Идея:
Пришла как-то идея сделать голосовое управление Arduino, но одного Arduino мало, т.к. для системы умного дома нужно еще и общение с компьютером и его системами.
Поиск решения:
BitVoicer
Натыкался на разного рода статьи с применением BitVoicer в связке с Arduino, но вся проблема в том, что BitVoicer работает только на Windows, а это не позволяет использовать систему на простых устройствах типа Rasberry Pi под управлением Unix.
Arduino Voice Recognition
Так же Arduino можно управлять голосом благодаря модулю распознавания голоса, но пока у меня нет срадств на его приобретение и есть ряд неудобств при использовании этого модуля: ограниченное количество команд, нудное обучение, для новых команд требуется перепрошивка модуля, что уже является минусом, если система отлажена и установлена.
Решение
Начал искать кросплатформенное решение, которое позволяло бы работать системе на множестве операционных систем. Нашлось такое: Speech to Text Library for Java/Processing. Комплекс реализован на базе языка Processing (Java) и Google Speach API о котом тут уже ранее писали. Данное решение позволяет отслеживать голос в реальном времени enableAutoRecord(), указывать лимит громкости enableAutoThreshold(), подключать внешние микрофоны getLineIn(), указывать язык распознавания setLanguage(String). Полный перечень возможностей и специфика есть на сайте разработчика: http://stt.getflourish.com. Для работы нам понадобиться Google Speech API Key. Как его получить описано тут: www.chromium.org/developers/how-tos/api-keys. Единственный негативный момент в том, что Google Speech позволяет обрабатывать лишь 50 запросов в сутки, но на практике проходят больше 500 запросов.
Для того, чтобы в дальнейшем было проще ориентироваться по тексту, я прикладываю все исходники, в которых уже прописаны голосовые команды, подключение к плате Arduino, скетч для платы Arduino, голосовое подтверждение фраз и все остальное, что сейчас уже есть и работает: исходники. После скачивание папку GoogleTTS помещаем в библиотеки Processing'a. Скетч для Arduino лежит в папке GoogleTTS/ArduinoSerial. Все писалось на Processing 3.0a4, доступный в пре-релизе на официальном сайте.
Реализация («Слушай мою команду!»):
С распознаванием определились. Теперь нужно отлавливать нужные нам команды и по ним принимать решения. За это отвечает секция:
void commands()
{
if (result.equals("arduino")) { // Ищем соответствие
// Выполняющая команда при получении соответсвия
}
else if (result.equals("сколько время")) {
// Выполняющая команда при получении соответсвия
}
}
Голосовой ответ
Теперь нам нужен инструмент, который будет нам отвечать человеческим голосом в случае найденного соответствия. В качестве инструмента реализации был выбран Google Translate, а вернее модуль, который конвертирует текст в голос. Текст оправляется запросом на сервер Google, преобразуется в звуковой файл и отправляется нам обратно в формате mp3. За это отвечает секция:
void googleTTS(String txt, String language) { // преобразование текста в звук происходит командой googleTTS("текст", "язык")
String u = "http://translate.google.com/translate_tts?tl=";
u = u + language + "&q=" + txt;
u = u.replace(" ", "%20");
try {
URL url = new URL(u);
try {
URLConnection connection = url.openConnection();
connection.setRequestProperty("User-Agent", "Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1; .NET CLR 1.0.3705; .NET CLR 1.1.4322; .NET CLR 1.2.30703)");
connection.connect();
InputStream is = connection.getInputStream();
File f = new File(sketchPath + "/" + txt + ".mp3");
OutputStream out = new FileOutputStream(f);
byte buf[] = new byte[1024];
int len;
while ((len = is.read(buf)) > 0) {
out.write(buf, 0, len);
}
out.close();
is.close();
println("File created: " + txt + ".mp3");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
} catch (MalformedURLException e) {
e.printStackTrace();
}
}
За обработку непосредственно текстовых фраз отвечает секция:
void voicer(String s) { // Выполняется командой voicer("текст")
println(s); // применяется для мониторинга текста
File f = new File(sketchPath + "/" + s + ".mp3"); // Проверка файла
// Если файл уже есть - проигрывть файл
if(f.exists()){
println("Файл уже есть! Проигрываю Файл!");
player = minim.loadFile(s + ".mp3");
player.play();
}
// Если файла еще нет - создаем его
else {
println("Файла еще нет! Создаю!");
googleTTS(s, "ru");
player = minim.loadFile(s + ".mp3");
player.play();
}
}
Пример реализации распознавания и голосового подтверждения:
void commands()
{
if (result.equals("компьютер")) { // Ищем соответствие
voicer("Слушаю"); // Получаем голосовое подтверждение
// Выполняющая команда при получении соответсвия
}
}
He is alive!
Processing + Arduino
Ну вот вроде и заработало, но чего-то не хватает. Теперь «подружим» это все с Arduino.
Инициализируем serial подключение в Processing для отправки данных на Arduino (для пользователей Mac и Unix):
String portName = Serial.list()[0];
myPort = new Serial(this, portName, 9600);
myPort.bufferUntil('n');
Для Windows пользователей:
String myPort = new Serial(this, "Ваш COM-порт", 9600);
myPort.bufferUntil('n');
И отправим туда команду при найденном голосовом соответствии:
void commands() {
if (result.equals("включи свет")) { // Если голосовая фраза распозналась как "включи свет", то выполняем запрос
myPort.write("High"); // Отправляет команду High в Serial подключение
voicer("Включаю свет"); // Голосовое подтверждение о выполнении команды
} else if (result.equals("выключи свет")) {
myPort.write("Low"); // Отправляет команду Low в Serial подключение
voicer("Выключаю свет"); // Подтверждение
// Выполняющая команда при получении соответсвия
}
}
Теперь займемся платой Arduino. Нам нужно слушать Serial порт и при нахождении команды из списка, выполнять требуемое действие согласно команде. Скетч очень прост:
int led = 13; // Пин светодиода на плате
void setup() {
Serial.begin(9600); // Инициализируем серийное подключение
pinMode(led, OUTPUT); // Пин светодиода передает данные
}
void loop() {
int i=0; // переменная для загона строки в буффер
char buffer[100]; // массив буфера для загона в него строки
if(Serial.available()){ // Ппроверяем серийный порт на наличие данных
delay(100);
//загоняем прочитанное в буфер
while( Serial.available() && i< 99) {
buffer[i++] = Serial.read();
}
//закрываем массив
buffer[i++]='';
String val = buffer;
if (val == "High") { // Если получили значение High
Serial.println("Led is On"); // Отправляем в Serial подтверждение получения
digitalWrite(led, HIGH); // Включаем светодиод
}
if (val == "Low") { // Если получили значение Low
Serial.println("Led is Off"); // Отправляем в Serial подтверждение получения
digitalWrite(led, LOW); // Выключаем светодиод
}
}
}
Все. Проверяем.
Проблемы и планы:
Т.к. я не занимался программирование до этого времени, я не до конца понимаю некоторые вещи в процессе отладки. Буду признателен, если кто-нибудь подскажет как решить проблемы из перечня ниже:
— Самая основная проблема — голосовая фраза не проговаривается целиком. Пропадают последние буквы. Хотя звуковой файл приходит с сервера Google в нормальном виде. Как я понимаю ситуацию: проблема аудио-плеера, но где именно пока не ясно.
— Уже писал, что у Google Speech API есть ограничение на 50 запросов в сутки, но по факту получается больше. В любом случае этого мало. Планирую прописать локальное распознавание главной команды и только после ее распознавания, остальной текст отправлять на обработку Google'у. Ищу решение.
— Думаю не помешает отправка команд на Ethernet-шилд Arduino, т.к. некоторые системы могут находиться на приличном расстоянии от главного компьютера и Serial подключение тут уже не подойдет. Займусь этим решение на днях, т.к. нет у меня в наличии роутера для подключения к нему Arduino с Ethernet-шилдом.
На этом собственно все! Прошу строго не судить за строки кода! Я только начал изучать этот плацдарм и буду крайне признателен, если вы меня ткнете носом в то, как делать не нужно и покажете как нужно. Так же буду рад, если к этому проекту подключатся другие заинтересованные лица — всегда открыт к общению!
Автор: Dangear
