar completamente la aspiradora para que se borrase todo lo que tuviese en memoria, y emparejarla de nuevo, a ver si cambiaba algo en el proceso. Tras comparar ambas, todo es igual excepto:
el campo nonce
el campo sign (aunque esto es, probablemente, porque actualicé el firmware)
el campo token
el campo authcode
A mayores, la aspiradora envió una petición HTTP extra a POST /baole-web/common/uploadLog.do HTTP/1.1 con información de un fallo, pero no parece nada importante.
Siguiendo con el análisis, decidí que tocaba empezar a enviar comandos, así que inicié la captura de paquetes y ordené a la aspiradora que comenzase a funcionar. Este fue el resultado (el campo targetId es, en realidad, un valor hexadecimal aparentemente aleatorio, pero único para cada aspiradora, así que lo anonimizo aquí. Es el mismo valor todas las veces que aparece). El número decimal es el instante de tiempo (en segundos) desde que empecé a registrar los datos, y el sentido del paquete se indica con s->a si es de servidor a aspiradora, a->s si es de aspiradora a servidor:
Bueeeeeeno… menuda parrafada. Sin embargo empezamos a sacar ya cosas en claro: para poner en marcha la aspiradora y que comience a limpiar, la clave parece estar en este bloque, que parece servir para enviar un comando específico: en este caso, el servidor envía un paquete con el comando 100, como se especifica en transitCmd.
Otro detalle interesante es que siempre que la aspiradora envía un paquete, su séptimo byte es 00, pero si lo envía el servidor es C8. Esto también se cumplía en las comunicaciones anteriores, salvo en los paquetes ping, los que aparentemente sólo son necesarios para mantener la comunicación. A pesar de todo, esa parte aún va a requerir más investigación.
Una vez que la aspiradora está en marcha, el servidor envía repetidamente el comando 131, el cual parece que pide a la aspiradora que devuelva información sobre su posición y estado actual.
La darle a la opción de dejar de aspirar, los comandos que se intercambian son:
Y, efectivamente, el comando es el 104. ¿Serán pares todos los comandos?
Además, parece que cuando la aspiradora ha llegado al cargador, emite automáticamente una trama para indicarlo (la del instante de tiempo 13.785572052001953). También vemos que el servidor envía repetidamente el comando 131 durante el trayecto, lo que parece confirmar que, efectivamente, se utiliza para pedir la posición y estado de la aspiradora mientras se está moviendo.
Y con esto ya están analizados los tres comandos más importantes. En la próxima entrega intentaré enviar yo mis propios comandos haciéndome pasar por el servidor, y en la cuarta espero analizaré el resto de comandos: selección del modo de aspirado, potencia del motor, fregona y control manual.
