Hlasově řízená domácí automatizace pomocí Amazon Alexa na Raspberry Pi

Už jste někdy přemýšleli o reproduktoru, který lze ovládat hlasem !!! Co když můžeme ovládat naše domácí spotřebiče tímto způsobem a dělat tyto spotřebiče chytřejší? Hlasové asistenty se stávají populárnějšími, když směřujeme k éře systémů založených na AI a IoT. Slyšeli jste o Google Assistant, Apple Siri a Amazon Alexa . Jedná se o hlasové systémy AI založené na hlasu, které se od sebe navzájem liší, jsou jejich ekosystémy, a to je místo, kde Amazon Alexa vyniká nejvíce. Google, Apple a Amazon, všechny tyto společnosti již uvedly své inteligentní reproduktory, ale Amazon je jako první představil. Na trhu jsou k dispozici inteligentní reproduktory Amazon echo, Echo Dot Spot atd.

Amazon poskytuje API pro používání své velmi populární hlasové služby Alexa. Je to open source a je k dispozici na Githubu. Dále můžete nainstalovat nebo integrovat Alexa na vlastní zařízení, jako je Raspberry Pi, a získat v tomto zařízení plnou funkčnost Amazon Echo.

Pomocí hlasové služby Alexa můžeme přehrávat hudbu, získávat informace o počasí, rezervovat vstupenky a mnoho dalšího. Musíte se jen zeptat. V předchozím tutoriálu jsme ovládali Raspberry Pi GPIO pomocí Amazon Alexa. V tomto kurzu se podíváme, jak vytvořit hlasově řízený domácí automatizační systém pomocí Amazon Alexa a Raspberry Pi. Uvidíme, jak můžeme pomocí Raspberry Pi spustit hlasovou službu Alexa a ovládat žárovku.

Materiál:

Hardwarové požadavky:

1. Raspberry Pi 3 nebo Raspberry Pi 2 Model B a SD karta (8 GB nebo více)
2. Externí reproduktor s 3,5 mm AUX kabelem
3. Jakákoli webová kamera nebo mikrofon USB 2.0
4. Reléový modul
5. LED / AC žárovka

Poznámka: Webová kamera má vestavěný mikrofon, takže jej použijeme místo mikrofonu USB 2.0.

Softwarové aplikace a webové požadavky:

1. Zaregistrujte si účet u Alexa Voice Services
2. Zaregistrujte si účet na PubNub
3. Zaregistrujte si účet u IFTTT

Rovněž předpokládáme, že vaše Raspberry pi je již nastaveno na Raspbian OS a je připojeno k internetu. S těmito na místě pokračujeme v tutoriálu. Pokud jste v Raspberry Pi noví, projděte si nejprve Začínáme s Raspberry Pi.

Celý výukový program je hlavně rozdělen do 5 částí, které jsou následující:

1. Pokud nemáte monitor, musíme nastavit Raspberry Pi s SSH a VNC, také zkontrolovat připojení mikrofonu USB.
2. Nastavte si svého vývojáře na Amazonu a nainstalujte Alexa na Raspberry Pi
3. Nastavení PubNub a IFTTT pro domácí automatizaci Alexa
4. Hardwarové připojení
5. Pythonský kód pro domácí automatizaci Alexa Pi

Pojďme tedy začít !!

Část 1: Nastavení Raspberry Pi pomocí SSH a VNC

Nejprve připojíme Raspberry Pi k SSH a VNC. V tomto sledujte výukové programy na oficiálních webových stránkách Raspberry Pi, odkazy jsou uvedeny níže.

Pro SSH: SSh odkaz

Pro VNC: VNC odkaz

Pokud máte Monitor, můžete tento krok opustit a přejít přímo ke kroku 2, kterým je Nastavení hlasové služby Alexa (Avs). Před tím musíme zkontrolovat připojení mikrofonu.

Kontrola mikrofonu webové kamery pomocí Raspberry Pi:

1. Otevřete terminál Raspberry Pi a zadejte příkaz arecord -l. Zobrazí se hardwarová zařízení připojená k Raspberry Pi, jak je znázorněno níže:

Karta 1 je mikrofon vaší webové kamery, který budeme používat. Pokud se nezobrazí, může být vaše webová kamera vadná.

2. Nyní zkontrolujte, zda mikrofon funguje, spuštěním příkazu nahrávání zvuku jako:

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

3. Chcete-li přehrát nahraný zvuk, zadejte tento příkaz:

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

Pokud jste připojili Raspberry Pi k monitoru pomocí kabelu HDMI, je výchozí zvukový výstup přes reproduktor vašeho monitoru (pokud je v něm zabudovaný reproduktor). Chcete-li jej změnit na 3,5 mm, musíte zadat následující příkaz:

sudo raspi-config a přejděte na možnost Advance.

Ze seznamu vyberte Zvuk -> vyberte Síla 3,5 mm -> vyberte Ok a restartujte Raspberry Pi.

Nyní byste měli slyšet zvuk z 3,5 mm jacku.

POZNÁMKA: Pokud chcete zvýšit nebo snížit vstupní hlasitost mikrofonu, zadejte do terminálu alsamixer . Vyberte zvukovou kartu z terminálu stisknutím klávesy F6.

Stisknutím klávesy F4 změňte zisk Mic dB a nastavte jej, jak chcete.

Pokud máte mikrofon USB 2.0, postupujte při kontrole mikrofonu stejným způsobem. Zde jsme použili webovou kameru pro USB mikrofon.

Část 2: Nastavení účtu vývojáře Amazon a konfigurace služby Alexa Voice Services na Raspberry Pi:

Už jsme to podrobně vysvětlili v našem předchozím tutoriálu, kde jsme postavili inteligentní reproduktor Amazon Echo. Tady se zaměřujeme na ovládání domácích spotřebičů s Alexou, takže celý proces znovu nevysvětlujeme, takže si přečtěte předchozí článek a připravte si reproduktor s nainstalovanými hlasovými službami Alexa na vašem Raspberry pi.

Chcete-li Alexu otestovat, stačí ji probudit vyslovením jejího jména! Podívejte se na ukázkové video dané na konci tohoto tutoriálu.

Můžete se jí zeptat na teplotu ve vašem městě a zkontrolovat, zda funguje nebo ne.

Část 3: Nastavení PubNub a IFTTT pro domácí automatizaci Alexa Pi :

Pro vytváření systému domácí automatizace pomocí této Alexa Pi potřebujeme pomoc PubNub python SDK a IFTTT. Dáme příkazy IFTTT prostřednictvím Alexa a PubNub dává signál RPi, aby zapnul / vypnul světlo. Nejprve tedy nainstalujeme PubNub na Raspberry Pi.

Část 3-1: Instalace PubNub Python SDK:

PubNub poskytuje API pro zasílání zpráv k publikování / odběru jakékoli zprávy v jejich globální síti. Tady používáme IFTTT a Alexa k publikování zprávy na PubNub pro zapnutí / vypnutí relé. Tuto zprávu obdrží Raspberry Pi a Pi odpovídajícím způsobem zapne nebo vypne světlo. Postupujte podle následujících kroků k nastavení PubNub na Raspberry Pi:

1. Otevřete terminál na vašem RPi a spusťte následující příkaz pro instalaci SDK:

sudo pip install pubnub == 3.9.0

Nainstalujte pouze verzi 3.9.0, jiná verze nebude fungovat s pythonovým skriptem, který budeme spouštět poslední.

2. Nyní přejděte na PubNub a přihlaste se pomocí svých přihlašovacích údajů.

3. Získejte klíče pro publikování a odběr, které později použijeme.

Část 3-2: Nastavení IFTTT pro službu Amazon Alexa:

IFTTT je bezplatná webová služba, která uživatelům umožňuje vytvářet řetězce jednoduchých podmíněných příkazů zvaných „recepty“, které se spouštějí na základě změn v jiných webových službách, jako jsou Gmail, Facebook, Instagram a. IFTTT je zkratka „If This Then That“.

U tohoto projektu se IFTTT používá ke spouštění příkazů zapnutí / vypnutí světla na základě hlasového příkazu přijatého službou Alexa spuštěnou na RPi.

Při vytváření appletu postupujte takto:

Krok 1: - Přihlaste se do IFTTT pomocí svých přihlašovacích údajů nebo se zaregistrujte, pokud na něm nemáte účet.

Krok 2: - Na stránce Moje applety klikněte na Nový applet

Krok 3: - Klikněte na + toto

Krok 4: - Vyhledejte Amazon Alexa a klikněte na něj, přihlaste se pomocí podrobností účtu vývojáře Amazon.

Krok 5: - Vyberte spouštěč, řekněte konkrétní frázi

Krok 6: - Zadejte „ zapnout světlo“ jako frázi, klikněte na Vytvořit spouštěč.

Krok 7: - Klikněte na + to

Krok 8: - Vyhledejte Webhooky, klikněte na ně a vyberte Vytvořit webový požadavek

Krok 9: - Webhooks poskytuje požadavek REST WEB, použijte klíče Publish a Subscribe získané z PubNub a upravte následující adresu URL.

Odkaz

Krok 10: - Vložte upravenou adresu URL do textového pole URL.

Krok 11: - Nastavte metodu jako GET, Content jako application / json a klikněte na Uložit.

Krok 12: - Stejnými kroky vytvořte spouštěč pro „ zhasnutí světla “ a upravte adresu URL na následující.

Odkaz

Krok 13: - Nyní jsme připraveni se všemi webovými komponentami pro ukázku.

Část 4: Hardwarová připojení a obvodové schéma:

Pro tento projekt potřebujeme reléový modul a AC žárovku nebo jakoukoli jinou AC komponentu nebo můžete pro účely testování použít jednoduchou LED. Níže je schéma zapojení a hardwarová připojení k ovládání AC zařízení s Amazon Alexa.

Budeme používat GPIO18 v našem python skriptu, takže připojte relé k GPIO 18. Můžete to změnit v python skriptu.

Část 5: Pythonský kód pro ovládání světla:

Na konci tohoto kurzu najdete kompletní skript Pythonu.

Musíte upravit Pub a Sub klíč pomocí svých pubnub klíčů v kódu pythonu.

# Inicializujte klíče Pubnub pub_key = "****************************" sub_key = "*********** ************* "

Nyní spusťte skript

python alexaRpi.py

Nyní jsme všichni připraveni na ukázku. Než budete pokračovat, ujistěte se, že používáte všechny tři služby z části 1 (tři terminály).

Chcete-li zadat libovolný příkaz, musíte službu Alexa probudit voláním „Alexa“ pokaždé, když chcete odeslat příkaz. Uslyšíte pípnutí. Jakmile uslyšíte pípnutí, řekněte „ Alexa Trigger Zapněte světlo. „Vidíte, jak se světlo za chvíli rozsvítí. A pak, když řeknete „ Alexa Trigger Turn off the Light “, světlo by mělo zhasnout.

A je to…. Do skriptu pythonu můžete přidat více střídavých zařízení přidáním do dalších GPIO pinů RPi a můžete ovládat mnoho zařízení pomocí svého inteligentního domácího automatizačního systému.

Níže zkontrolujte kompletní kód a ukázkové video. Zde také zkontrolujte všechny naše projekty domácí automatizace.