定期的に室温を英語で話す装置を作る

IBM Watsonサービスの中から「Language Translator」と「Text to Speech」を使って、定期的に室温を英語で話す装置を作ります。実行（開発）環境は、Raspberry Pi OSにインストールしたNode-REDです。micro:bitに搭載している温度センサーで室温を測定します。

定期的に室温を英語で話す装置の概要

IBM Cloudプラットフォームで利用できるIBM Watsonサービスの中から、テキストを別の言語に翻訳する「Language Translator（言語変換）」と、テキストから自然な音声を合成する「Text to Speech（音声合成）」を使って、部屋の温度を英語で発声します。温度の測定には、micro:bitに搭載されている温度センサーを使用します。また、実行（開発）環境は、Raspberry Pi OSにインストールしたNode-REDです。Node-REDは、IoTプラットフォームとして注目されているフローベースのビジュアルプログラミングツールです。

IBM CloudプラットフォームとIBM Watsonサービス

IBM Cloud（旧IBM Bluemix）プラットフォームは、IBMが提供するビジネスのためのクラウドサービスです。AI・データベース・コンテナー・IoTなど幅広いサービスが提供されています。本記事では、AIであるIBM Watsonサービスの中から、テキストを別の言語に翻訳する「Language Translator（言語変換）」と、テキストから自然な音声を合成する「Text to Speech（音声合成）」を使います。

IBM Watsonサービスの利用には、IBM Cloudのアカウント登録が必要です。本記事の内容は、クレジットカードの登録が不要のライト（無料）アカウントで試すことができます。

micro:bit

micro:bitは、イギリスの公共放送局であるBBCが中心となって開発した教育用の小型コンピューターボードです。およそ4cm×5cmのプリント基板上に、5列×5列(合計25個)の赤色LED・2つのボタン・温度センサー・3軸加速度センサー・地磁気センサー・明るさセンサーなどを搭載しています。micro:bitに関する詳しい情報は「1-1.micro:bit（マイクロビット）とは」をご覧下さい。

micro:bitのプログラミングは、マイクロソフトが提供する「MakeCode for micro:bit」という、ブロックベースのビジュアルプログラミングツールで行います。

本記事では、micro:bitに搭載されている温度センサーを使って、室温を測定します。ただし、micro:bitの温度センサーは、プロセッサー周辺の温度となるため、室温より高くなる傾向があります。

micro:bitに関する詳しい情報は「第1章 micro:bit入門」をご覧下さい。

Node-RED

Node-RED（ノードレッド）は、さまざまな機能を持つ「ノード」を「ワイヤー」でつないで、一連の処理を作ることができるフローベースのビジュアルプログラミングツールです。

本記事では、Raspberry Pi OSにインストールしたNode-REDを利用して、micro:bitから温度の取得・IBM Watsonサービスへのアクセス・音声データーの再生などを行う一連のフローを作成します。

Raspberry Pi OSにNode-REDをインストールする方法については「12-7.Node-REDのインストール」をご覧下さい。

事前準備として、IBM Cloudにログインして、IBM Watsonサービスの中から「Language Translator」と「Text to Speech」を作成します。いずれも、無料のライトプランを選択します。

IBM Watsonサービスを作成する

IBM Cloudに、自身のアカウントでログインします。「カタログ」＞「サービス」＞「AI / Machine Learning」の順にクリックして、表示された一覧から「Language Translator」を選択します。

ライト（無料）プランをクリックした後、サマリーで無料であることを確認します。「作成」ボタンをクリックします。

Language Translatorサービスが作成され、アクティブになることを確認します。

同じ手順で、Text to Speechサービスを作成して、アクティブになることを確認します。

「ナビゲーション・メニュー」＞「リソース・リスト」の順にクリックします。

作成した2つのサービスがアクティブであることを確認します。

以上で、2つのIBM Watsonサービスが作成されました。

Node-REDとmicro:bitを接続する

Raspberry Pi本体とmicro:bitをUSBケーブルで接続した後、Node-REDとmicro:bit間でシリアル通信を行い、データーが送受信できることを確認します。「12-11.Node-REDとmicro:bitを接続する(1)」の手順によりフローを作成して、動作を確認して下さい。

図12-12-3-1は「12-11.Node-REDとmicro:bitを接続する(1)」の手順により完成したフローです。micro:bitのボタンAを押すとサイドバーの表示ウィンドウ（デバッグ）に温度が表示されます。また、フロー上の「inject」ノードのボタンを押すことで、micro:bitのLED画面にタイムスタンプが表示されます。本手順では、このフローに手を加えて、新しいフローを作ります。

MakeCode for micro:bitへアクセスしてプログラミングします。プログラムの内容は次のようなものです。

プログラミング

図12-12-4-1のプログラムを作成します。プログラムが完成したら、micro:bitへダウンロードしてください。

以上で、micro:bitのプログラミングは完了です。

Node-REDのエディターへアクセスしてフローを作成します。フローの内容は次のようなものです。

ノードを追加する

まず、Node-REDからIBM Watsonサービスへアクセスするために必要なノードを追加します。上部にある「メインメニュー」をクリックして「パレットの管理」を選択します。

「ノードを追加」タブをクリックして、検索欄に「watson」と入力します。表示されたノードの中から「node-red-node-watson」を探して、右側の「ノードを追加」をクリックします。追加を確認するメッセージが表示されるので「追加」をクリックします。右側の表示が「追加しました」になったことを確認して「閉じる」をクリックします。

パレットに新しいカテゴリー「IBM Watson」が追加されていることを確認します。IBM Watsonカテゴリーには、22個のノードが登録されています。本記事では、この中から「language translator」ノードと「text to speech」ノードを使います。

ノードを配置する

「12-11.Node-REDとmicro:bitを接続する(1)」で作成したフローにノードを追加して、図12-12-5-4のように配置します。

ノードのプロパティを設定する

「inject」ノードのプロパティです。msg.payloadに、文字列「getTemperature」を代入します。

「function」ノードのプロパティです。JavaScriptコードを入力します。受信した温度データを日本語の文章「室温は○○度です。」にします。

「language translator」ノードのプロパティです。「API Key」と「Service Endpoint」を入力します。「Source」を「Japanese」、「Target」を「English」に変更します。

「API Key」と「Service Endpoint」の値は、IBM Cloudのソース・リストから「language translator」を選択して、表示された管理画面から「API鍵」と「URL」の値をコピーします。これらは、APIでアクセスするための資格情報です。

「text to Speech」ノードのプロパティです。「API Key」と「Service Endpoint」を入力します。「Language」を「US English」に変更します。「Voice」は、音声合成の声の種類です。図12-12-5-9では「Lisa」を選択していますが、他のものでもかまいません。「Format」は「WAV」です。

「API Key」と「Service Endpoint」の値は、IBM Cloudのソース・リストから「text to Speech」を選択して、表示された管理画面から「API鍵」と「URL」の値をコピーします。これらは、APIでアクセスするための資格情報です。

「change」ノードのプロパティです。msg.speechの値（音声合成されたデーター）をmsg.payloadへ代入します。これは、後続の「file」ノードで書き出したり、「play audio」ノードで発声するために必要な処理です。

「file」ノードのプロパティです。「ファイル名」に「/home/pi/node-red/audio.wav」を入力します。「動作」を「ファイルを上書き」に変更して、「ディレクトリが存在しない場合は作成」にチェックを付けます。この処理は、piユーザーのホームディレクトリ配下に「node-red」ディレクトリーを作成して、msg.payloadの内容を音声ファイル「audio.wav」として上書き保存します。

「exec」ノードのプロパティです。「コマンド」に「aplay /home/pi/node-red/audio.wav」と入力します。これは、音声ファイル「audio.wav」を再生する処理です。これによって、Raspberry Pi本体のオーディオジャックに接続されたスピーカーやイヤフォンなどから音声が再生されます。

図12-12-5-14が、完成したフローです。

では「inject」ノードのボタンをクリックして実行しましょう。正しく動作するとRaspberry Pi本体に接続されたスピーカーやイヤフォンなどから音声が再生されます。「language translator」ノードや「text to speech」ノードの実行中は、ノードの下にメッセージが表示されます。また、micro:bitのLED画面には、温度が表示されます。

フローを定期的に実行する

完成したフローを変更して、定期的に実行するようにします。変更するのは「inject」ノードのプロパティです。「Node-RED起動の○○秒後、以下を行う」にチェックを付けて「60」秒を指定します。「指定した時間間隔」を選択して「1分」を選択します。

デプロイすると、1分間隔で室温を音声で伝えるようになります。これで「定期的に室温を英語で話す装置」の完成です。