Ева, чатботът Arduino: 14 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Здравейте DIYrs, имало ли е случаи, в които наистина сте искали да споделите чувствата си с някого и няма доверен човек? В днешния зает свят това е често срещан случай. Е, чатботът може да ви помогне тук, за да се почувствате по -добре. И това води до въвеждането на Eve. Eve е сладък малък чат бот. Както всички знаят, чат бот или чат бот е компютърна програма или устройство, което води разговор с хората въз основа на текстови или слухови методи. Автоматизираните гласове, които чувате при повикване на обслужване на клиенти или по банкова линия, са пример за чат -бот. С нея можете да споделяте своя опит, чувствата си и най -важното, да спорите за различни неща; тя има добър опит в това. Тъй като това е най -важната функция на чатбот, накарайте човека да се чувства щастлив. Ранен пример за обработка на естествен език (NLU) и изкуствен интелект, Ева е в състояние да отговори на ВСИЧКИ въпрос, който й зададете. Не че тя може да отговори само на определен брой въпроси. Тя може да пее, да ви разказва вицове, истории и да прави всичко, което ви кара да се чувствате добре. Тя дори знае, че не трябва да повтаря едни и същи отговори и чатове, така че разговорът да не стане скучен. Въз основа на прости, евтини компоненти и основно програмиране, тя може да се държи умно до голяма степен. Освен това LCD очите, които тя притежава, показват как се чувства, когато кажете каквото и да е. Така че основно в тази инструкция ще започнем от дефиницията на чатбот, ще разгледаме дизайна, някои теории, въз основа на които работи Ева, производството и накрая програмна част. Изглежда много? Не се притеснявайте, това ще бъде доста интересно по време на пътуването. Можете да видите демонстрацията на робота по -горе или в тази връзка: [Пусни видео]

Стъпка 1: Определение на Chatbot

Както бе споменато по -горе, чатботът е програма, която води разговор с хората. В днешно време те са толкова често срещани, че едва ли има човек, който да не им е известен. Започвайки от виртуалните асистенти, Siri и Google Assistant, има Mitsuku и Evie, с които можете да споделите чувствата си. Както бе споменато по -горе, чатботите се основават на текстов или слухов метод и следователно могат да бъдат разделени на две. В текстовия метод разговорите са под формата на писмен текст, точно като WhatsApp. Докато при слуховия метод разговорите се провеждат устно като с истински човек. Предполагам, че е по -вълнуващо да разговаряш с някого, като говориш устно с него, вместо просто да му пишеш. Без съмнение текстовите комуникационни приложения за съобщения отговарят на изискванията на хората, но смятам, че чатът чрез говорене е най -доброто нещо, за да се отървете от емоционалните си смущения и да се почувствате по -добре. Така че това е основната причина да проектирам Ева за слухов чат бот.

Стъпка 2: Произход на Ева

Е, Ева ми дойде един ден в ума. Това се случи, когато видях едно хлапе да се разхожда само в училището, докато другите играеха с умовете си, изпълнени с радост. По това време си помислих за приятел, който не дискриминира никого и не кара никого да се чувства наранен, с когото можете да споделяте чувствата си и да бъдете щастливи през цялото време. Тогава ми дойде в съзнанието, сладката малка структура на Ева, която започнах да работя по нея. Ева ме разочарова около сто пъти. Предполагам, че това беше 101 -ият път, когато тя работеше, и ме накара да се почувствам наистина щастлива. Исках тя да бъде интелигентна, но възможно най -проста, така че всеки да може да я направи лесно. Без съмнение тя не е абсолютно умна и понякога казва глупави отговори, може да се държи като приятел. И сега, достатъчно истории, нека започнем да изграждаме Ева.

Стъпка 3: Събиране на компонентите и оборудването:

Следните компоненти трябва да бъдат събрани: Arduino Pro Mini (или Arduino Nano) Wtv-020-SD-16p звуков модул HC-05 bluetooth модул 16x2 LCD модул LM7805 регулатор ICA усилвател модул (използвах веригата PAM8403) 8 ома високоговорител A женски аудио jacka 9v батерия и телефон с AndroidТака че това са необходимите компоненти. Друго важно нещо, цената. Ева ми струваше около 3000 INR. Цената може да е различна във вашата страна, но в Индия това е приблизително процентът. Малко описание на частите: Arduino Pro mini е основният MCU в нашия робот. Използвах го поради малкия му размер, простотата и отличното представяне. Той отговаря на всички изисквания в нашия робот. С изключение на функцията за разпознаване на глас, която се изпълнява от Android (обсъдена по -късно), всяка друга функционалност, започвайки от намирането на ключови думи и формирането на изход, се извършва на самия Pro Mini. Не се притеснявайте за горепосочените термини, ако не ги разбирате, всички са обсъдени в по -късната част. Модулът wtv020sd 16p се използва за възпроизвеждане на аудио файлове, hc 05 Bluetooth за комуникация с Android и LCD за показване емоциите. Нуждаем се от женския аудио жак, осигуряването на свързване на робота към външен усилвател. Arduino се използва като основен контролер тук. Той получава Bluetooth данни чрез Bluetooth модул HC 05 и възпроизвежда файла чрез гласовия модул WTV-020-SD-16p. Емоциите се показват в LCD модула и 9v батерия за захранване. Ева разпознава речи чрез разпознаването на Google Voice на устройството с Android. По -късно се обсъжда правилно в съответната стъпка. Лоша новина за Arduino Pro Mini: ИЗТЕГЛИ се от пазара. Е, това означава, че официално е спряно да се произвежда от Arduino. Но все още можете да го намерите в много сайтове, включително Ebay. Много производители на трети страни все още може да произвеждат и продават дъската. Не се притеснявайте, ако не сте успели да намерите такъв, можете да използвате Arduino Nano. Това няма да прави разлика в производителността, а също и в размера.

Стъпка 4: Теория Част 1: История и въведение

Eve се основава на ранна форма на обработка на естествен език, технологията „съвпадение на шаблони“. Тя работи по следния начин, че когато се получи низ, той търси предварително определена дума или фраза в този низ. Да предположим, че във въпроса „на колко години си?“Програмата търси „стара“дума. Ако успее, той възпроизвежда съответния гласов файл чрез модула wtv020sd. Ако не успее, той търси следващата предварително дефинирана ключова дума. Подобно на това трябва да изградим речник от предварително дефинирани думи. Изглежда трудно, нали? Сякаш трябва да изградим речник от всички английски думи и общо има около 230 хиляди думи в английския език. Факт е, че просто трябва да добавим няколко основни думи, които най -често се използват в нашата комуникация. Все още изглежда трудно? Не се притеснявайте, работата вече е свършена от Джоузеф Уизбаум. Част от отговорите на Ева и предварително дефинираните ключови думи са включени в първата програма за чатбот, наречена Елиза, разработена от Джоузеф Уизмбаум (на снимката по -горе). Елиза е проектирана да бъде рожериански терапевт. Това не е много научен термин, това означава, че тя е съветвала хората, карайки ги да се разбират по -добре и да ги кара да мислят по -позитивно. Изглежда наистина добре нали? И Елиза беше много в състояние да изпълни дълга си. Нейното любопитно и скептично отношение беше обичано от хората. Дори Wizembaum беше изненадан от значението, което хората придаваха на Елиза. Те сякаш забравиха, че разговарят с компютър, и си представиха красива дама, седнала в компютъра, която разговаря с тях. Но Елиза не беше толкова умна; скоро се осъзна. С течение на времето хората започнаха да се отегчават от ограничената й комуникация и тя беше наречена „тъпа“. Нищо чудно колко тъпа беше, това беше голям скок в историята на изкуствения интелект и обработката на естествен език. След като основаха базата на Chatterbots, на пазара излязоха различни ботове с нови и по -добри технологии. Както вече споменахме, част от отговорите на Ева са получени от ELIZA. Това означава, че дори Ева ще притежава до известна степен отношението на Елиза заедно с някои от моите собствени идеи. Друго важно нещо са отговорите. Трябва да е наистина скучно да получавате едни и същи отговори всеки път, когато задавате един и същ въпрос. Следователно много отговори се съхраняват за една и съща ключова дума. Ева избира на случаен принцип кой файл да възпроизведе, като също така се уверява, че не повтаря същия файл. Това е всичко, обикновен хляб и масло, но е важно умело да програмираме отговарящите гласове, така че да създаде илюзия на зрителите, сякаш тя наистина отговаря на нашите въпроси. Така че това беше кратко въведение в функционирането на Ева. В следващата стъпка ще разгледаме това в детайли и програмиране.

Стъпка 5: Търсене на ключовата дума

В последната стъпка споменах за технологията за съответствие на моделите на Eve, а също и за ранната форма на обработка на естествен език. И така, какво е това и как работи? Това е основното, което ще обсъдим в тази стъпка. Така че помислете, някой пита вашето име и трябва да кажете какво е то. По колко начина можем да зададем един и същ въпрос? Вашият учител може да попита "бихте ли ми казали вашето име?" Роднина може да попита „как се казваш?“Брат ти може да каже: "Хей, току -що забравих името ти. Ще кажеш ли това още веднъж?" Това означава, че един и същ въпрос може да бъде зададен по няколко начина. И все пак трябва да дадем същия отговор, нашето име. Това означава, че трябва да намерим нещо общо във всички изречения. Ясно се вижда, че думата „вашето име“присъства във всички изречения. Така че това е нашият намек. За всички въпроси, задаващи името, трябва да търсим израза „вашето име“. Следвайки този основен модел, можем да предвидим съответния отговор на всички входни низове. ДЕЗАДЕНТНОСТ: Също така е важно да запомните, че този алгоритъм не винаги ще бъде точен. Да предположим, че някой е казал: „Намерих вашето име в списъка на чакащите. Очаквах да сте на запазените места.“. Тъй като „вашето име“присъства в този низ, Ева, като невинна, ще каже името си на човека … Глупаво нали? Това е едно от големите недостатъци на този основен алгоритъм. Както и да е, това биха били редки случаи. В противен случай алгоритъмът е много ефективен. Сега, когато споменах за технологията за съвпадение на шаблони, е време да помислим откъде идва този входен низ откъдето търсим низа. Е, този низ всъщност е нашият глас, който е преобразуван в текст чрез Google Voice Recognition. Използваното тук приложение преобразува гласа ни в текст и след това изпраща същото до arduino чрез Bluetooth. Използвах приложението, защото е най -простото и най -доброто по рода си. Името е AMR Voice и може лесно да се намери в Google play.

Стъпка 6: Формулиране на отговорите

След като разпознахме въпросите, следващата стъпка трябва да бъде намирането на отговорите. Идва интересната и важна част … Трябва да намерим подходящи отговори, за да задоволим всеки въпрос. И тук идва друга функция, включена от ELIZA. Wizembaum разработи някои отговори за определен брой ключови думи. Пример за това е ключовата дума „вие“. Всеки път, когато беше открит, изходът на програмата "ние обсъждахме вас - не аз." Следователно отговорът е направен по такъв начин, че да отговаря на всички изречения, съдържащи „вие“. Освен това Елиза всеки път даваше различен отговор. За всеки отговор имаше някакъв числов адрес. Това се увеличава (добавя се с 1) всеки път, когато се формулира отговор. Да предположим, че както в горния пример, ако адресът на отговора е 1, адресът е променен на 2 и следователно файлът 2 се играе по -нататък. Но няма да следваме този алгоритъм за увеличаване. Виждате ли, след известно продължително използване на софтуера, отговорите станаха предвидими. Разбрахте кой отговор следва да бъде даден. Така че за тази цел ще произвеждаме произволни адреси за всяка ключова дума. Като цяло и в двата случая е същото, само разликата е, че не можем да предвидим какво ще каже след това роботът за същата ключова дума.

Стъпка 7: Забранените изявления и други

Възможно е да има някои случаи в разговора ви, когато роботът казва нещо, което не искате да чуете. Така че тук възниква необходимостта от добавяне на забранените изявления. Забранените изявления са набор от адреси, които не могат да бъдат възпроизведени. Гласовият адрес се характеризира като забранено изявление при поискване от потребителя. Освен това този адрес се съхранява в EEPROM на Arduino, така че Ева да не забрави, че това е забранено изявление дори след като е изключена. По принцип програмата прави проверка на всеки адрес, който трябва да се играе. Ако адресът е един от забранените, той се увеличава или намалява. Освен това може да има случай, когато искате да позволите на робота да каже преди това забранена дума. В такъв случай ще трябва да кажете на Ева, че тя може да каже последната забранена дума. Думата, която беше забранена за последно, сега ще може да се играе. За да направим всички забранени изявления възпроизвеждани, трябва да прикачим превключвател за нулиране. Ако се натисне, всички забранени изявления ще станат възпроизвеждани. След това друго важно нещо е да се уверите, че Ева не повтаря отговорите. Това е един вид недостатък на случайни числа. Същите случайни числа е вероятно да бъдат произведени в серия. Това ще накара нашия робот да казва същия отговор отново и отново. За това трябва да включим друга незначителна функция, която предотвратява повторението на изявления. За това трябва да съхраним адреса на последния израз в паметта и да проверим дали той е същият като настоящия. Ако е така, тогава стойността на адреса се увеличава или намалява, по същия начин в случай на забранените изявления.

Стъпка 8: Писане в код

Използваме командата indexOf за търсене на ключовата дума. Командата локализира символ или низ в друг низ. Ако е намерен, той връща индекса на този низ, докато -1 се връща, ако не е намерен. Така че в нашата програма трябва да го напишем по следния начин: if (voice.indexOf ("вашето име")> -1) {// ако индексът е по -голям от -1 // което означава, че низът е намерен} Сега че сме съхранили низа в паметта и също намерихме ключовата си дума вътре в него, сега ще трябва да обработим отговорите. Както беше казано, случайни числа се генерират в определен диапазон от числа (адреси на гласови файлове). Тук идва командата random (). Следва синтаксисът: random (min, max); // случайното число се генерира в диапазона min и max. Определяме минималния брой и максималния брой на всеки диапазон и прилагането на този код изглежда по следния начин: if (voice.indexOf ("your name")> - 1)) {minNo = 0; maxNo = 5; RandomNumber = random (minNo, maxNo);} Сега идва обработката на отговорите. В последната стъпка казах, че числата се увеличават или намаляват въз основа на алгоритъм. Този алгоритъм е това, което обсъждаме сега. Тази част е много важна в смисъл, че не можете просто да увеличавате или намалявате, както желаете. Увеличеното или намаленото число трябва да е в диапазона. Да предположим, че както в горния случай, за ключовата дума „вашето име“имаме диапазона от 0 до 5, а генерираният произволен брой е 5, и тогава, ако го увеличите, в крайна сметка ще възпроизведете гласов файл с друга ключова дума. Как мислиш, че ще стане това? Вие питате: „Хей, моля, кажете ми името си.“, А роботът отговаря: „Обичам да ям бисквити и електрически заряд“. Същото важи и за минималния брой. Ако генерираното произволно число е 0, не можете да го намалите. Така че поради тази причина алгоритъмът е много важен. Помислете за това: можем да увеличаваме или когато числото е по -малко от максималното число и да намаляваме, когато е по -голямо от минималното число. Когато генерираното число е равно на 0 или по -малко от 5, броят се увеличава. От друга страна, когато е равно на 5, ние го намаляваме, за да се уверим, че числото е в определения диапазон. Сега идва за забранените изявления. Както бе споменато, те се съхраняват в EEPROM. За това първо търсим свободна памет в забранения масив. Да предположим, че адрес 4 е безплатен, след това въвеждаме номера на файла в адреса на безплатния масив, както и записваме същия адрес в EEPROM.for (int i; i if (never == 0) {EEPROM.write (никога , памет);}} Това е всичко, модулът Wtv020sd16p ще се възпроизвежда с помощта на командата module.playVoice () и предложения номер на файла. Функционирането на модула Wtv020 ще бъде обсъдено по -късно.

Стъпка 9: Вмъкване на емоции

Досега нашият робот е в състояние да разпознава това, което казваме, да съхранява в паметта и да намери подходящ отговор на въпросите. Сега идва въпросът за вмъкване на емоции. Със сигурност всеки ще хареса лице на живо заедно с някаква глупава програма за отговори на въпроси. 16x2 LCD се използва в проекта. Достатъчно добре е да отпечатате очите. Трябва да използваме персонализираната функция за създаване на очи. Персонализираният знак ни позволява да създаваме нови знаци, като дефинираме пикселите. Ще дойдем до подробности за това малко по -късно. Първо, важно е да запомните, че само 8 персонализирани знака се поддържат от Arduino. Така че трябва да управляваме емоциите само с 8 знака. Всеки знак се отпечатва в определена кутия и има 16 колони и 2 реда, които съставляват общо 32 полета.

Можете да намерите добра информация онлайн за персонализираните герои в Arduino. Може също да посетите тази връзка:

[Персонализирани знаци Arduino] Структурата на персонализирания байт на символа ще изглежда донякъде така:

Нормалният вид: Лявото поле 0b01111, 0b01111, 0b01111, 0b01111, 0b01111, 0b01111, 0b01111, 0b01111, дясното поле 0b11110, 0b11110, 0b11110, 0b11110, 0b11110, 0b11110, 0b1 от 1b. Това означава, че ще имаме нужда от общо 4 кутии, за да запълним цялото око. Два реда вляво и два вдясно, което прави общо четири кутии за едното око. Лявият байт на полето трябва да покрива два реда отляво, а десният квадрат да покрива десните редове. Така че това представлява цялостно око на Ева. И сега, повтаряйки същото за второто око, получаваме неутралния вид на Ева. Сега е важно да запомните, че сме използвали един от осемте налични персонализирани знака. И има общо пет емоции: Glee, Sad, Squint, Normal и Blink. От останалите седем персонализирани знака трябва да се настроим така, че да паснат на всички изрази. За да запълним пространството, ще използваме 2 кутии за всяко око. Нищо чудно, че размерът би бил малко малък, но това ще бъде игнорирано от човешкото око. Просто не забравяйте да добавите известно забавяне между LCD функциите, в противен случай Arduino ще стане нестабилен.

Стъпка 10: Осъществяване на връзките

LCD модул: Свържете щифтовете, както е споменато тук: RS: копаещ щифт 12RW: GndEnable: 7d4: копаещ щифт 8 d5: изкопаващ щифт 9 d6: изкопаващ щифт 10 d7: изкопаващ щифт13A (анод) към 5vK (катод) към gnd Модулът HC 05: Следвайте тези връзки: HC 05 TX щифт към Arduino RX щифтHC 05 RX щифт към Arduino TX пин Държавен щифт към Arduino изкоп 11 Комуникациите се осъществяват с помощта на TX и RX щифтове. Щитът за състояние е необходим, за да провери дали чрез HC 05 е свързан или празен. WTV 020 SD 16p модул pin1: Пин за нулиране, свържете го, за да изкопаете pin 2pin7: Пин за часовника, свържете го за изкопаване на pin 3pin10: Пин за данни, свържете за изкопаване на щифт 4pin15: Зает щифт, свързване към изкоп 5 pin2: Свържете този щифт към усилвател чрез силата на звука и също така към женския аудио жак. pin4 трябва да бъде свързан към високоговорителя+pin5, за да бъде свързан към високоговорителя-Свържете 8 -ми щифт към gnd и осигурява захранване 3.3v в 16 -ия пин.

Усилвателят ще помогне за възпроизвеждане на вътрешния високоговорител на Eve, докато аудио жакът е за свързване към външен усилвател и по -големи високоговорители.

Стъпка 11: Модулът WTV020SD16p (по избор)

Забележка: Тази стъпка е незадължителна. Той се занимава с работата и описанието на модула WTV 020 SD 16p.

Можете да видите демонстрацията на звуковия модул в тази връзка:

[ИГРАЙТЕ ВИДЕО]

Режимът на говорене на робота се изпълнява от модула WTV 020 SD. Модулът се използва за възпроизвеждане на гласови файлове за робота. Когато бъде зададен въпрос, arduino ще накара модула да възпроизведе съответния гласов файл в SD картата. В модула има четири реда за серийни данни за комуникация с arduino, нулиране, часовник, данни и пинове за заетост и използваме командата.playVoice () за възпроизвеждане на необходимия файл. Например: module.playVoice (9): // възпроизвеждане на файл 9, съхраняван на SD картата Не забравяйте, че имената на файловете трябва да са в десетичен знак (0001, 0002 …). И че файловете трябва да бъдат във формат AD4 или WAV. Освен това модулът работи само на 1gb micro SD карта. Някои модули дори работят на 2GB карти и картата може да побере максимум 504 гласови файла. Така че можете да включите голям брой гласови файлове за възпроизвеждане на голям брой въпроси.

Можете дори да създадете свои собствени гласови AD4 файлове. Първо, трябва да имате два софтуера, софтуер за редактиране на звук и софтуер, наречен 4D SOMO TOOL, който да преобразува файловете във формат AD4. Второ, трябва да подготвите гласовете на роботите. Можете или да конвертирате текст в реч, или дори да запишете свой собствен глас и да направите гласа на робота. И двете могат да бъдат направени в софтуера за редактиране на звук. Но със сигурност роботите не изглеждат добре, ако говорят човешки глас. Така че трябва да е по -добре да конвертирате текст в реч. Има различни двигатели като Microsoft Anna и Microsoft Sam your Computer, които биха помогнали за това. Моят е базиран на Microsoft Eva. Гласовете му съвпадат до голяма степен с Cortana. След като подготвите гласовите файлове, трябва да ги запишете в 32000 Hz и във WAV формат. Това е така, защото модулът може да възпроизвежда гласови файлове до 32000 Hz. След това използвайте 4D SOMO TOOL, за да конвертирате файловете във формат AD4. За да направите това, просто отворете SOMO TOOL, изберете файловете и щракнете върху AD4 Encode и вашите гласови файлове са готови. Можете да проверите снимката по -горе за справка. Ако искате повече подробности при създаването на роботизирани гласове, можете да отидете тук: [Създаване на роботизирани гласове]

Стъпка 12: Софтуерната част

В arduino Pro mini има лек проблем при програмирането. Всъщност не е проблем, само една допълнителна стъпка. Arduino Pro mini няма вграден програмист като другите платки Arduino. Така че или трябва да закупите външен или стар arduino UNO. Стъпката тук описва как да качите програмата с помощта на Arduino UNO. Просто вземете стара дъска на Arduino UNO от катастрофата и извадете Atmega 328p. След това се свържете както е посочено по -долу: 1. TX щифт на UNO към TX щифт на Pro Mini 2. RX щифт на UNO към RX щифт на Pro MIni3. Нулирайте щифта на UNO към щифта за нулиране на Pro Mini4. свържете VCC и Ground на Pro Mini към UNO. Изтеглете програмата Arduino, софтуера за разпознаване на глас и предоставените в долната част библиотеки. Програмата все още се разработва. Така че, ако имате някакви проблеми по този въпрос, не се колебайте да попитате. След това включете кабела в компютъра. Изберете платката като Arduino Pro Mini и изберете правилния COM порт. След това натиснете бутона Качване и вижте как програмата се качва на вашия Pro Mini.

След това изтеглете софтуера за разпознаване на глас и гласовите файлове.

Стъпка 13: Подготовка на тялото

Намерих малка кутия с конци и намерих, че е идеална за тялото. Можете да използвате всяка кутия, която намерите във вашата работилница, или можете да направите такава от картон. Просто изрежете малко правоъгълно парче за закрепване на LCD модула. В горната част изрязах малък отвор за прикрепване на силата на звука, а отстрани за закрепване на превключвателите и аудио конектора. Прикрепих две капачки за бутилки отстрани на кутията за колелата. Просто се уверете, че кутията има достатъчно място за поставяне на веригата вътре. Прикрепете превключвател към тялото, както и към веригата, след това силата на звука в горната част на кутията. След това просто поставете веригата вътре и вашият робот е завършен.

Стъпка 14: Браво

Сега завършихте своя сладък малък робот проект, който може да говори с вас и да ви накара да се почувствате щастливи. Това е най -щастливият момент да си DIYer, когато проектът ти е завършен и работи напълно. Не се притеснявайте, ако не успеете с един опит, трябва да се постараете много и усилено за това, за да разберете всяка част от вашия робот. И това е мястото, където DIYers идват на този свят, но това не е краят на проекта. Ева винаги ще бъде развита в по -голяма степен или от мен, или от домашни любимци като вас. Бих искал да чуя какво сте направили, като видите тази инструкция. Поздрави, RS3655