アマゾンアレクサ音声サービスを使用したラズベリーパイgpioコントロール

自分の声で操作できるスピーカーを考えたことはありますか!!!このように家電製品を制御し、これらの家電製品をよりスマートにできるとしたらどうでしょうか。AIおよびIoTベースのシステムの時代に向かっているため、音声アシスタントの人気が高まっています。 Googleアシスタント、Apple Siri、AmazonAlexa について聞いたことがあるでしょう。これらは、すべての音声ベースのAIシステムです、どのような相互にこれらが違うことは彼らの生態系であり、これはどこでアマゾンアレクサが最も傑出した。グーグル、アップル、アマゾン、これらすべての企業はすでにスマートスピーカーを発売しましたが、アマゾンは最初にスマートスピーカーを導入しました。アマゾンエコー、エコードットスポットなどは、市場で入手可能なスマートスピーカーです。

Amazonは、人気の高い音声サービスであるAlexaを使用するためのAPIを提供しています。オープンソースであり、Githubで入手できます。さらに、Raspberry PiなどのカスタムデバイスにAlexaをインストールまたは統合して、そのデバイスでAmazonEchoの全機能を利用できます。

Alexa音声サービスを使用すると、音楽の再生、天気に関する情報の取得、チケットの予約などを行うことができます。あなたがしなければならないのは「尋ねる」だけです。このチュートリアルでは、AlexaVoiceサービスを使用してRaspberryPiGPIOを制御してLEDを点灯させる方法を説明します。

必要な材料：

ハードウェア要件：

1. Raspberry Pi3またはRaspberryPi 2モデルBおよびSDカード（8GB以上）
2. 3.5mmAUXケーブル付き外部スピーカー
3. WebカメラまたはUSB2.0マイク
4. リレーモジュール
5. 導いた

注： ウェブカメラにはマイクが組み込まれているため、USB2.0マイクの代わりにこれを使用します。

ソフトウェアアプリとWeb要件：

1. Alexa VoiceServicesにアカウントを登録する
2. PubNubにアカウントを登録する
3. IFTTTにアカウントを登録する

また、RaspberrypiはすでにRaspbianOSでセットアップされており、インターネットに接続されていることを前提としています。これらを配置したら、チュートリアルを進めましょう。Raspberry Piを初めて使用する場合は、最初にRaspberrypiの使用を開始してください。

チュートリアル全体は、主に次の5つの部分に分かれています。

1. モニターがない場合は、SSHとVNCを使用してRaspberry Piをセットアップする必要があります。また、USBマイクの接続も確認してください。
2. Amazon開発者をセットアップし、RaspberryPiにAlexaをインストールします
3. Alexaホームオートメーション用のPubNubとIFTTTのセットアップ
4. ハードウェア接続
5. Alexa PiGPIOコントロールのPythonコード

単に音声でLEDを制御したい場合は、Bluetoothベースの音声制御LEDプロジェクトも確認してください。

パート1：SSHとVNCを使用したRaspberryPiのセットアップ

まず、RaspberryPiをSSHおよびVNCに接続します。Raspberry Piの公式Webサイトにあるこのチュートリアルに従うために、リンクを以下に示します。

SSHの場合：SShリンク

VNCの場合：VNCリンク

モニターをお持ちの場合は、このステップを終了して、Alexa Voice Service（Avs）のセットアップであるステップ2に直接進むことができます。その前に、マイクの接続を確認する必要があります。

Raspberry Piを使用したWebカメラマイクの確認：

1. Raspberry Piターミナルを開き、arecord-lコマンドを入力します。これにより、以下に示すように、RaspberryPiに接続されているハードウェアデバイスが表示されます。

カード1は、これから使用するWebカメラのマイクです。表示されない場合は、Webカメラに欠陥がある可能性があります。

2.次に、次のようにrecord audioコマンドを実行して、マイクが機能しているかどうかを確認します。

arecord /home/pi/Desktop/test.wav -D sysdefault：CARD = 1

3.録音したオーディオを再生するには、次のコマンドを入力します。

omxplayer -p -o local /home/pi/Desktop/test.wav

Raspberry PiをHDMIケーブルを使用してモニターに接続している場合、デフォルトでは、オーディオ出力はモニターのスピーカーを介して行われます（スピーカーが内蔵されている場合）。したがって、3.5mmに変更するには、次のコマンドを入力する必要があります。

sudo raspi-configを実行し、Advanceオプションに移動します。

リストから[オーディオ]を選択し、[Force 3.5mm]を選択し、[OK]を選択して、RaspberryPiを再起動します。

これで、3.5mmジャックから音が聞こえるはずです。

注：マイクの入力音声ラウドネスを増減する場合は、端末のタイプ アルサミキサー を使用します。F6を押して、端末からサウンドカードを選択します。

F4を押してマイクdBゲインを変更し、必要に応じて設定します。

USB 2.0マイクを使用している場合は、マイクを確認する手順は同じです。ここでは、USBマイクロフォンにWebカメラを使用しました。

パート2：Amazon開発者アカウントを設定し、RaspberryPiでAlexaVoiceサービスを構成します。

これについては、AmazonEchoスマートスピーカーを作成した前のチュートリアルですでに詳しく説明しました。ここでは 、Alexaを使用したRaspberry Pi GPIOの制御に重点を置いているため、プロセス全体を再度説明することはしません。前の記事を読んで、RaspberrypiにインストールされたAlexa音声サービスでスピーカーを準備してください。

Alexaをテストするには、名前を言って目を覚まします。チュートリアルの最後にあるデモビデオを確認してください。

あなたは彼女にあなたの街の気温について尋ねて、それが機能しているかどうかをチェックすることができます。

パート3：Alexa Piホームオートメーション用のPubNubとIFTTTのセットアップ：

以下のためにラズベリーパイGPIOを制御する 使用して、このアレクサパイを、我々は助けを必要とPubNubのpython SDKとIFTTTを。Alexaを介してIFTTTにコマンドを送信し、PubNubがRPiに信号を送信してLEDをオン/オフにします。したがって、最初にPubNubをRaspberryPiにインストールします。

パート3-1：PubNub Python SDKのインストール：

PubNubは、グローバルネットワーク上でメッセージをパブリッシュ/サブスクライブするためのメッセージングAPIを提供します。ここでは、IFTTTとAlexaを使用してPubNubにメッセージを公開し、Raspberry PiGPIOを低/高にします。このメッセージはRaspberryPiによって受信され、Piはそれに応じてLEDをオンまたはオフにします。以下の手順に従って、RaspberryPiでPubNubをセットアップします。

手順1： RPiでターミナルを開き、次のコマンドを実行してSDKをインストールします。

sudo pip install pubnub == 3.9.0

3.9.0バージョンのみをインストールします。他のバージョンは、最後に実行するPythonスクリプトでは機能しません。

ステップ2：次に、PubNubに移動 し、資格情報を使用してサインインします。

ステップ3： 。後で使用する パブリッシュキーとサブスクライブキー を取得します。

パート3-2：Amazon Alexaサービス用のIFTTTのセットアップ：

IFTTT は無料のウェブベースのサービスで、ユーザーは「レシピ」と呼ばれる単純な条件付きステートメントのチェーンを作成できます。これは、Gmail、Facebook、Instagramなどの他のウェブサービスへの変更に基づいてトリガーされます。 IFTTT は、「If ThisThenThat」の略語です。

このプロジェクトでは、IFTTTを使用して、 RPiで実行されているAlexaサービスが受信した音声コマンドに基づいてRaspberry PiGPIOをLOW / HIGHにします。

アプレットを作成するには、次の手順に従います。

ステップ1：-資格情報を使用してIFTTTにログインするか、アカウントを持っていない場合は サインアップ します。

ステップ2：- [マイアプレット]で、[新しいアプレット]をクリックします

ステップ3：- +これをクリックします

ステップ4： -Amazon Alexaを検索してクリックし、Amazon開発者アカウントの詳細を使用してサインインします。

ステップ5：- トリガーを選択し 、特定のフレーズを言います

ステップ6：- フレーズとして 「ライトをオンに する 」を入力し 、[トリガーの作成]をクリックし ます。

ステップ7：- + thatをクリックします

ステップ8： -Webhookを検索し、 それをクリックし て 、[Make a WebRequest ]を選択 します。

ステップ9： -WebhooksはREST WEBリクエストを提供し、PubNubから取得したパブリッシュキーとサブスクライブキーを使用して、次のURLを変更します。

http://pubsub.pubnub.com//publish/pub_key/sub_key/0/alexaTrigger/0/ {"requester"： "Alexa"、 "trigger"： "light"、 "status"：1}

手順10：- 変更したURLを[URL]テキストボックスに貼り付けます。

ステップ11：- メソッドをGET、コンテンツをapplication / jsonに設定し、[保存]をクリックし ます。

手順12：- 同じ手順に従って、「 ライトをオフにする 」のトリガーを作成し、URLを次のように変更します。

pubsub.pubnub.com//publish/pub_key/sub_key/0/alexaTrigger/0/ {"requester"： "Alexa"、 "trigger"： "light"、 "status"：0

ステップ13：-これ で、デモ用のすべてのWebコンポーネントの準備が整いました。

パート4：ハードウェア接続と回路図：

このプロジェクトでは、テスト用のシンプルなLEDが必要です。以下は、AmazonAlexaでRaspberryPiGPIOを制御するための回路図とハードウェア接続です。

PythonスクリプトでGPIO18を使用するので、LED18をリレー接続します。これはPythonスクリプトで変更できます。

パート5：LEDを制御するためのPythonコード：

このチュートリアルの最後にある完全なPythonスクリプトを見つけてください。

Pythonコードのpubnubキーを使用してPubキーとSubキーを編集する必要があります。

#パブキーを初期化します pub_key = "***************************" sub_key = "*********** ************* "

スクリプトを実行します

python alexaRpi.py

これでデモの準備が整いました。続行する前に、パート1の3つのサービスすべて（3つの端末）を実行していることを確認してください。

コマンドを送信するには、コマンドを送信するたびに「Alexa」を呼び出してAlexaサービスをウェイクアップする必要があります。ビープ音が鳴ります。ビープ音が聞こえたら、「 Alexa Trigger Turn ontheLight。 」一瞬でライトが点灯するのがわかります。そして、「 Alexa Trigger Turn off the Light 」と言うと 、ライト がオフになります。

それでおしまい…。さらにリレーを追加してACアプライアンスを制御できます。さらに、RaspberrypiのリレーとGPIOピンを追加して多くのアプライアンスを制御することもできます。

以下の完全なコードとデモンストレーションビデオを確認してください。また、ここですべてのホームオートメーションプロジェクトを確認してください。