Carrefour numérique² - fablab

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====== Pingouin Tux connecté  ======

<!-- Complétez la fiche projet ci dessous -->
{{{project
picture: {{:projets:pingouin_tux_connecte:schema-tux-connecte2.png?100 |}}
machines: 
materiaux: 
logiciels: Arduino Blender Inkscape
sources:
liens: 
tags: doudou robot pingouin Tux arduino
usager:doudoulolita 
licence:cc-by-sa
}}}


<!-- Indiquez ici une petite introduction au projet, qui apparaîtra dans la liste des projets. -->

L'objectif est de rendre connecté un doudou inspiré du pingouin Tux, à l'aide de composants électroniques et d'une carte Arduino.


Dans le cadre d'une démarche [[http://lowtechlab.org/?no_lredirect=true|lowtech]], ajouter des côtés “récupération” (pas seulement les tissus), et utilitaire (pédagogie, santé) serait un plus. 

Ayant vu un projet un peu similaire à la [[http://paris.makerfaire.com/|Maker Fair]] :[[https://www.apidou.fr/|Apidou]], je vais voir si je peux aider bénévolement.

Sinon, je tenterai quand même de faire mon pingouin pour m'amuser, apprendre et enfin oser utiliser les machines du fablab qui me font un peu peur...


===== Conception =====

<!-- Présentez ici la phase de réflexion et de conception de votre projet, vos choix, etc. ... -->


==== Un pingouin-robot ====

J'ai eu une idée pour le meet-up sur la couture augmentée du samedi 19 novembre 2016 au fablab: mixer un robot avec le [[http://alentours.com/wordpress/?p=325|Tux en polaire]] réalisé avec [[https://goo.gl/photos/LCTaEkYUGwbAGrBm7|les usagers]] de l'Espace Libre 13.1. 

{{:projets:robot_poppyno_avec_arduino:dscn1663.jpg?200|}} {{:projets:pingouin_tux_connecte:patron-pingouin-laurence.png?200 |}} {{:projets:pingouin_tux_connecte:patron-pingouin-laurence.pdf|}}   [[http://carrefour-numerique.cite-sciences.fr/fablab/wiki/lib/exe/fetch.php?media=projets:pingouin_tux_connecte:patron-pingouin-laurence.svg|patron en svg]] 

Le pingouin serait connecté à l'arduino et on pourrait programmer différents composants : leds pour les yeux, buzzer pour crier, mais aussi lui faire battre des ailes, se dandiner, et même avancer, etc...

J'ai fait des essais pour une [[projets:tete_de_robot_en_boite|tête de robot]] simplifiée sur une breadboard avec une arduino uno, on peut facilement le reproduire sur du tissu.


=== Matériel prévu ===

Techniquement:
  * **Carte Arduino**
  * **2 leds bleues** ou vertes
  * **1 buzzer** (voir comment changer la fréquence)
  * **photorésistance** (détection lumière)
  * **batterie**
  * bouton poussoir (on/off) : utiliser des boutons pression ?
  * 1 led RGB
  * détecteur de champ magnétique et aimants
  * microrupteurs et lames souples ("moustaches")
  * détecteur infrarouge (approche de la main) 
  * détecteur de pression ou de température (en cas de câlin)
  * socle fixe ou mobile (sur roues ?)
  * servomoteurs et/ou moteur courant continu
  * système type "moustache" pour les ailes ?

En gras: matériel Lilypad acheté

===== Réalisation =====

<!-- Expliquez ici, pas à pas, la fabrication et la réalisation concrète de votre projet. -->

La réalisation vient de commencer, mais je vais débuter par une version simplifiée, avec juste 2 leds pour les yeux et une pile bouton dans un [[https://www.gotronic.fr/art-module-support-de-pile-lilypad-20206.htm|support de pile LilyPad]].


==== Premiers pas ====


J'ai acheté du matériel au Marché Saint-Pierre: boutons pressions, attaches métalliques, piles + des fils métalliques trouvés à la mercerie, qui remplacerait le fil spécial à acheter sur internet.

Je souhaitais commencer par faire des mesures, puis tester ces fils avec un circuit tout bête : pile, led, résistance, fil

J'ai acheté un petit multimètre. Malheureusement, la partie ohmmètre n'est pas assez sensible, et je n'arrive même pas à lire la valeur d'une résistance de 220 ohms. 

Je n'ai pas eu le temps d'essayer avec les multimètres du fablab. A la Maker fair, on m'a dit que le seul risque est que le fil chauffe trop mais que le reste ne sera pas endommagé, mais j'ignore si c'est dangereux.

Je me suis donc tournée vers des composants Lilypad.

==== Achat de matériel ====

Après que la poste ait perdu mon paquet, j'ai enfin reçu de chez [[https://www.gotronic.fr/|Gotronic]] mes éléments [[https://learn.sparkfun.com/tutorials/choosing-a-lilypad-arduino-for-your-project|Lilypad]], assez chers (environ 70 € !). 

  * [[https://www.gotronic.fr/art-module-arduino-lilypad-usb-20199.htm|Module Arduino LilyPad USB]]
  * [[https://www.gotronic.fr/art-jeu-de-5-leds-bleues-micro-lilypad-20190.htm|Jeu de 5 leds bleues Micro LilyPad]]
  * [[https://www.gotronic.fr/art-module-buzzer-lilypad-20163.htm|Module buzzer LilyPad]]
  * [[https://www.gotronic.fr/art-capteur-de-lumiere-lilypad-20164.htm|Capteur de lumière LilyPad]]
  * [[https://www.gotronic.fr/art-module-support-de-pile-lilypad-20206.htm|Module support de pile LilyPad]]
  * [[https://www.gotronic.fr/art-fil-a-coudre-conducteur-22-metres-21818.htm|Fil à coudre conducteur 22 mètres]]
  * [[https://www.gotronic.fr/art-5-piles-varta-cr2032-23833.htm|5 piles Varta CR2032]]

Au [[http://wiki.datapaulette.org/doku.php|hackerspace DataPaulette]] de Montreuil, Alice m'a dit que les leds étaient très vives et qu'il fallait les diffuser, par exemple avec un tissu très fin et aéré.

{{:projets:pingouin_tux_connecte:lilypad:ar-module-arduino-lilypad-usb-20199.jpg?200 |}}  {{:projets:pingouin_tux_connecte:lilypad:ar-jeu-de-5-leds-bleues-micro-lilypad-20190.jpg?100 |}}  {{:projets:pingouin_tux_connecte:lilypad:ar-module-buzzer-lilypad-20163.jpg?100 |}}   {{:projets:pingouin_tux_connecte:lilypad:ar-capteur-de-lumiere-lilypad-20164.jpg?100 |}}   {{:projets:pingouin_tux_connecte:lilypad:ar-module-support-de-pile-lilypad-20206.jpg?100 |}} {{:projets:pingouin_tux_connecte:ar-5-piles-varta-cr2032-23833.jpg?100 |}}  {{:projets:pingouin_tux_connecte:xar-fil-a-coudre-conducteur-22-metres-21818.jpg.pagespeed.ic.gdnbihtzjm.jpg?100 |}}   

==== Couture connectée ====

{{:projets:pingouin_tux_connecte:31b-souris-decoree-recto-allumee.jpg?100 |souris connectée réalisée par Corinne}} 

En m'inspirant de la [[projets:souris_connectee_atelier_couture_augmentee_-_19_11_2016|souris connectée]] réalisée lors des ateliers couture connectée, j'ai rajouté des composants sur mon patron : [[http://carrefour-numerique.cite-sciences.fr/fablab/wiki/lib/exe/fetch.php?media=projets:pingouin_tux_connecte:patron-tux-connecte2.svg|patron-tux-connecte2.svg]] 

Lors des [[http://www.cite-sciences.fr/fr/au-programme/lieux-ressources/carrefour-numerique2/rendez-vous-reguliers/samedi-robots/|Samedis robots]] puis du Meet-up,sur la couture connectée, j'ai découvert des systèmes comme [[https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardLilyPad|Lilypad]] ou les petits composants et microprocesseurs montés sur de mini plaques troués à coudre, présentés par Thierry.

Idée : simplifier mon projet de pingouin robot en faisant un dessin sur une bout de tissu découpé en forme de pingouin, et en utilisant des leds classiques.

<del>Version simplifiée 1 (leds en série) : [[http://carrefour-numerique.cite-sciences.fr/fablab/wiki/lib/exe/fetch.php?media=projets:pingouin_tux_connecte:schema-tux-connecte2-nb.svg|schema-tux-connecte2-nb.svg]]</del>

==== Découpe et premiers tests ====

Au fablab, j'ai pu tester la machine à coudre. Le tissu choisi, qui se coud très mal avec ma propre machine, ne pose pas de problème.


J'ai découpé les différents éléments, sauf la base, car je ne sais pas si je l'utiliserai ou non dans cette version.

{{:projets:pingouin_tux_connecte:p1020901.jpg?200 |}}  {{:projets:pingouin_tux_connecte:p1020902.jpg?200 |}}


==== Montage en parallèle ====

Lors des tests, réalisés à l'aide d'une breadboard 170pts, j'ai vu que le montage en série des leds ne fonctionnait pas avec la pile bouton (placée dans le [[https://www.gotronic.fr/art-module-support-de-pile-lilypad-20206.htm|support de pile LilyPad]]), il faut donc prévoir un montage en parallèle, ce qui complique la couture car les fils pourraient se croiser. Au [[http://wiki.datapaulette.org/doku.php|hackerspace textile DataPaulette]], à Montreuil, j'ai reçu de l'aide de Cédric pour mon montage, avec un croquis, que j'ai refait avec Inkscape.

A priori, il n'y a pas besoin de résistance car la [[https://www.gotronic.fr/art-5-piles-varta-cr2032-23833.htm|pile bouton]] ne fait que 3 volts. Sinon, une seule suffirait.


{{:projets:pingouin_tux_connecte:schema-tux-connecte-simplifie1.png?200 |}}  {{:projets:pingouin_tux_connecte:schema-tux-connecte3-patron.png?200 |}} [[http://carrefour-numerique.cite-sciences.fr/fablab/wiki/lib/exe/fetch.php?media=projets:pingouin_tux_connecte:schema-tux-connecte3-patron.png|schémas montage leds en parallèle]] Les premiers schémas montrent des versions simplifiées du montage.

==== Préparation des leds et début couture ====

Passage plus long au fablab samedi 18 novembre 2017, je trouve une petite place pour m'installer, après être allée aux Samedis Robots. 

Pour cette version simplifiée, je réalise des boucles avec les pattes des leds (pas facile à faire !) et je place un **fil de marquage noir sur la patte négative**, afin de ne pas me tromper. Prévoir des leds en supplément car les pattes peuvent casser si elles ont déjà été pas mal tordues.

Ensuite, je commence à coudre le ventre à points droits avec le fil connecté, en laissant libre l'extrémité du bas.

{{:projets:pingouin_tux_connecte:20171118_175909.jpg?200 |}} {{:projets:pingouin_tux_connecte:tux-couture-ventre.jpg?200 |}}

Ah, je crois que je n'ai pas bien respecté ma couture, puisque j'ai attaché mon fil à la patte positive de l’œil droit en bas au lieu de faire le tour avant, et l'autre led a ses pôles inversés par rapport à ce que j'avais prévu. 

Les boucles étant difficile à défaire et à refaire, je revois donc mon [[http://alentours.com/arduino/pingouin-tux/tux-connecte1/schema-tux-connecte4.svg|schéma de connexion sur Inkscape]].

{{:projets:pingouin_tux_connecte:schema-tux-connecte4.png?200 |}}


===== Difficultés rencontrées =====

<!-- Présentez ici les problèmes et difficultés rencontré durant votre réalisation, et comment vous avez pu y remédier. -->

==== Un peu peur du fablab... ====

J'ai du mal à m'installer au fablab, d'une part par manque de temps mais aussi parce que ça exige d'être très autonome alors que je me sens très débutante et que j'aimerais avoir un peu plus d'aide. 

Quand on en demande, les usagers sont adorables, mais j'ai peur de les déranger. Je ne sais même pas trop où m’asseoir avec mon matériel !


==== Problème de dangerosité ====

Mon projet n'est pour l'instant pas destiné à être donné à un enfant, c'est juste un essai, mais je me demande si laisser le fil conducteur apparent n'est pas dangereux. 

Lors du meeting sur la [[projets:souris_connectee_atelier_couture_augmentee_-_19_11_2016|souris connectée]], cet aspect n'a pas été évoqué, mais dans le livre [[https://www.pourlesnuls.fr/livres/informatique/construis-ton-premier-robot-9782412016206|Construis ton premier robot]], ils disent que même un faible courant peut être dangereux.


==== Problème de la ventilation ====

//Pour embarquer un tel système dans le pingouin,faut-il une coque plastique intégrée, ou placer le système directement entre le tissu et la ouate ?//


Je pourrais tendre le tissu sur une structure plastique imprimée en 3D, en essayant de donner un peu de volume.

Prévoir capteur de température qui coupe le circuit si ça chauffe trop.

Placer les éléments qui chauffent le plus dans un socle aéré (ventilateur).

=== Problème du lavage === 

Composants placés dans les yeux, le bec et les ailes attachés par des boutons pressions, cousus avec du fil conducteur, et du velcro pour pouvoir les enlever.

Pingouin pouvant être ôté de sa base et reposé dessus (connections magnétiques ?)

Coque plastique intégrée et recouverte d'une housse en tissu qu'on peut enlever.




===== Suites du projet =====

<!-- Présenter ici les évolutions possibles du projet, les améliorations que vous aimeriez y apporter, etc. ... -->

=== Recherche de fonctions ===

A l'heure actuelle,je participe, dans le cadre des [[http://www.cite-sciences.fr/fr/au-programme/lieux-ressources/carrefour-numerique2/rendez-vous-reguliers/samedi-robots/|Samedis Robots]], au projet [[projets:conception_d_un_robot_a_base_d_arduino|]] afin d'acquérir les bases.

En suivant la procédure présentée par Thierry aux Samedis Robots du 17 décembre pour la [[projets:conception_d_un_robot_a_base_d_arduino|conception d'un robot]], on pourrait assigner les fonctions suivantes au robot:

{{:projets:pingouin_tux_connecte:mindmap-samedis-robots-20161217.png?200 |}}

  * veilleuse = les yeux s'allument quand il fait noir.
  * réveil-matin = le buzzer fait du bruit quand il fait jour.
  * câlin = quand on approche la main du ventre du doudou, une led RGB s'active.
  * déplacement = le pingouin se dandine quand on active un bouton poussoir
  * détection de proximité : un système magnétique détecte si le pingouin est sur son socle
  * détection de contact quand on touche les ailes (de type "moustaches").
  * mouvement = dans ce cas, il bat des ailes.
  * autonomie



On pourrait peut-être utiliser des boutons pressions soit en plastique, soit en métal, suivant les besoins, pour placer des capteurs à différents endroits.
Il faut voir comment souder les composants aux boutons pression ou comment les maintenir en contact fermement.



==== Déplacement du robot ====

Il est envisagé de créer un robot à roues à plusieurs aux Samedis Robots, je pourrais peut-être concilier cela avec le projet du pingouin connecté.

On peut partir du [[http://fablabo.net/wiki/Minibot|robot roulant de Cédric Doutriaux]] où une petite roue avant permet de conserver l'équilibre.

J'avais pensé utiliser mon projet de tête de robot modulable pour le placer sur roues.

{{:projets:robot_poppyno_avec_arduino:robot_roulant_petit.jpg?100|}}   [[http://alentours.com/arduino/robot_collaboratif/robot_collaboratif_style_pedro2.blend|petit robot roulant]] 


Ou le placer sur un petit socle en plastique à roues pour le rendre mobile mais je préférais conserver une certaine souplesse de la base, et chercher un système différent pour de petits déplacements (glissements, rampement ?)

Lui permette de retrouver l'équilibre s'il tombe en arrière ou en avant, je ne sais pas trop si un gyroscope est nécessaire ou si des capteurs suffisent, mais pour redresser le pingouin,ça me semble complexe. Un effet culbuto classique serait plus simple, en plaçant une boule lestée à l'intérieur mais ce serait mieux qu'il aille de droite à gauche que d'avant en arrière.

Je ne sais pas si ces systèmes sont adaptés pour le pingouin, un dandinement serait sûrement plus simple.

=== Calcul couple servomoteurs ===

Les moteurs à courant continu nécessitent des composants spécifiques (transistor NPN, diode, condensateur). voir [[projets:conception_d_un_robot_a_base_d_arduino|]]

//Pour le dandinement (façon balance), et les ailes, peut-on utiliser des petits servomoteurs ?//

Préparation d'un modèle en 3D, export format .step. Import dans un logiciel de CAO (ex: solidworks) qui calcule la matrice d'inertie du modèle et permet de savoir quel servomoteur choisir.

Sinon, tester plusieurs moteurs en commençant par le plus gros couple et descendre si besoin (tenir compte des contraintes d'alimentation, si possible 5V)

Ou alors, faire des essais avec un seul servomoteur et placer des poids de plus en plus lourds progressivement, en s'arrêtant dès que ça patine.


==== Ailes ====

Utilisation du principe  [[https://openclassrooms.com/courses/perfectionnez-vous-dans-la-programmation-arduino/faites-reagir-votre-robot-avec-des-capteurs|Moustache de chat]] : lames souples qui détectent le contact avec des microrupteurs (sorte d'interrupteurs) près de la base. 

Cela déclencherait le battement des ailes via un seul servomoteur. Un engrenage à 2 roues dentées devront être ajoutés pour un mouvement plus réaliste. A étudier...

===== Utilisations possibles =====


- Utiliser le pingouin comme alerte pour les parents si l'enfant pleure : Ajouter un micro interne et avertir les parents sur leur téléphone portable. Pouvoir sortir l'ensemble électronique lors du lavage (pochette bien fermée) Mais c'est un peu plus sérieux et moins fun...

- Ajouter une puce RFID en cas de perte (voir [[http://scanlime.org/2008/10/soft-rfid-tags-and-cuddly-plushies/|Soft RFID tags and cuddly plushies]])


<!-- ===== Photos =====
 Quelques photos du rendu final du projet, mais aussi si c'est possible des differentes etapes si elle n'ont pas déja été documentées visuellement -->

<!-- La Structure "Conception / Réalisation / Difficultés rencontrés / Suite du projet " est bien sur indicative, vous pouvez l'adapter à votre guise. N'hesitez pas a vous inspirer des documentations deja existance pour realiser la votre. -->

===== Projets ressemblants =====

[[https://learn.sparkfun.com/tutorials/lilytiny-plush-monster]]

[[http://adelievesco.com/portfolio_page/doudou-connecte/]]

[[http://www.instructables.com/id/Lilypad-Arduino-Light-up-Critter/]]

[[https://www.youtube.com/watch?v=PBybMHkdoKc]]

[[http://www.xfmay.com/iceberg-installation-with-penguin/]]

[[http://arduino-pi.blogspot.fr/2014/04/penguinbot-fun-weekend-arduino-project.html]]

[[http://www.instructables.com/id/How-to-sew-a-light-up-plush-Tux-penguin-with-EL-wi/]]

[[http://siobhanmckenziedissertationproject.blogspot.fr/2012/04/full-size-teddy-bear-models.html]]

[[http://www.robobear.org/]]

[[http://www.web.stanford.edu/~ihowley/website/pTextileComp.html]]

[[https://twitter.com/APIdou]] et [[https://www.apidou.fr/]]

Plusieurs exemples sur [[https://fr.pinterest.com/pin/126874914476806007/|pinterest]]
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