Un tutorial sencillo sobre cómo controlar el servo con el reconocimiento de voz de Raspberry Pi: deje que el dispositivo comprenda el habla humana

¿Alguna vez se ha encontrado con una situación así: ha trabajado tan duro para establecer unaservosistema de control, pero tienes que presionar botones manualmente o escribir en el teclado cada vez que lo controlas, ¿lo cual no es "inteligente" en absoluto? Quiero agregar algo de control de voz para que el dispositivo comprenda el habla humana, pero me preocupa que el umbral técnico sea demasiado alto y el código demasiado complicado, así que no sé por dónde empezar. De hecho, usar Raspberry Pi para agregar reconocimiento de voz alservoEs mucho más sencillo de lo que imaginamos y el coste no es elevado.

¿Dónde se puede controlar por voz?servo¿Se utilizará?

El mayor encanto de los servos controlados por voz es que convierte las "manos a la obra" en "palabras". Imagina que haces un bote de basura inteligente que abre automáticamente la tapa sin pisarlo ni agitar las manos; o creas un brazo robótico creativo que realiza acciones de agarre cuando dices "agarrar". Para la innovación de productos, esto puede darle a su trabajo un "alma" instantánea y una sensación plena de interactividad.

️ Uno de los escenarios más utilizados son los dispositivos domésticos inteligentes. Por ejemplo, si cierra una ventana automáticamente, puede acostarse en la cama en un día lluvioso y decirle "cierre la ventana", y la ventana se cerrará sola. ¿No es genial? El control por voz libera ambas manos y acerca estos trabajos de bricolaje a nuestros hábitos de uso diario.

️ Otra aplicación típica es la enseñanza interactiva y los modelos de visualización. Cuando los profesores o creadores están haciendo divulgación científica, pueden usar la voz para controlar una cámara robótica que puede girar su cabeza, o un radar simulado que puede cambiar de dirección según instrucciones. El efecto es definitivamente mucho más genial que simplemente usar un programa para hacer una demostración, y puede captar la atención de la audiencia de inmediato.

¿Cómo eligen los principiantes un modelo y un servo de Raspberry Pi?

Elegir el hardware adecuado es la mitad del éxito de su proyecto. En cuanto a Raspberry Pi, si eres principiante, te recomendamos encarecidamente Raspberry Pi 4B. Tiene suficiente rendimiento y hay muchos tutoriales online. Si solo quieres controlar uno o dos servos, la Raspberry Pi Zero 2W es suficiente, más pequeña y más económica. La clave es tener capacidad Wi-Fi, porque muchos servicios de reconocimiento de voz requieren una conexión a Internet.

️ La elección del servo depende de su uso específico. Los servos de juguete pequeños (como el SG90) tienen poca potencia pero son baratos y adecuados para modelos pequeños. Si desea fabricar un brazo robótico o necesita impulsar una carga determinada, debe elegir un servo de alto par con engranajes metálicos (por ejemplo). Recuerde verificar el voltaje de trabajo del servo. No lo conecte directamente a los 5V de la Raspberry Pi para consumir energía. Es fácil quemar el tablero. Lo mejor es utilizar una fuente de alimentación externa.

Cómo equipar Raspberry Pi con capacidades de reconocimiento de voz

Hay dos formas principales de instalar "oídos" y "cerebros" en una Raspberry Pi. Una es una solución local fuera de línea, que utiliza bibliotecas de código abierto como. La ventaja es que no cuesta dinero, no depende de Internet y tiene buena privacidad. Sin embargo, la precisión del reconocimiento es promedio, especialmente no amigable para el chino, y es adecuada para escenarios simples con muy pocas palabras de comando.

️ La otra es la solución API en la nube, que también es el método más común y con la mejor experiencia en la actualidad. Baidu, Alibaba, Tencent e iFlytek ofrecen interfaces de reconocimiento de voz gratuitas. La Raspberry Pi envía el sonido grabado a la nube y el servidor analiza el texto y lo devuelve. La tasa de reconocimiento es muy alta. Aunque requiere una conexión a Internet, el Wi-Fi ahora está en todas partes y este precio es completamente aceptable.

Cómo controlar el ángulo de rotación del servo con Raspberry Pi

El núcleo de control del mecanismo de dirección es PWM (modulación de ancho de pulso). Una solución sencilla es enviar una señal de pulso regular específica al mecanismo de dirección para indicarle en qué ángulo girar. La propia Raspberry Pi tiene pines PWM de hardware, pero es más conveniente utilizar bibliotecas de simulación de software, comoRPi.GPIOo más poderoso .

️ Durante una operación específica, primero debe determinar el ancho del pulso correspondiente al punto neutral del servo (generalmente 90 grados) y luego calcular el rango de ancho correspondiente a 0 grados y 180 grados. Por ejemplo, el servo recibe una señal cada 20 ms y el tiempo de alto nivel está entre 0,5 ms y 2,5 ms, correspondiente a 0 grados a 180 grados. En el código, calcula el ancho del pulso según el ángulo que desea girar y luego emite esta señal continuamente.

Cómo escribir código de la voz a la acción

La lógica del código central de todo el proceso es realmente muy clara, como una cadena de "dictado-traducción-ejecución". La Raspberry Pi primero usa el micrófono para grabar sus instrucciones, como "girar a la izquierda". Luego llame a la API de reconocimiento de voz para convertirlo en el texto "Gire a la izquierda". Luego el programa determina el texto. Si es "girar a la izquierda", llama a la función que controla el servo y establece el parámetro de ángulo en 30 grados.

️ Aquí tienes un pequeño truco. Para mejorar la tasa de reconocimiento, puede establecer una lista de palabras clave en el código, como["Abrir", "Cerrar", "Girar a la izquierda", "Girar a la derecha"]. Después de que el programa obtiene el texto de la nube, primero hace coincidir las palabras de esta lista. Si hay una coincidencia, realice la acción. Esto puede evitar que algún ruido irrelevante se reconozca erróneamente como instrucciones y hacer que su sistema sea más "obediente".

Cómo solucionar problemas que siempre ocurren durante la depuración

Definitivamente encontrarás varios obstáculos cuando lo hagas por primera vez, así que no entres en pánico. El problema más común es que el servo no gira. ¡Compruebe primero la fuente de alimentación! La corriente del servo es muy grande cuando se activa. Si la fuente de alimentación de la Raspberry Pi es insuficiente, el sistema se reiniciará. Asegúrese de utilizar una fuente de alimentación externa para alimentar el servo por separado y conecte el cable de tierra de la Raspberry Pi y el servo juntos. Un terreno común es muy importante.

️ Si el servo sigue temblando o gira en un ángulo extraño, generalmente es porque la señal PWM es inestable o el cálculo del ancho del pulso es incorrecto. Pruébalobiblioteca, su PWM es muy estable. Además el reconocimiento de voz no responde. Primero, confirme si el micrófono es reconocido en la Raspberry Pi. puedes usarOrdene grabar una pieza de audio y escucharla. Si lo revisas paso a paso, el problema siempre podrá solucionarse.

Después de leer tanto, ¿tienes ganas de probarlo? ¿Cuál es el mayor problema que encuentra al trabajar en un proyecto de mecanismo de dirección? ¿Es depuración de código o conexión de hardware? Bienvenido a compartir su experiencia en el área de comentarios, comuniquémonos juntos. Si este artículo te resulta útil, ¡no olvides darle me gusta y compartirlo con más amigos!