Une boîte à coucou qui détecte l'expression "ah que coucou" grâce à un modèle de wake word, actionne un servomoteur pour faire sortir un œuf, et joue le son "coucou !".
Inspirée du running gag des Guignols de l'info où Johnny Hallyday présentait une boîte mystérieuse à PPDA.
- Un microphone écoute en permanence l'environnement sonore
- Quand la phrase "ah que coucou" est détectée, la boîte se déclenche
- Un œuf monte mécaniquement hors de la boîte via un pignon-crémaillère
- Le son "coucou !" est joué via un haut-parleur
- L'œuf redescend après quelques secondes
Le tout fonctionne de manière autonome sur un Raspberry Pi, sans connexion internet, avec une latence inférieure à 500ms.
| Composant | Usage |
|---|---|
| Raspberry Pi 5 | Plateforme principale |
| Servo TowerPro SG90 (GPIO13 PWM) | Actionne l'œuf |
| Micro INMP441 I2S | Capture audio |
| Ampli MAX98357A I2S | Sortie audio |
| Haut-parleur 4Ω 3W | Diffusion sonore |
| Boîte + œuf imprimés en 3D | Habillage et mécanisme |
| Breadboard 170pts | Partage bus I2S |
| Câbles Dupont F-F et M-F | Câblage |
Coût total du projet : 30-40 € (hors RPi 5 & imprimante 3D).
aquecoucou.py # Orchestrateur : détection -> servo -> son
wakeword.py # Module de détection openWakeWord
├── setup.sh # Installation complète RPi (apt, pip, config.txt, systemd)
├── deploy.sh # Déploiement vers le RPi (tar + ssh)
└── deploy/
└── aquecoucou.service # Unité systemd (démarrage automatique)
tests/ # Scripts de diagnostic
├── test_servo.py # Test servo SG90
├── test_audio.py # Test lecture WAV
├── test_wakeword.py # Test détection en temps réel (affichage scores)
└── test_mic.py # Diagnostic micro (analyse RMS, static noise)
wakeword/ # Pipeline d'entraînement
├── train_wakeword.py # Entraînement modèle openWakeWord
├── generate_tts.py # Génération voix synthétiques (Coqui TTS)
├── Containerfile # Container TTS
├── Containerfile.train # Container entraînement
└── output/ # Modèle ONNX entraîné
cad/ # CAO (OpenSCAD)
├── base.scad / .stl # Base de la boîte
├── box.scad / .stl # Murs de la boîte
├── pinion.scad / .stl # Pignon 40mm (axe SG90)
├── rack.scad / .stl # Crémaillère 110mm
├── egg.scad / .stl # Œuf
├── rail_bracket.scad / .stl # Rail + support servo
└── aquecoucou.3mf # Projet d'assemblage pour mon imprimante Bambu Labs
sounds/
└── boite_a_coucou.wav # Son "coucou !" (à fournir, voir sounds/README.md)
images/ # Photos et captures d'écran
Tout se branche sur le header GPIO 40 broches du Raspberry Pi 5. Les composants audio (micro + ampli) partagent le même bus I2S ; le servo est piloté en PWM matériel sur GPIO13.
Et la position physique des broches sur le header (pour ne pas se tromper au branchement) :
Le détail broche par broche (à cocher pendant le branchement) :
| Composant | Broche | Broche RPi |
|---|---|---|
| Servo SG90 | VCC | 5V (broche 2) |
| GND | GND (broche 14) | |
| Signal | GPIO13 / PWM (broche 33) | |
| Micro INMP441 (I2S) | VDD | 3.3V (broche 1) |
| GND | GND (broche 9) | |
| SCK (BCLK) | GPIO18 (broche 12), via breadboard | |
| WS (LRCLK) | GPIO19 (broche 35), via breadboard | |
| SD (DOUT) | GPIO20 (broche 38) | |
| Ampli MAX98357A (I2S) | Vin | 5V (broche 4) |
| GND | GND (broche 6) | |
| BCLK | GPIO18 (broche 12), via breadboard | |
| LRC | GPIO19 (broche 35), via breadboard | |
| DIN | GPIO21 (broche 40) | |
| SD | 3.3V (broche 17), pour activer la sortie | |
| Speaker + / - | Haut-parleur 4Ω 3W |
Si votre module INMP441 a une broche L/R, reliez-la à GND (canal gauche).
Le point important : les deux horloges I2S, BCLK (GPIO18) et LRCLK (GPIO19), doivent être reliées à la fois au micro et à l'ampli. Un câble Dupont ne se dédoublant pas, on passe par la breadboard pour répartir chacune de ces deux lignes vers les deux composants.
Les overlays nécessaires (googlevoicehat-soundcard pour l'I2S et pwm-2chan pour le servo) sont ajoutés dans /boot/firmware/config.txt par setup.sh.
Le servo ne fait qu'un mouvement semi-circulaire ; pour faire sortir l'œuf tout droit, un pignon fixé sur son axe entraîne une crémaillère, convertissant la rotation en translation verticale. Les pièces sont paramétriques en OpenSCAD (cad/pinion.scad, cad/rack.scad).
# Sur le Raspberry Pi, tout-en-un
./setup.shsetup.sh installe les dépendances système, crée le venv, installe les paquets Python, configure /boot/firmware/config.txt (désactive l'audio BCM, ajoute les overlays I2S et PWM), et installe le service systemd.
python aquecoucou.py [--device 0] [--threshold 0.3] [--cooldown 5] [--model chemin]Le service systemd démarre automatiquement au boot. Déployer une nouvelle version :
./deploy.sh pi@raspberrypi.localLe modèle de wake word "ah que coucou" est entraîné à partir de voix synthétiques générées par Coqui TTS (XTTS v2), avec augmentation audio et exemples négatifs.
En amont, chaque extrait sonore est transformé en mel-spectrogramme (représentation temps-fréquence) avant d'alimenter le modèle :
# Génération des voix TTS (nécessite GPU)
cd wakeword
podman build -f Containerfile -t aquecoucou-tts .
podman run --rm --device nvidia.com/gpu=all \
-v ./output:/app/output:z aquecoucou-tts
# Entraînement du modèle (GPU recommandé)
podman build -f Containerfile.train -t aquecoucou-train .
podman run --rm --device nvidia.com/gpu=all \
-v ./output:/app/output:z aquecoucou-trainNote : la génération TTS a besoin de voix de référence (fichiers WAV montés dans le conteneur via
generate_tts.py --references-dir). Celles utilisées ici sont des voix personnelles, non distribuées avec le projet : pour régénérer les données, fournissez les vôtres. Le modèle pré-entraîné (wakeword/output/ah_que_coucou.onnx) est de toute façon inclus et prêt à l'emploi.
Ce projet est né d'une idée transgénérationnelle père-fils. Le père, électronicien, devait s'occuper de la partie mécanique ; le fils (moi) de la partie logicielle. Un premier prototype fonctionnel a vu le jour en 2021 avec Snowboy, avant qu'un deuil dans la famille ne mette le projet en pause. Cinq ans plus tard, en 2026, le projet a été relancé avec les technologies actuelles : openWakeWord pour la détection, un RPi 5 comme cerveau, et une mécanique imprimée en 3D.
MPL 2.0