Maak je eigen Google Home met een Raspberry Pi
De Google Home is een draadloze slimme luidspreker die als je slimme assistent functioneert. Het apparaatje maakt gebruik van spraakherkenning om je opdrachten aan te nemen. Voorlopig is Google Home nog niet in Nederland verkrijgbaar, maar dan bouw je er toch zelf een? In dit artikel creëren we je eigen Google Home met een Raspberry Pi 3.
01 Benodigdheden
Het hart van je eigen slimme luidspreker is de Raspberry Pi 3. Daarop sluit je een luidspreker en een microfoon aan. De luidspreker prikken we in de analoge uitgang van de Pi. De geluidskwaliteit daarvan is niet geweldig, maar voor spraaksynthese is het voldoende. Een analoge ingang heeft de Pi niet, dus we sluiten een usb-microfoon aan. Nu hoef je alleen nog een voedingsadapter aan te sluiten, en je hebt een micro-sd-kaartje nodig om het besturingssysteem op te zetten. We maken gebruik van wifi, dus een ethernetkabel is niet nodig.
02 Raspbian installeren
Download Raspbian Jessie van de website van de Raspberry Pi. Pak het zip-bestand uit. Het img-bestand dat erin zit, moeten we nu naar een micro-sd-kaartje schrijven. Formatteer eerst het kaartje met het programma SD Card Formatter. Start daarna het programma Win32 Disk Imager. Kies de schijfletter van je micro-sd-kaart, selecteer het img-bestand van Raspbian en klik op Write om het besturingssysteem naar je kaart te schrijven. Let bij beide programma’s op dat je de juiste schijfletter kiest, want de inhoud van het kaartje wordt volledig overschreven!
©PXimport
03 Netwerk instellen
Steek het micro-sd-kaartje in je pc, waarna Windows de boot-partitie in de Verkenner opent. Klik op het menu Beeld en vink bij Huidige weergave de optie Bestandsnaamextensies aan. Rechtsklik daarna op een lege plaats in de partitie en klik op Nieuw / Tekstbestand en geef het bestand de naam ssh. Verwijder de extensie .txt. Maak op dezelfde manier een bestand wpa_supplicant.conf aan in de boot-partitie. Verzeker je ervan dat je bestand de extensie .conf heeft, en niet .txt. Open het bestand in Kladblok en voeg de configuratie voor je wifi-netwerk toe met regels network={, ssid="JouwESSID", psk="JouwWifiWachtwoord" en }. Sla het bestand op en haal de micro-sd-kaart uit de pc.
04 Basisconfiguratie
Zoek het ip-adres van je Pi op in de dhcp-leases van je router en log daarop in met het programma PuTTY. Voer als gebruikersnaam pi in en als wachtwoord raspberry. Update allereerst de pakketlijsten met de opdracht sudo apt update en upgrade daarna alle geïnstalleerde programma’s met sudo apt upgrade. Voer daarna het configuratieprogramma uit met sudo raspi-config. Wijzig je wachtwoord, zodat je Pi niet ongewild onderdeel gaat uitmaken van een botnet. En zet je tijdzone correct (in Localisation Options). Sluit het configuratieprogramma daarna af (Finish).
©PXimport
05 Google Cloud Platform
We willen onze Pi met de Google Assistant API laten werken. Open daarvoor eerst de Resource Manager van het Google Cloud Platform (log in met je Google-account) en klik op Project maken. Geef het project een naam (bijvoorbeeld Google Home Pi), bevestig dat je de servicevoorwaarden hebt gelezen en klik op Maken. Wanneer het project is aangemaakt, krijg je rechtsboven een melding. Klik op het icoontje en dan op de projectnaam, waarna je het dashboard van je project te zien krijgt.
Je eigen Amazon Echo
Ook de ontwikkelaars van Alexa, de voice-service in de Amazon Echo, hebben code online gezet waarmee je je eigen Echo bouwt. De code komt met stap-voor-stap-instructies om Alexa op je Raspberry Pi te installeren. Je installeert eerst Raspbian en daarna de samples voor de Alexa Voice Service, die gebruikmaken van Node.js, de Java Development Kit 8 en Maven. Ook voor dit project heb je een luidspreker en microfoon nodig.
06 Google Assistant API inschakelen
Klik nu links in het projectdashboard op API-beheer en daarna bovenaan op API inschakelen. Typ in het zoekveld assistant in en klik daarna op Google Assistant API, dat in de zoekresultaten verschijnt. Klik bovenaan op Inschakelen. Je hebt nog inloggegevens nodig om deze API te gebruiken. Klik daarom links op Inloggegevens en dan op het tabblad OAuth-toestemmingsscherm. Vul daar bij productnaam een naam in zoals Google Home Pi, laat de rest van de velden open en klik op Opslaan.
©PXimport
07 OAuth Client ID aanmaken
Klik nu in het tabblad Inloggegevens van het API-beheer op Inloggegevens maken en kies Client-ID OAuth. Kies als applicatietype Overige, geef het een naam en klik op Maken. Je krijgt nu een client-ID en clientgeheim te zien. Klik op OK en daarna op het downloadicoontje rechts van je client-ID. Download het programma pscp van dezelfde website als PuTTY (zie stap 4) en open daarna een opdrachtprompt. Voer de opdracht pscp padnaarjsonbestand pi@IPADRES: in met het juiste pad en ip-adres van je Pi om het bestand naar je Pi te kopiëren. Vergeet de : na het ip-adres niet. Voer het wachtwoord van je Pi in.
08 Audio testen
Nu de clouddiensten van Google die we in ons project gebruiken zijn geconfigureerd, is het tijd om aan de Pi te gaan knutselen. Ga terug naar het PuTTY-venster met de opdrachtprompt van je Pi of log opnieuw op je Pi in. Voer de opdracht speaker-test -t wav uit om een testgeluid af te spelen en druk op Ctrl+C om het afspelen te stoppen. Als je niets hoort, controleer dan of je luidspreker goed is aangesloten. Voer daarna de opdracht arecord --format=S16_LE --duration=5 --rate=16k --file-type=raw out.raw uit en spreek iets in de microfoon in. Controleer of het is opgenomen met aplay --format=S16_LE --rate=16k out.raw.
©PXimport
09 Audio configureren
Als er in de vorige stap iets is misgelopen, dan herkent Raspbian waarschijnlijk standaard (een van) je audioapparaten niet. Bekijk met arecord -l het kaart- en apparaatnummer van je microfoon. Doe hetzelfde voor je luidspreker met aplay -l. Maak daarna een nieuw configuratiebestand voor je audio aan met nano ~/.asoundrc met als inhoud de tekst in de afbeelding bij deze stap en vul de juiste kaart- en apparaatnummers in. Als je luidspreker bijvoorbeeld kaartnummer 1 en apparaatnummer 0 heeft, vul je in de sectie pcm.mic de regel pcm "hw:1,0" in. Sla het bestand op met Ctrl+O en sluit nano af met Ctrl+X. Test je audio daarna opnieuw.
10 Python-omgeving installeren
De code van Google is in de programmeertaal Python geschreven. Daarom installeren we Python 3 en een virtuele Python-omgeving om de code te isoleren van de rest van Raspbian met sudo apt install python3-dev python3-venv. Maak een virtuele omgeving aan met python3 -m venv env en voer env/bin/python -m pip install --upgrade pip setuptools uit en tot slot source env/bin/activate om de virtuele omgeving te activeren.
11 Google Assistant SDK installeren
Installeer de Google Assistant SDK en autorisatietool in de Python-omgeving met python -m pip install --upgrade google-assistant-library google-auth-oauthlib[tool]. Open nu de pagina Activiteitsopties en controleer of Web- en app-activiteit, Apparaatgegevens en Spraak- en audioactiviteit zijn ingeschakeld. Sta daarna de Google Assistant SDK toe om voor je Google-account Assistant-aanvragen te doen. Dat gebeurt met de opdracht google-oauthlib-tool --client-secrets padnaarjsonbestand --scope https://www.googleapis.com/auth/assistant-sdk-prototype --save --headless, waarbij je de naam van het json-bestand invult dat je eerder naar je Pi hebt gekopieerd. Bezoek de url die je te zien krijgt, sta daar de toegang toe en voer de autorisatiecode die je te zien krijgt in de opdrachtregel in.
©PXimport
12 Demo uittesten
Start de demo van de Google Assistant SDK met google-assistant-demo en stel een vraag. Dat doe je in het Engels, door “Ok Google” of “Hey Google” te zeggen en daarna je vraag te stellen. Stel bijvoorbeeld de vraag “What time is it?”, “How’s the weather?” of “Show me a Thai restaurant”. Google kent je locatie en geeft dan ook heel accuraat antwoord op die vragen. Ondertussen krijg je in het terminalvenster van je Pi een transcriptie te zien van wat het programma van je stem verstaat. Je sluit de demo af met Ctrl+C.
13 IFTTT integreren
Standaard kan Google Assistant op je Pi al heel wat, maar het is ook mogelijk om zelf opdrachten toe te voegen. Bekijk daarvoor de pagina Next Steps in de documentatie van de API. Een eenvoudige manier om je Google-assistent uit te breiden is met IFTTT. Zorg dat je op IFTTT inlogt met hetzelfde Google-account als je voor Google Assistant API gebruikt. Bezoek dan het Google Assistant-kanaal op IFTTT en klik op Connect. Sta IFTTT toegang tot Google Assistant toe.
14 IFTTT-applets inschakelen
Bekijk eens de applets (vroeger ‘recepten’ genoemd) in het Google Assistant-kanaal van IFTTT en probeer er een paar uit. Zo is er een applet om het volgende uur in je Google Agenda te blokkeren, om je Nest-thermostaat in te stellen, om de kleur van je Philips Hue-verlichting te veranderen, om taken aan een lijst toe te voegen die je assistent op het einde van de dag naar je e-mailt en nog vele andere. Op deze manier verbind je je eigen Google-assistent met alle mogelijke internetdiensten en slimme apparatuur.
©PXimport
15 Google Assistant automatisch starten
Open het opstartbestand van Raspbian voor loginsessies met sudo nano /etc/profile. Ga naar het einde van het bestand. Voeg daar de regel /home/pi/google-assistant.sh toe. Sla het bestand op met Ctrl+O en sluit nano af met Ctrl+X. Creëer daarna een nieuw bestand met nano /home/pi/google-assistant.sh met daarin de regels #!/bin/bash, source /home/pi/env/bin/activate en sudo -u pi /home/pi/env/bin/google-assistant-demo &. Sla weer op met Ctrl+O en sluit af met Ctrl+X. Maak het uitvoerbaar met chmod +x /home/pi/google-assistant.sh/. Herstart je Pi met sudo reboot en controleer na een tijdje of de Google Assistant draait door een vraag te stellen.
16 Actions on Google
Wil je nog ingewikkeldere zaken doen met je Google-assistent, bekijk dan Actions on Google. Met deze API breid je Google Assistant uit met je eigen apps. Met deze apps bied je een ‘conversationele interface’, waarbij je kunt laten reageren op je vragen met antwoorden of willekeurige acties. Een soort ‘IFTTT on steroids’ dus, voor pro’s.
Een spraakassistent zonder pottenkijkers
Google en Amazon proberen van hun spraakgestuurde apparaten Home en Echo een centraal punt te maken waarmee je alle apparaten in je huis aanstuurt en al je online zaken regelt. Maar deze bedrijven hebben het niet zo op privacy … Voel je je er goed bij dat zij hun oren altijd open hebben midden in je huis? Niet? Gelukkig is er een opensource alternatief, waarmee je een onafhankelijke spraakassistent opzet: Jasper. Hier vind je hoe je met Jasper een spraakassistent maakt die je privacy respecteert.
©PXimport
