AutoProber: Hệ thống cánh tay robot AI tự động thăm dò phần cứng từ máy CNC và linh kiện cũ

AutoProber: Hệ thống cánh tay robot AI tự động thăm dò phần cứng từ máy CNC và linh kiện cũ

Một kỹ sư bảo mật phần cứng tên là Jon 'GainSec' Gaines đã phát triển AutoProber, một giải pháp tự động hóa "cánh tay thăm dò bay" (flying probe) dành cho cộng đồng hacker phần cứng. Dự án này biến một chiếc máy CNC giá rẻ, camera cũ và một số linh kiện đơn giản thành một hệ thống phức tạp, cho phép tác nhân AI tự động xác định và tiếp cận các chân chip (pins) trên bo mạch để phân tích.

Hình ảnh lắp ráp AutoProber

Cơ chế hoạt động

AutoProber hoạt động như một trợ lý đắc lực cho các kỹ sư reverse engineering. Quy trình làm việc bắt đầu khi người dùng đưa một mục tiêu mới vào bàn làm việc. Hệ thống sẽ sử dụng kính hiển vi USB để quét khu vực, chụp các khung hình riêng lẻ trong khi ghi lại tọa độ XYZ.

Sau đó, tác nhân AI sẽ ghép các khung hình này lại thành một bản đồ hoàn chỉnh, tự động chú thích các vị trí của pads, pins, chip và các linh kiện quan trọng khác. Các điểm thăm dò tiềm năng sẽ được hiển thị trên bảng điều khiển web để người dùng duyệt. Một khi được phê duyệt, robot sẽ di chuyển đầu dò đến vị trí chính xác để thực hiện đo đạc.

Giao diện bảng điều khiển Web

Kiến trúc phần cứng và phần mềm

Dự án sử dụng một bộ phần cứng khá phổ biến và dễ tiếp cận:

• Bộ điều khiển máy CNC tương thích GRBL (dòng 3018).
• Kính hiển vi USB kết nối qua mjpg_streamer.
• Máy hiện sóng (oscilloscope) Siglent để giám sát an toàn và đo lường.
• Các bộ phận đầu dò được in 3D.

Về phần mềm, AutoProber được viết bằng Python, bao gồm một gói điều khiển trung tâm và một bảng điều khiển web dựa trên Flask. Người dùng có thể tương tác với hệ thống qua giao diện web, script Python hoặc trực tiếp bởi tác nhân AI.

Chế độ xem bản đồ và chú thích

Mô hình an toàn ưu tiên

Vì đây là một hệ thống điều khiển máy móc có khả năng di chuyển vật lý, tác giả đã chú trọng đặc biệt vào an toàn. AutoProber không chỉ dựa vào phần mềm CNC để dừng máy. Thay vào đó, nó sử dụng một kênh độc lập (Channel 4) trên máy hiện sóng để giám sát công tắc giới hạn quang học (optical endstop).

Bất kỳ sự kích hoạt nào của công tắc an toàn, điện áp không rõ ràng, hoặc báo động từ CNC đều sẽ kích hoạt trạng thái "STOP" ngay lập tức. Hệ thống được thiết kế để không tự động phục hồi sau lỗi; người vận hành phải can thiệp thủ công để đảm bảo an toàn tuyệt đối.

Mã nguồn và Giấy phép

Hiện tại, dự án đang ở trạng thái ứng viên phát hành (release candidate) và được cung cấp dưới dạng mã nguồn có sẵn (source-available) với giấy phép PolyForm Noncommercial 1.0.0. Điều này cho phép sử dụng và sửa đổi cho mục đích phi thương mại. Những ai muốn sử dụng cho mục đích thương mại cần liên hệ để xin giấy phép riêng.

Toàn bộ mã nguồn, tài liệu hướng dẫn và file CAD in 3D đều đã được công bố trên GitHub, cung cấp một giải pháp hoàn chỉnh cho những ai muốn tự xây dựng phòng lab phần cứng tự động của riêng mình.