R2D2Pi : Transformer un jouet R2D2 vide en robot Raspberry Pi

R2D2Pi est un projet DIY qui anime une coque de jouet R2D2 JAKKS Pacific vide avec un Raspberry Pi Zero W, des pièces imprimées en 3D personnalisées, et de l'électronique bon marché du commerce.

Histoire

Ma fille a acheté un R2D2 en plastique s'attendant à ce qu'il bouge, pour découvrir qu'il n'était qu'une coque. Déterminé à lui donner vie, j'ai combiné ma passion pour l'impression 3D avec le hacking Raspberry Pi.

Fondations mécaniques

Le jouet original n'avait aucune pièce mobile. Avec une imprimante 3D, j'ai conçu et imprimé l'engrenage de tête, les actionneurs de pattes, et les supports de montage.

Mécanisme de tête et interrupteur optique

Un moteur DC à engrenages (provenant d'eBay) entraîne la tête. Le moteur est contrôlé via un pont en H DRV8833, alimenté par un pilote PWM I²C PCA9685. Trois interrupteurs optiques forment les fins de course de la tête et se connectent aux GPIO du Pi.

Gestion de la batterie

J'ai réutilisé un pack de cellules lithium commercial sortant 5 V. Après avoir retiré le chargeur intégré, j'ai monté les cellules, ajouté un réseau de LEDs de statut (quatre LEDs indiquant le niveau de charge), et intégré un circuit marche/arrêt. Les dispositifs à fort courant tournent directement sur le rail 5 V pour éviter la chute de tension.

Cœur électronique

Le Raspberry Pi Zero W, la carte PCA9685, et le contrôleur DRV8833 sont montés sur un adaptateur à l'intérieur de la coque. Un PCB personnalisé héberge le haut-parleur, les boutons utilisateur, et le circuit de gestion d'énergie.

Actionnement des pattes

La patte droite se lève grâce à un moteur HS-422 sans son driver. Un came et un interrupteur optique détectent la position basse de la patte. Le moteur et son entraînement sont alimentés depuis le rail 5 V.

Éclairage LED

Quatre LEDs (2 × Rouge, 1 × Vert, 1 × Bleu) récupérées sur une guirlande de Noël défectueuse ont été soudées sur une plaque d'essai et alignées avec les trous de montage pour une intégration facile.

Système audio

Un haut-parleur bon marché à pile avec amplificateur intégré (originellement alimenté par trois piles AAA) a été modifié et collé à l'intérieur de la coque. L'audio est routé via le Raspberry Pi Zero.

Interface utilisateur

Deux boutons-poussoirs sont montés sur un espaceur imprimé en 3D et connectés à une plaque d'essai pour une interface tactile propre.

Circuit de gestion d'énergie

Un bouton-poussoir à verrouillage alimente le Pi marche/arrêt. Le GPIO 4 du Pi surveille le bouton pour déclencher un arrêt propre. Hors tension, le PCA9685 et le DRV8833 sont désactivés ; ils sont activés une fois le logiciel démarré. Le DRV8833 contrôle les deux moteurs DC, le haut-parleur, et les interrupteurs optiques, tandis que le PCA9685 pilote le réseau de LEDs.

Ajout de l'audio au Pi Zero

Un circuit externe est ajouté au Pi Zero pour supporter la sortie audio, détaillé dans le schéma accompagnant.

Pile logicielle

Le contrôle est géré dans Node-RED avec les nœuds suivants :

• node-red-contrib-pca9685 – pilote la carte PWM PCA9685
• node-red-contrib-speakerpi – stream l'audio vers le haut-parleur
• node-red-dashboard – fournit une GUI web

Améliorations futures

• Ajouter un microphone pour la reconnaissance vocale
• Implémenter une fonction réveil
• Explorer d'autres possibilités créatives

Pièces et boîtiers personnalisés

Les designs détaillés pour supports de batterie, boîtiers de boutons, et boîtier Raspberry Pi sont disponibles dans les fichiers liés.

R2D2Pi – Votre entrée dans le monde du robotique amateur.