[RPi] AlexaPi สั่งงานด้วยเสียงง่ายๆด้วย Raspberry Pi

บทความนี้เราจะมาลองทำ AlexaPi ตามที่คุณ Sam Machin พัฒนาเอาไว้ โดยเดิมที่ Alexa app ทำงานบนบอร์ด CHIP ซึ่งพัฒนาด้วย Python จากนั้นก็มีการปรับมาให้ Raspberry Pi ด้วยครับ ซึ่งถือว่าทำให้เรา ได้เล่น Alexa ได้ง่ายขึ้นมาก ๆ ครับ

ใครที่แค่อยากลองเล่นเฉย ๆ ผมแนะนำเจ้า Echosim.io ครับ เป็นเว็บแอพพลิเคชั่น ลองเล่น ลองคุย ลองถามน้อง Alexa ได้เลย ไม่ต้องติดตั้งอะไรเลยครับ

Amazon Echo คืออะไร ?

ลองดูวีดีโอแนะนำก่อนดีกว่าครับ เพื่อความเข้าใจตรงกัน

สรุปมันก็คือ Hardware ของน้อง Alexa ของเรานั้นเองครับ โดย Alexa มีบริการที่เรียกว่า Alexa Voice Service (AVS) เป็นซอฟแวร์ที่เราสามารถนำมาพัฒนาต่อยอดได้ครับ … ในเมื่อ Amazon Echo ไม่ส่งมาที่ไทย เราก็ต้องทำเองสิครับ ลุย !

แล้วมันทำอะไรได้บ้าง ?

Amazon Echo ไม่ร้องรับการทำงานในประเทศไทยนะครับ (ณ ปัจจุบันคือแค่ USA ประเทศเดียวครับ)

• สั่งงานด้วยเสียง (voice-control)
• เล่นเพลงจาก Prime Music, Spoify, Pandora, iHeartRadio, TuneIn และอื่นๆ
• ตอบคำถามได้ครับ อ่านหนังสือ ข่าว สภาพอากาศ สภาพจราจร ผลการแข่งขันกีฬา และอื่นๆ
• สั่งการพวกระบบ Smart Home ต่างๆได้ครับ ทั้ง ไฟ สวิตท์ thermostat (เช่น WeMo, Philips Hue, Samsung SmartThings, Wink, Insteon, Nest, และ ecobee)
• เรียก Uber หรือ สั่ง Domino Pizza ก็ได้ครับ

มาสร้าง AlexaPi กันเลย !

สิ่งที่ต้องเตรียมพร้อม

• 1 x Raspberry Pi 3 (หรือรุ่นอื่นๆ)
• 1 x Micro SD Card + Jessie OS
• 1 x Internet (ใช้สาย LAN หรือ WiFi ก็ได้ครับ)
• 1 x USB Microphone (ในตัวอย่างผมใช้ไมโครโฟนผ่าน Webcam อีกทีนะครับ)
• 1 x ปุ่มกด (กดติด ปล่อยดับ)
• 1 x LED สีแดง (หรือสีอะไรก็ได้ครับ)
• 1 x LED สีเหลือง (หรือสีอะไรก็ได้ครับ)
• 2 x R 330 Ohm
• 1 x R 10k Ohm
• 1 x โปรโตบอร์ด
• สายจั๊มแบบตัวผู้-ตัวเมีย (M/F)
• สายจั๊มแบบตัวผู้-ตัวผู้ (M/M)

1. เตรียมความพร้อม Raspberry Pi

• ติดตั้ง Jessie OS ก่อนนะครับ ดังลิงค์ต่อไปนี้เลยครับ > http://www.sathittham.com/raspberry-pi/rpi-ep-2/
• ทำการ Update และ Upgrade ระบบปฎิบัติการด้วยคำสั่ง

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade

• ให้ทำการต่อวงจร ปุ่ม และ LED เข้ากับขา GPIO ดังต่อไปนี้ครับ (*ควร Shutdown ก่อนเสียบสายไฟนะครับ)
• LED สีแดงต่อกับ GPIO 24
• LED สีเหลืองต่อกับ GPIO 25
• ปุ่ม (Pull-up) ต่อกับ GPIO 18

ต่อวงจรตามรูปนี้นะครับ

Raspberry Pi GPIO Pin (จาก Element14)

ต่อปุ่มกดและ LED

• ต่อลำโพงเข้ากับแจ๊ค Audio 3.5mm
• ต่อกล้อง Webcam เข้ากับ USB port ครับ
• ใช้ LAN ก็เสียบ LAN ครับ, ถ้าใช้ WiFi ก็ได้เช่นกันครับ

ต่อวงจรกับอุปกรณ์ได้ประมาณนี้ครับ

2. สมัคร Alexa Voice Service

• หากใครยังไม่ได้เป็น Amazon Developer ก็ไปสมัครได้ที่ลิงค์นี้ครับ (ฟรี) >> https://developer.amazon.com/login.html ใครสมัครแล้วก็ Login เข้าใช้างานเลยครับ

• เลือก ALEXA ที่เมนูบาร์ด้านบนครับ

• จากนั้นเลือก Alexa Voice Service โดยกดที่ Get Started > ได้เลยครับ

• เข้ามาแล้ว ที่ปุ่ม Register a Product Type ให้เลือก Device ครับ

• กรอกข้อมูลดังต่อไปนี้ครับ
• ที่เมนู Device Type Info
• Device Type ID: my_device
• Display Name: My Device
• กด Next ได้เลยครับ

• ที่เมนู Security Profile
• คลิ๊กที่ Security Profile dropdown แล้วเลือก “Create a new profile”

• ที่แถบเมนู General
• Security Profile Name: Alexa Voice Service Sample App Security Profile
• Security Profile Description: Alexa Voice Service Sample App Security Profile Description
• กด Next ได้เลยครับ

• จากนั้นระบบจะสร้าง Client ID และ Client Secret มาให้ครับ ดังตัวอย่างด้านล่าง

• ที่แถบเมนู Web Settings
• ที่ช่อง Security Profile ให้เลือก Security profile ที่เราทำการสร้างไว้ แล้วกดปุ่ม “Edit”

• ที่ช่อง Allowed Origins: คลิ๊ก “Add Another”แล้วพิมพ์ข้อความดังต่อไปนี้ครับ
• http://localhost:5000
• http://[IP ของ Raspberry Pi เรา]:5000 เช่น http://192.168.1.110:5000
• ที่ช่อง Allowed Return URLs: คลิ๊ก “Add Another”แล้วพิมพ์ข้อความดังต่อไปนี้ครับ
• http://localhost:5000/code
• http://[IP ของ Raspberry Pi เรา]:5000/code เช่น http://192.168.1.110:5000/code
• กด Next ได้เลยครับ

• ที่แถบเมนู Device Details
• Image: รูปที่จะมาเป็น Avatar ครับ อะไรก็ได้ครับ รองอัพโหลดดูก็ได้ครับ
• Category: เลือก Other
• Description: พิมพ์คำอธิบาย เช่น MyAlexaPi
• What is your expected timeline for commercialization?: คาดว่าจะทำขายอีกนานไหม๊ ? เลือกตอบ Longer than 4 months / TBD ไปครัช
• How many devices are you planning to commercialize?: จะทำขายกี่อัน ? ก็ตอบ 0 หรือ 1 ก็แล้วแต่ครับ
• กด Next

• ที่แถบเมนู Amazon Music
• Enable Amazon Music?: ตอบ No ครับ เพราะยังไงบ้านเราก็ใช้งานไม่ได้อยู่แล้ว
• กดปุ่ม Submit เป็นอันเสร็จครับ

3. ติดตั้ง AlexaPi ลง Raspberry Pi

มาที่ Raspberry Pi ของเราครับ ให้ทำการล๊อคอินเข้ามาก่อนครับ

ตั้งรหัส root

• ด้วยการพิมพ์คำสั่ง

sudo passwd root

• แล้วก็พิมพ์รหัสไป 2 ครั้งครับ

เข้าสู่ root

• พิมพ์คำสั่ง

su

• พิมพ์รหัสผ่านที่เพิ่มตั้งเมื่อสักครู่

ติดตั้ง git

• พิมพ์คำสั่ง

apt-get install git

ติดตั้ง mpg123

• พิมพ์คำสั่ง

apt-get install mpg123

เข้าไปไดเร็ททรอรี่ root

• พิมพ์คำสั่ง

cd /root

ดาวโหลด AlexaPi

• พิมพ์คำสั่ง

git clone https://github.com/sammachin/AlexaPi.git

• รอดาวโหลดจนเสร็จครับ
• พิมพ์คำสั่ง

cd /root/AlexaPi

ติดตั้ง AlexaPi

• พิมพ์คำสั่ง

./setup.sh

• หากมีการถามให้ติดตั้งโปรแกรมที่เกี่ยวข้อง ให้กด y ไปครับ
• โดยในขั้นตอนนี้จะมีการอัพเดทระบบด้วย

• เมื่อติดตั้งเสร็จ สคิปจะหยุดเพื่อถามหารายละเอียดของ AVS ครับ
• ซึ่งรายละเอียดทั้งหมดจะอยู่ในหน้า Amazon Developer Account > Alexa > Alexa Voice Service > my_device ที่เราเคยกรอกไว้ ดังข้อ 2 ครับ

• ใส่ Device Type ID แล้วกด Enter

• ใส่ Security Profile Description แล้วกด Enter

• ใส่ Security Profile ID แล้วกด Enter

• ใส่ Security Client ID แล้วกด Enter

• ใส่ Security Client Secret แล้วกด Enter

• เมื่อกรอกเสร็จให้เข้ามาที่หน้าเว็บบราวเซอร์ โดยพิมพ์
• http://[IP ของ Raspberry Pi เรา]:5000 เช่น http://192.168.1.110:5000
• ระบบจะ redirect มาให้เราเข้า account ของ Amazon Developer ครับ

• ให้เรากดยอมรับเงื่อนไขการใช้งาน AVS ครับ
• กด Okay

• ถ้าสำเร็จ จะขึ้น Success ! และแสดง token ครับ

• จากนั้นก็ Reboot เพื่อเริ่มใช้งานได้เลยครับ
• พิมพ์คำสั่ง

sudo reboot

4. ทดลองใช้งาน AlexaPi

• เมื่อรีบูทระบบมา AlexaPi จะทำงานอัตโนมัติครับ โดยเราจะได้ยินคำว่า “Hello”
• อยากทราบอะไร ให้กดปุ่มค้างไว้ครับ แล้วต้องเริ่มคำพูดว่า “Alexa,…”
• ตัวอย่างคำถามง่ายๆ
• “Alexa what time is it?”
• “Alexa, what’s the date?”
• “Alexa, what’s the weather like?”
• ตัวอย่างคำถามฮ่าๆ
• “Alexa, I am your father.”
• “Alexa, use the force.”
• ลองดูคำถามอื่นๆ ได้ >>ที่นี่<< ครับ
• สถานะของไฟ LED
• LED สีแดง (ที่ต่อกับ GPIO 24) จะติดเมื่อเรากดปุ่ม และพูดคำสั่ง
• LED สีแดง และ LED สีเหลือง (ที่ต่อกับ GPIO 25) จะติดพร้อมกัน เมื่อคำถามกำลังโพสไปที่ AVS และรอคำตอบ
• LED สีเหลือง จะติดเมื่อคำถามกำลังตอบ
• LED สีแดง จะกะพริบ 3 ครั้ง ถ้าเกิด error
• ตัวอย่างการทำงานครับ

ปล. มันตอบสนองช้า เพราะว่าเน็ตผมช้านะครับ

สรุป

สำหรับ Version นี้ ก็ยังมีหลายประเด็นให้พิจารณาครับ

• ใครที่อยากลองคุยเล่นๆกับ Alexa แนะนำเว็บ Echosim.io
• คำตอบจะช้าหรือเร็วอยู่ที่ Internet ครับ
• พูดภาษาอังกฤษสำเนียงไทยๆ ก็พออยู่ฟังออกอยู่ครับ
• ต้องกดปุ่ม(ค้างไว้) ก่อนพูดทุกครั้ง เพื่อเป็นการบอกว่าเราจะสั่งงานละนะ
• ต้องพูดคำว่า “Alexa,…” ก่อนออกคำสั่งทุกครั้ง (ไม่งั้นมันจะ Error)
• ยังไม่เสถียร มีค้าง มีเด้ง มี Error อยู่ครับ…รีสตาร์ทระบบก็หายครับ
• ฟีเจอร์พวก เวลา สถานที่ สภาพอากาศ ใช้ตรงๆ ไม่ได้ ต้องระบุสถานที่ไปด้วย เช่น What time is it in Bangkok ?
• ผมลองกับ IFTTT ไม่สำเร็จครับ (ใครทำได้มาแชร์กันบ้างนะครับ..)
• ยังไม่ได้ลองกับระบบอื่นๆ เช่น ระบบ Smart Home, Smart Plug

แนวทางการแก้ปัญหา

• ไม่รู้ว่า usb webcam/mic ทำงานได้ไหม?
• เช็คก่อนว่า Raspberry Pi เรามองเห็น usb webcam/mic ไหม

lsusb

• ถ้ามีชื่ออุปกรณ์ของเรา ก็พร้อมลุยต่อครับ
• ตรวจสอบความดังของเสียงในการอัด

alsamixer

• กดปุ่ม F6 เพื่อเลือก usb webcam/mic ของเรา
• ใช้ปุ่มลูกศรขึ้น-ลง เพื่อเพิ่มลดเสียง
• เช็คอีกทีว่าอุปกรณ์ของเราพร้อมที่จะทำการอัดเสียงไหม

arecord -l

• ถ้ามีชื่ออุปกรณ์ของเรา ก็พร้อมลุยต่อครับ
• ทดสอบอัดเสียง

arecord -D plughw:1,0 test.wav

• ไฟล์ที่อัดได้ จะอยู่ในชื่อ test.wav
• ทดสอบเล่นไฟล์ที่อัดไว้

aplay test.wav

• เท่านี้ก็เรียบร้อยครับ

Ref

• https://github.com/sammachin/AlexaPi
• http://www.robotthoughts.com/2016/04/30/building-an-amazon-echo-on-the-raspberry-pi-model-b-revision-2/