Un semplice tutorial sul controllo del servo con il riconoscimento vocale Raspberry Pi: lascia che il dispositivo comprenda il linguaggio umano

Hai mai incontrato uno scenario del genere: hai lavorato così duramente per creare unservosistema di controllo, ma devi premere manualmente i pulsanti o digitare sulla tastiera ogni volta che lo controlli, il che non è affatto "intelligente"? Vorrei aggiungere un po' di controllo vocale per far sì che il dispositivo comprenda il linguaggio umano, ma temo che la soglia tecnica sia troppo alta e il codice sia troppo complicato, quindi non so da dove cominciare. Infatti, utilizzando Raspberry Pi per aggiungere il riconoscimento vocale al fileservoè molto più semplice di quanto si immagini e il costo non è elevato.

Dove è possibile il controllo vocaleservoverrà utilizzato?

Il più grande fascino dei servi a comando vocale è che trasformano le "mani" in "parole". Immagina di creare un bidone della spazzatura intelligente che apra automaticamente il coperchio senza calpestarlo o agitare le mani; oppure crei un braccio robotico creativo che esegue azioni di presa quando dici "afferra". Per l'innovazione di prodotto, questo può dare al tuo lavoro un'"anima" istantanea e un pieno senso di interattività.

️ Uno degli scenari più comunemente utilizzati sono i gadget per la casa intelligente. Ad esempio, se chiudi automaticamente una finestra, puoi sdraiarti a letto in una giornata piovosa e dirle "chiudi la finestra" e la finestra si chiuderà da sola. Non è fantastico? Il controllo vocale libera entrambe le mani e rende questi lavori fai-da-te più vicini alle nostre abitudini di utilizzo quotidiano.

️ Un'altra applicazione tipica è l'insegnamento interattivo e la visualizzazione di modelli. Quando insegnanti o creatori stanno divulgando la scienza, possono usare la voce per controllare una telecamera robotica che può girare la testa, o un radar simulato che può cambiare direzione secondo le istruzioni. L'effetto è sicuramente molto più interessante rispetto al semplice utilizzo di un programma per dimostrare e può catturare immediatamente l'attenzione del pubblico.

Come fanno i principianti a scegliere un modello e un servo Raspberry Pi?

Scegliere l'hardware giusto è metà del successo del tuo progetto. Per quanto riguarda Raspberry Pi, se sei un principiante, Raspberry Pi 4B è altamente raccomandato. Ha prestazioni sufficienti e ci sono molti tutorial online. Se vuoi controllare solo uno o due servi, è sufficiente il Raspberry Pi Zero 2W, più piccolo ed economico. La chiave è avere la funzionalità Wi-Fi, perché molti servizi di riconoscimento vocale richiedono una connessione Internet.

️ La scelta del servo dipende dal tuo utilizzo specifico. I piccoli servi giocattolo (come l'SG90) hanno una bassa potenza ma sono economici e adatti a piccoli modelli. Se vuoi realizzare un braccio robotico o devi guidare un determinato carico, devi scegliere un servo a coppia elevata con ingranaggi in metallo (ad esempio). Ricordarsi di controllare la tensione di lavoro del servo. Non collegarlo direttamente ai 5 V del Raspberry Pi per assorbire energia. È facile bruciare il tabellone. È meglio utilizzare un alimentatore esterno.

Come dotare Raspberry Pi di funzionalità di riconoscimento vocale

Esistono due modi principali per installare "orecchie" e "cervello" su un Raspberry Pi. Una è una soluzione offline locale, che utilizza librerie open source come. Il vantaggio è che non costa denaro, non fa affidamento su Internet e ha una buona privacy. Tuttavia, la precisione del riconoscimento è nella media, soprattutto non amichevole per il cinese, ed è adatta a scenari semplici con pochissime parole di comando.

️ L'altra è la soluzione API cloud, che è anche il metodo più diffuso con la migliore esperienza al momento. Baidu, Alibaba, Tencent e iFlytek forniscono tutti interfacce di riconoscimento vocale gratuite. Il Raspberry Pi invia il suono registrato al cloud e il server analizza il testo e lo rimanda indietro. Il tasso di riconoscimento è molto alto. Sebbene richieda una connessione Internet, il Wi-Fi è ormai ovunque e questo prezzo è completamente accettabile.

Come controllare l'angolo di rotazione del servo con Raspberry Pi

Il nucleo di controllo della scatola dello sterzo è PWM (Modulazione di larghezza di impulso). Una soluzione semplice è inviare un segnale di impulso regolare e specifico allo sterzo per indicargli quale angolo girare. Lo stesso Raspberry Pi dispone di pin PWM hardware, ma è più conveniente utilizzare librerie di simulazione software, comeRPi.GPIOo più potente .

️ Durante l'operazione specifica, è necessario prima determinare l'ampiezza dell'impulso corrispondente al punto neutro del servo (solitamente 90 gradi), quindi calcolare l'intervallo di larghezza corrispondente a 0 gradi e 180 gradi. Ad esempio, il servo riceve un segnale ogni 20 ms e il tempo di alto livello è compreso tra 0,5 ms e 2,5 ms, corrispondente a 0 gradi a 180 gradi. Nel codice, si calcola l'ampiezza dell'impulso in base all'angolo che si desidera girare e quindi si emette continuamente questo segnale.

Come scrivere il codice dalla voce all'azione

La logica del codice di base dell'intero processo è in realtà molto chiara, proprio come una catena di "dettatura-traduzione-esecuzione". Il Raspberry Pi utilizza innanzitutto il microfono per registrare le tue istruzioni, come "girare a sinistra". Quindi richiama l'API di riconoscimento vocale per convertirlo nel testo "Gira a sinistra". Quindi il programma determina il testo. Se è "gira a sinistra", chiama la funzione che controlla il servo e imposta il parametro dell'angolo su 30 gradi.

️ Ecco un piccolo trucco. Per migliorare il tasso di riconoscimento, puoi impostare un elenco di parole chiave nel codice, come ad esempio["Apri", "Chiudi", "Gira a sinistra", "Gira a destra"]. Dopo che il programma ha ottenuto il testo dal cloud, abbina prima le parole in questo elenco. Se c'è una corrispondenza, esegui l'azione. Ciò può impedire che alcuni rumori irrilevanti vengano erroneamente riconosciuti come istruzioni e rendere il sistema più "obbediente".

Come risolvere i problemi che si verificano sempre durante il debug

Incontrerai sicuramente varie insidie ​​quando lo fai per la prima volta, quindi non farti prendere dal panico. Il problema più comune è che il servo non gira. Controlla prima l'alimentazione! La corrente del servo è molto elevata quando è attivato. Se l'alimentazione del Raspberry Pi è insufficiente, il sistema verrà riavviato. Assicurati di utilizzare un alimentatore esterno per alimentare il servo separatamente e collega insieme il filo di terra del Raspberry Pi e del servo. Un terreno comune è molto importante.

️ Se il servo continua a tremare o gira con un angolo strano, di solito è perché il segnale PWM è instabile o il calcolo dell'ampiezza dell'impulso non è corretto. Provalolibreria, il suo PWM è molto stabile. Inoltre, il riconoscimento vocale non risponde. Innanzitutto, verifica se il microfono viene riconosciuto sul Raspberry Pi. Puoi usareOrdina di registrare un brano audio e ascoltarlo. Se lo controlli passo dopo passo, il problema può sempre essere risolto.

Dopo aver letto così tanto, non vedi l'ora di provarlo? Qual è il problema più grande che incontri quando lavori su un progetto di sterzo? Si tratta di debug del codice o di connessione hardware? Benvenuto per condividere la tua esperienza nell'area commenti, comunichiamo insieme. Se trovi utile questo articolo, non dimenticare di mettere mi piace e condividerlo con più amici!