Il famosissimo Cappello parlante, protagonista dei romanzi e dei film di Harry Potter, animerà la vostra festa di Halloween! Basteranno un semplice cartoncino, un po’ di stoffa e alcuni componenti elettronici, tra cui una scheda Arduino UNO, opportunamente programmati tramite pc, per vedere il cappello fare l’occhiolino e muoversi, proprio come lo abbiamo visto nei film e immaginato nei libri del piccolo maghetto!
Questo divertente progetto, controllato da una scheda Arduino e 5 servomotori, è realizzabile ad un costo molto basso e con risorse facilmente reperibili anche a casa: è inoltre corredato da un software che memorizza le posizioni passo dopo passo dal pc alla memoria EEPROM di Arduino, rendendo il Cappello parlante molto realistico.
Possibili modifiche nella scelta dei componenti utilizzati
Con le dovute ed opportune modifiche alla struttura del progetto e al codice Arduino ideato, è possibile utilizzare in alternativa alla Proto Shield una Adafruit Motor/Stepper/Servo Shield per Arduino V2.3 (Kit di montaggio) oppure un Micro Maestro 6-Channel USB Servo Controller (Kit di montaggio).
E’ anche possibile inserire nel programma degli effetti sonori che accompagneranno i movimenti del cappello: sarà sufficiente utilizzare una scheda Mp3, come ad esempio una Shield MP3 player per Arduino, apportando le opportune modifiche al codice Arduino. Poichè i movimenti dei servomotori sono registrati nella EEPROM della scheda Arduino, sarà necessario riavviare il programma per “sincronizzare” i suoni ai movimenti del cappello.
Passo 1
Prima di cominciare, calcolate le dimensioni del cappello, prendendo come riferimento ad esempio la vostra testa, e riportate sul cartoncino le parti del cappello, come mostrato nelle immagini sotto riportate, lasciando un po’ di margine per incollare le parti. Ritagliate ed incollate come mostrato.
Passo 2
Tracciate delle linee per la parte superiore del cono e per gli occhi e la bocca e ritagliate come mostrato nelle immagini sotto riportate.
Passo 3
Da un cartoncino leggero, preso ad esempio da un vecchio calendario, ritagliate dei cerchi di misura adeguata per coprire le parti cave all’interno del cappello e sulla base ed incollateli lasciando un margine, come mostrato nelle immagini.
Passo 4
Unite le parti del cappello, incollando una striscia di stoffa sul retro. Questo consentirà alle parti del cappello di muoversi separatamente in su e in giù pur restando unite.
Passo 5
Tagliate la punta di 5 pennarelli di grosse dimensioni, per poter ricavare una sorta di tubi di raccordo. Segnate il centro di ogni tubo e dividetelo in due parti. Praticate dei fori sui tubi: sui 5 tubi con il tappo, il foro va praticato solo da un lato, mentre sugli altri 5 andranno praticati dei fori su tutte e due le estremità, come mostrato nelle immagini sotto riportate.
Collegate tutti i tubi ad uno e due fori tramite un pezzo di cannuccia, come riportato in foto, ed effettuate delle prove di rotazione. Fissate il tutto con una vite lunga e due dadi e verificatene di nuovo il movimento.
Passo 6
Collegate i 5 servomotori alla Proto Shield, alimentando i servomotori stessi tramite l’alimentatore 12V e provvedendo ad utilizzare anche un regolatore di tensione, per fornire la corretta tensione ai servomotori.
Passo 7
Fissate alle staffe dei servomotori i tubi di raccordo precedentemente realizzati, incollandoli dalla parte senza foro, come mostrato nelle immagini.
Passo 8
Come mostrato nelle immagini sotto riportate, praticate un foro rettangolare alla base del corno del cappello e altri due piccoli fori in corrispondenza di un lato del foro rettangolare; inserite una bacchetta in due di questi due fori e fissate un raccordo.
Posizionate la staffa di un servomotore a 90° e fissate il servomotore dall’altro lato rispetto al raccordo. Effettuate un test di funzionamento del servomotore, limitando il movimento della staffa in un range compreso tra 20° e 90°.
Passo 9
Per la parte superiore del cappello occorre un solo servomotore, mentre per i movimenti della bocca verranno utilizzati due servomotori fissati nella parte inferiore della bocca, come mostrato in foto. Praticate due fori rettangolari come già fatto per la parte superiore del cappello e fissate i raccordi e i servomotori.
Il seguente video mostra un test di apertura completa della bocca:
Passo 10
Fissate un altro po’ di cartoncino sulla base degli occhi, facendo in modo che la parte superiore degli occhi scenda un po’ nella base della parte inferiore. Fissate i raccordi e gli ultimi due servomotori come già fatto in precedenza per corno e bocca e, tramite Arduino, effettuate un test di movimento orizzontale con range compreso tra 20° e 90°.
Il seguente video mostra un test di apertura completa di tutte le parti del cappello.
Passo 11
A questo punto, la struttura principale è terminata e si dovrà passare alla fase di programmazione per far muovere il cappello tramite i servomotori montati al suo interno, controllandoli tramite PC.
La programmazione avviene tramite Arduino IDE per la scheda e Visual basic 6 per l’applicazione relativa ai movimenti dei servomotori.
Nel codice Virtual basic verranno utilizzate 5 barre di scorrimento per impostare le varie posizioni e salvarle nella EEPROM di Arduino. Nel codice Arduino, la EEPROM memorizzerà e attiverà la sequenza ricevuta dall’applicazione Virtual basic.
Maggiori informazioni sono visibili nelle immagini sotto riportate, mentre i programmi completi sono scaricabili ai seguenti link:
Passo 12
Il funzionamento del programma di movimento dei servomotori è basato su 5 pulsanti, 5 barre di scorrimento e una finestra di test ed utilizza la comunicazione seriale per inviare e ricevere dati fra il PC e la scheda Arduino.
All’avvio, i pulsanti attivi sono solo Add e Record: utilizzate il pulsante Add per aggiungere le sequenze una dopo l’altra. Quando si avvia l’ultima sequenza, nella finestra di test verranno visualizzate le posizioni dei servomotori e il numero di giri contati.
Con il pulsante Record si dà l’avvio ad una nuova sequenza.
Quando si clicca su Add o Record, entrambi questi due pulsanti vengono disabilitati e diventa attivo solo il pulsante Set.
Regolate le barre di scorrimento come desiderato e premete il pulsante Set: i servomotori cominciano a muovere il cappello. A questo punto è possibile cliccare sul pulsante Save che consentirà di salvare le posizioni dei servomotori nella EEPROM di Arduino; dopo essere stato premuto, il pulsante Save si disattiverà.
Se i movimenti del cappello non sono quelli desiderati, è comunque possibile reimpostare le barre di scorrimento e premere di nuovo il pulsante Set per registrare le posizioni e ancora il pulsante Save per memorizzare questa nuova sequenza. Procedete allo stesso modo per l’impostazione delle sequenze successive.
Terminata la fase di impostazione delle sequenza di movimento dei servomotori, cliccate su Run per attivare l’intero programma e per vedere il vostro cappello muoversi.
Dopo aver premuto il pulsante Run, quest’ultimo e i pulsanti Set e Save verrano di nuovo disabilitati. I pulsanti Add e Record sono invece di nuovo attivi.
Il video successivo mostra un test a programmazione completata.
Passo 13
E’ ora il momento di definire l’aspetto estetico del vostro Cappello Parlante, utilizzando un pezzo di stoffa marrone (nel caso in cui se ne abbia a disposizione solo di colore bianco, utilizzate dei colori per tessuto per dipingere la stoffa nel colore desiderato).
Ritagliate nella stoffa un cerchio molto più grande di quello precedentemente disegnato sul cartoncino per costruire il cono del cappello. Ritagliate lungo il raggio e cucite per formare un cono. Rovesciate il cono in modo che la cucitura rimanga nascosta all’interno.
ATTENZIONE: la stoffa dovrà essere tagliata in misura abbastanza grande in modo che, una volta incollata al cappello, permetterà ai servomotori di effettuare tutti i movimenti previsti.
Ritagliate ora il cerchio che dovrà coprire la falda del cappello e dei pezzi di stoffa abbastanza ampi da foderare l’interno della bocca e degli occhi.
Rivestite la falda e il cono del cappello come mostrato nelle immagini, utilizzando della colla per fissare il tutto alla struttura e aiutandovi con un’immagine del Cappello Parlante, così da ottenere un risultato più veritiero possibile. Praticate un taglio nel tessuto della falda per poter indossare il cappello.
Fate asciugare bene la colla e procedete al test finale di funzionamento.
Documentazione
Ciao, sono nuovo…il tuo progetto mi piace molto, io devo realizzare un cappello proprio come il tuo…ma non ho molte basi di elettronica …mi puoi aiutare?