LilyPad Arduino: come indossare la tecnologia

Lilypad Arduino main

Introduzione

LilyPad Arduino è un dei tanti microcontrollori della scuderia Arduino, ma a differenza dei ben più noti Arduino UNO, YUN e MEGA, questa piccola scheda ha caratteristiche molto peculiari che la rendono davvero unica. Infatti la scheda LilyPad può essere cucita su tessuto. Infatti con meno di 6 euro è possibile aggiungere tecnologia ai nostri indumenti, ma anche a borse, scarpe, diari, ecc.

328 ATMEGA328P  Lilypad Arduino

In questo articolo conosceremo in dettaglio questa scheda e poi vedremo alcuni esempi su come è stata applicata in alcuni interessantissimi progetti.

LilyPad arduino main board
Fig.1: La scheda LilyPad

La scheda

L’ideatrice di questa piccola e particolarissima scheda è Leah Buechley, con il patrocinio della Sparkfun Electronics che attualmente la distribuisce sul mercato insieme a tutta una serie di accessori.

Nonostante le sue piccole dimensioni, 5 cm di diametro e 0.8 mm di spessore, questa scheda circolare è provvista di 22 pins ( 14 pin I/O digitali pin, 6 pin I/O analogici, 2 per l’alimentazione). Questi pin sono distribuiti lungo il perimetro come i petali di un fiore e hanno una forma tale da permettere il contatto elettrico anche mediante cucitura.

Il cuore di questa piccola scheda è il microcontrollore ATmega328, o la versione avanzata in cui è presente il microcontrollore ATmega32U4 con porta USB. 

LilyPad USB ATmega32U4

La programmazione di Lilypad non differisce da quella di tutte le altre schede di Arduino, e quindi si può utilizzare senza alcun problema l’Arduino IDE (lo puoi scaricare da qui). Per connettere la scheda Lilypad al PC, se si dispone della scheda in versione USB (ATmega32U4 Board ) non c’è alcun problema, è sufficiente un cavetto USB con un terminale microUSB. Mentre se si ha a disposizione la versione classica della scheda (ATMega328 board) è necessario utilizzare un adattatore FTDI.

Sparkfun FTDI Basic Breakout 5V
Lilypad connection USB
Fig.3: connessione USB della scheda LilyPad con adattatore FTDI

Ecco il datasheet.

MicrocontrollerATmega168V or ATmega328V
Operating Voltage2.7-5.5 V
Input Voltage2.7-5.5 V
Digital I/O Pins14 (of which 6 provide PWM output)
Analog Input Pins6
DC Current per I/O Pin40 mA
Flash Memory16 KB (of which 2 KB used by bootloader)
SRAM1 KB
EEPROM512 bytes
Clock Speed8 MHz

Cucire un circuito

Oltre alla scheda Lilypad, la Sparkfun Electronics mette a disposizione tutta una serie di accessori che possono essere cuciti. Dato quindi il loro scopo, Lilypad e tutti i componenti accessori devono rispondere ad esigenze particolari: infatti sono dotati di una elevata flessibilità, ma non solo… Tutti i componenti, compresa la stessa scheda Lilypad possono essere lavati a mano!

Quindi pulsanti, sensori e LED possono essere cuciti su abbigliamenti in posizioni particolari, in modo da svolgere funzioni specifiche. Tutti questi elementi vengono cuciti attraverso fili conduttivi in modo da realizzare un circuito.

Filo conduttivo acciaio inossidabile 23m

Per esempio un pulsante cucibile su tessuto, una batteria per fornire l’alimentazione, una scheda per leggere i file audio MP3.

Lilypad button
LilyPad Coin Cell Battery Holder – Switched – 20mm
  LilyPad MP3

In Internet esiste un bellissimo tutorial che spiega in dettaglio come cucire un circuito integrando i vari elementi sopra un abito. Il tutoria è disponibile sul sito LilyPadarduino.org, un bellissimo sito specializzato per tutti gli amanti di questa fantastica scheda.

Lilypad - cucire un circuito 3
Fig.6: immagine presa dal tutorial su Lilypadarduino.org

Electronic Traces – Sensazioni visuali a passo di danza

A parer mio, una delle più belle applicazioni che sia stata creata con la scheda LilyPad è Electronic Traces. Questo progetto permette di creare pitture digitali attraverso il movimento delle ballerine.

LilyPad ballerina
Fig.7: I vari sensori e la scheda Lilypad montati sulla scarpa da ballerina

Grazie ad una serie di sensori di movimento e di pressioni cuciti sulle scarpette da danza, la scheda Lilypad permette di catturare i movimenti della ballerina trasformandoli in sensazioni visuali. I segnali raccolti dalla scheda Lilypad vengono inviati ad un apparecchio elettronico, come per esempio uno smart phone. Una applicazione poi, convertirà questi dati in visualizzazioni grafiche molto accattivanti.

E-traces traces
Fig.8: una delle tante possibili visualizzazioni configurabili dalla applicazione su smart phone.

Le immagini generate possono essere convertite anche in un filmato. Una possibile applicazione potrebbe essere quella di un ballerino che utilizza questi filmati allo scopo di analizzare i suoi movimenti e poi correggerli.

Ecco un bellissimo video:

Etraces circuit
Fig.9: Schema elettrico del circuito da cucire sulla scarpa da ballerina

Il circuito da realizzare, o meglio da cucire sulla scarpa è davvero molto semplice. Dalle fotografie disponibili sul sito (vedi Fig.7 e 9) è possibile vedere un accelerometro (Fig.10), che traccerà il movimento del piede. L’accelerometro in questione è lo SparkFun DEV-09267, o meglio una piccola scheda su cui è integrato un accelerometro a tre assi ADXL335 MEMS della AnalogDevice che fornisce un segnale analogico da 0 a 3V per ciascuno dei tre assi cartesiani X,Y e Z.

Accelerometro ADXL335 per Lilypad

Oltre all’accelerometro, alla scheda Lilypad sono collegati una serie di sensori di contatto che vengono cuciti sulla punta della scarpa, sul tallone e sulla pianta del piede. Questi sensori di forza segnaleranno i vari livelli di pressione a cui è sottoposta la scarpa durante il movimento del ballerino.

Lilypad scarpette force sensitive
Fig.11: i tre sensori di forza sulla scarpa della ballerina

Wireless Controlled Robotic Hand

Questo è il progetto proposto da un ragazzo italiano Gabriele Santin. Consiste in una mano artificiale controllata attraverso un guanto dotato di sensori di flessione totalmente wireless. Sul guanto è montata appunto la scheda LilyPad,

Lilypad Wireless controlled hand
FIg.12: l’immagine di presentazione del progetto

La possibilità di gestire in modalità wireless il controllo della mano artificiale è dovuta all’aggiunta di una scheda accessorio su cui si può montare un modulino Xbee.

Lilypad Xbee
Fig.12: La scheda accessorio su cui montare il modulo Xbee

Ecco lo schema che descrive il circuito montato sul guanto

Lilypad arduino hand circuit
Fig.13: Lo schema del circuito da montare o cucire sul guanto.

In Internet c’è un bellissimo articolo scritto dallo stesso Gabriele Santin che descrive come realizzare questo splendido progetto, vedi qui. Inoltre, ecco un filmato del progetto:

Conclusione

Spero che con questo articolo e con i due progetti di esempio vi abbia stimolato la voglia di creare un vostro progetto e di indossarlo! Ci vediamo al prossimo articolo. Ciao

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