VoiceLantern - a lanterna controlada por voz !: 6 etapas

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-13 06:58

O conjunto de microfones miniDSP UMA-8, com detecção de direção integrada, cancelamento de eco e redução de ruído, tem uma ampla variedade de aplicações. Neste instrutível, vamos percorrer seu uso com o serviço Speech-to-Text do IBM Watson para controlar uma lanterna LED.

Por que usar o UMA-8?

Qualquer aparelho controlado por voz requer um microfone para capturar áudio e pode-se dizer que você pode usar um microfone aleatório de 2 dólares. Isso é bom se você estiver sentado em frente ao computador, diretamente em frente ao microfone, mas para o "campo distante", o controle mãos-livres é necessário um microfone mais sofisticado. O UMA-8 tem:

• A formação de feixes em uma série de 7 microfones para melhorar a detecção de voz e eliminar ruídos estranhos.
• Cancelamento de eco e redução de ruído para reduzir os efeitos de sons não vocais (como música tocando) e ruído (tráfego, ruídos de cozinha, etc.).

O UMA-8 é "plug and play" - você não precisa configurar nada para fazê-lo funcionar com RPi. Se desejar, no entanto, você pode usar o plug-in miniDSP para ajustar os parâmetros de processamento do conjunto de microfones (recomendado apenas para usuários avançados!)

Etapa 1: O que você precisa

O que você precisa TER

• 1 x Raspberry Pi 2 ou 3 junto com uma fonte de alimentação USB para o seu Pi
• 1 x teclado
• 1 x display HDMI
• Uma conexão de internet

• 1 x pequena lanterna LED (~ $ 10)

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• Alguns cabos de ligação fêmea-fêmea (~ $ 3)

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• 1 x 2n2222 Transistor NPN (~ $ 3)

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• 1 x ferro de solda (com solda e termorretrátil) para conectar os fios

• 1 x matriz de microfone USB miniDSP UMA-8

  Compre diretamente do site do MiniDSP

• Uma conta IBM BlueMix (consulte os detalhes abaixo para registro)

O que você precisa saber

• Alguma experiência básica com a plataforma Raspberry Pi
• Algumas habilidades básicas do Bash (cd, ls, etc.)
• Habilidades básicas de editor de texto Nano (abrir e salvar)
• Uma mente ávida, pronta para aprender a fazer uma lanterna controlada por voz!

Etapa 2: conectando tudo

Primeiro, vamos conectar nossa engenhoca! Pegue seu Raspberry Pi e conecte o teclado e o monitor HDMI.

Agora precisamos desmontar a lanterna para revelar seus fios de alimentação. Como você pode ver, após remover os 4 parafusos da base de fixação da bateria, temos acesso aos fios VERMELHO (5v) e AZUL (GND). Para ligar ou desligar a lanterna, tudo o que precisamos fazer é enviar 5v por esses fios!

Estaremos usando um transistor que envia essa tensão e liga e desliga a lanterna. Por que não basta conectar a entrada da lâmpada direto no RPi, você pergunta? Bem, isso ocorre porque os pinos de controle do RPi (também chamados de "GPIOs") são incapazes de produzir a energia de que precisaremos para iluminar a lanterna. O transistor funciona de maneira semelhante a um relé, como uma chave eletrônica que passa a corrente por ele quando uma tensão é aplicada.

Vamos alternar o pino que está conectado ao fio roxo ALTO e BAIXO para controlar o transistor que, por sua vez, enviará os 5v para a lanterna. O transistor deve ser conectado para cruzar o fio AZUL (GND) para funcionar corretamente.

Preste muita atenção aos diagramas e imagens abaixo ao instalar a lanterna.

Soldamos os conectores fêmeas aos fios da lanterna para facilitar a conexão. Se você nunca soldou antes, dê uma olhada neste manual que dá uma boa explicação.

Finalmente, você precisará conectar a alimentação e o miniDSP UMA-8 USB Microphone Array, basta conectá-lo a uma porta USB! Isso é tudo, pois o UMA-8 é plug & play com RPi.

Etapa 3: Preparando o Pi

Antes de ligar o Pi, você precisará baixar o Raspbian Stretch LITE da Raspberry Pi Foundation. Certifique-se de obter a versão LITE que não inclui um desktop. Grave a imagem baixada em um cartão micro-SD. Conecte o cartão micro-SD ao Pi e ligue a alimentação. Você verá que seu monitor ou TV exibirá um prompt de login.

Para fazer login, use os detalhes de login padrão do Raspberry Pi.

Nome de usuário: piPassword: framboesa

Se você tiver uma conexão de Internet Ethernet (com fio) disponível, está tudo pronto. Caso contrário, você precisará configurar o Wifi. Siga este guia para configurar o Wifi em seu Pi.

Baixando e instalando o NodeJS

Primeiro, instale o NodeJS usando o gerenciador de pacotes. Aqui está um guia prático que explica os comandos atuais necessários. No momento em que este artigo foi escrito, estes são os comandos que usei:

curl -sL https://deb.nodesource.com/setup_8.x | sudo -E bash -sudo apt-get install -y nodejs

Em seguida, precisamos instalar o aplicativo que o NodeJS executará para permitir que nossa lanterna ouça (via UMA-8) e controle a lâmpada (via cabeçalhos GPIO). Primeiro baixe o repositório que contém o código: (obtenha o copiando a URL do arquivo zip anexado a esta etapa)

wget https://cdn.instructables.com/ORIG/FBU/XWAG/J86HJLO9/FBUXWAGJ86HJLO9.zipunzip voice-light.zipcd voice-light

Agora, vamos instalar todos os bits e bobs extras que esse aplicativo requer para ser executado:

npm install

Assim que a instalação for concluída, você estará pronto para pular para o IBM Watson.

Etapa 4: Configurando o IBM Watson

Agora que nossa lanterna está toda ligada, podemos começar a trabalhar no reconhecimento de voz! Se ainda não o fez, inscreva-se no IBM BlueMix. Depois de fazer login, navegue até o painel de serviços BlueMix.

Clique no grande botão “Criar serviço Watson” no meio da tela. Veja a imagem 1.

A seguir, você verá um catálogo de todos os serviços que o IBM BlueMix tem a oferecer. Vamos pular para a seção "Watson" na barra lateral. Veja a imagem 2.

Agora precisamos adicionar o serviço “Speech-to-Text”. Isso nos permitirá enviar um fluxo de áudio de fala para o WATSON e fazer com que ele transmita o texto (convertido do áudio de entrada). Veja a imagem 3.

Para fazer isso, clique no bloco (destacado em vermelho acima). Assim que a página for carregada, podemos deixar as configurações padrão e escolher o botão “Criar” no canto inferior esquerdo. Veja a imagem 4.

Por último, precisamos obter as “credenciais de serviço”. Esses detalhes são usados por nosso aplicativo para se conectar ao Watson. Veja a imagem 5.

Clique no botão “Exibir credenciais” para expandir o bloco e, em seguida, copie as linhas que contêm o “nome de usuário” e a “senha” em um documento de texto em seu computador. Iremos precisar deles mais tarde, portanto, certifique-se de que estejam claramente identificados como "WATSON Creds" ou algo semelhante. Veja a imagem 6.

Etapa 5: adicionar nossas credenciais WATSON ao aplicativo

Agora que concluímos o processo de recuperação de nossas credenciais do Watson, precisamos permitir que nossa lanterna saiba como efetuar login no Watson. Volte para a frente de seu Pi e verifique se você está no diretório de luz de voz que contém o aplicativo. Precisamos editar o arquivo “settings.js” para incluir esses detalhes. Abra o arquivo com este comando:

nano settings.js

Agora, substitua cada uma das configurações descritas neste arquivo pelas configurações que você registrou anteriormente.

Etapa 6: executando nossa lanterna controlada por voz

Assim que seu aplicativo estiver configurado, ele estará pronto para ser executado!

Para acender a lanterna, diga “Haja luz!”, Para desligá-la diga “Haja escuridão!”. Fique de olho na saída do console do Raspberry Pi para ver como WATSON está interpretando o que você está dizendo.

sudo node app.js