reconhecimento de voz utilizando arduino

RECONHECIMENTO DE VOZ UTILIZANDO ARDUINO
Jessica Garcia Luz, Wyllian Fressatti
Universidade Paranaense (Unipar)
Paranavaí - PR - Brasil
[email protected]
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Resumo. Este artigo científico constitui a descrição de idealização de um
protótipo para reconhecimento de comandos por voz, apresentando as etapas
utilizadas para o desenvolvimento deste modelo de protótipo. Para
implementação deste protótipo, foi utilizada a shield de reconhecimento de
voz Voice Recognition Module V3, através de estudos identificou-se que a
mesma é de baixo custo e apresenta eficácia constatada para o
desenvolvimento deste modelo de protótipo proposto.
1.
Introdução
A tecnologia surge com a finalidade de facilitar e agilizar as atividades rotineiras e
cotidianas em nossa sociedade. Partindo desta premissa, é possível destacar um dos
seguimentos mais importantes relacionados a tecnologia que é a Automação.
A Automação é um dos clássicos eventos tecnológicos que surge com a
finalidade de facilitar nossas ações humanas, desde as mais simples, até as mais
complexas, como por exemplo, em ambientes que oferecem riscos aos seres humanos.
Mas, para que haja a realização destas ações é necessária que se estabeleça uma
interação entre o ser humano com a aplicação, normalmente essa interação é realizada
pela comunicação com fios ou através do Reconhecimento por Voz.
Este artigo científico propõe um estudo acerca da Tecnologia de Automação,
focada no Reconhecimento por Voz, demonstrando ser possível desenvolver uma
aplicação utilizando a plataforma de prototipagem eletrônica Arduino. Por meio deste
protótipo desenvolvido será possível realizar comandos de voz para ativar e desativar
reles, que servirão para acionar dispositivos elétricos em uma casa automatizada.
2. Metodologia
Para a realização deste trabalho foi necessária a leitura de diferentes artigos científicos,
bem como, teses de dissertação de graduação, mestrado e doutorado de instituições
renomadas que apresentavam uma correlação com o tema de nosso estudo.
Para o desenvolvimento de sua aplicação foi escolhida a metodologia de
prototipagem, que consiste no desenvolvimento gradativo de uma aplicação,
identificando limitações e propondo soluções.
3.
Sistemas de Comando por Reconhecimento de Voz
Quando se fala em reconhecimento de voz, automaticamente nossas lembranças são
voltadas para filmes de ação e espionagem, com lugares impossíveis de serem invadidos
e requerem sistemas complexos para identificação.
Entretanto, Pereira (2009) afirma que, as formas de uso de reconhecimento de
padrões estão mais próximas do que podemos imaginar, prova disso são os dispositivos
tecnológicos que já possuem integração por reconhecimento de voz.
Como exemplo desta integração tecnológica podemos citar a assistente virtual
Siri, desenvolvida pela Apple. A assistente virtual Siri é capaz de responder a comandos
de voz solicitados pelo usuário, possibilitando a interação ativa entre o usuário e o
produto tecnológico, como apresenta a Figura 01, em que o usuário realiza um comando
de voz, indagando a assistente virtual: “Qual é o horário atual”.
Figura 01 – Assistente Virtual Siri - Reconhecimento de Voz. Fonte: iPhone 4S.
Quando o comando de voz é captado, o sistema de reconhecimento capta as vibrações sonoras emitidas, transformando-as de ondas analógicas para dados digitais,
filtrando o som e apagando ruídos indesejados. Posteriormente, o som é dividido em
fonemas – “Sílabas” sonoras que formam palavras, e por fim, é prontamente reportada
ao usuário a resposta ao comando solicitado (GUSMAN et al., S/D).
4.
Desenvolvimento
4.1. Conhecendo a Plataforma de Prototipagem Eletrônica Arduino
Arduino é uma plataforma eletrônica open-source baseada em hardware e software de
fácil utilização. O Projeto foi iniciado em 2005 e possuía, primeiramente, cunho
educacional e interagia com aplicações escolares.
Projetada com um micro controlador Atmel AVR de 8 bits, pinos digitais e
analógicos de entrada e saída e entrada USB capaz de se conectar com computadores. A
placa Arduino pode ser combinada com outros Arduinos criando extensões chamadas de
shields. Existem shields para os mais diversos fins, como por exemplo, shields de
comunicação sem fio, comunicação Ethernet, reconhecimento de voz, sensores de
diversos tipos, etc. Além da placa, o Arduino conta com uma IDE que pode ser baixada
gratuitamente da internet e permite a programação do dispositivo utilizando a
linguagem C/C++, com objetivo de criar ferramentas e projetos de baixo custo. Os
projetos em Arduino podem ser únicos ou podem se comunicar com outros circuitos, ou
até mesmo, se comunicar com softwares em um computador. A placa pode ser montada
a mão ou pode ser comprada montada. A Figura 02 representa um modelo de plataforma
de desenvolvimento do Arduino, em específico, o Arduino Uno.
Figura 02 – Plataforma de Desenvolvimento Arduino Uno. Fonte: Arduino, 2015.
A placa pode operar de um fornecimento externo de 6 a 20 volts. Se for fornecido com menos de 7V, no entanto, o pino de 5V pode fornecer menos do que cinco volts
e a placa pode ser instável. Se usar mais do que 12V, o regulador de tensão pode superaquecer e danificar a placa. O intervalo recomendado é de 7 a 12 volts (ARDUINO,
2015).
4.2. Peças e Materiais Utilizados no Desenvolvimento do Protótipo
O Voice Recognition Module V3 é um shield que atua juntamente com o Arduino.
Através deste modulo podemos conversar com o Arduino e programar o que ele fará ao
receber comandos por voz. No módulo V3, os comandos de voz são armazenados em
um grande grupo como uma biblioteca, com capacidade para no máximo 80 comandos e
sete trabalhando simultaneamente. A Figura 03 representa o Module V3.
Figura 03 - Modelo Voice Recognition Module V3. Fonte: Documentação da Voice Recognition
Module V3.
Os relés são dispositivos cumutadores eletromecânicos. Verificou-se que os relês
foram muito usados nos sistemas telefônicos e são considerados grandes membros, até
mesmo o antepassado dos transistores. Os relés são formados, basicamente, de um
eletroímã, uma armadura, uma mola e um conjunto de contatos elétricos. Tem como
função permitir o funcionamento de aparelhos ligados ao mesmo, ou em outro circuito
elétrico, que estejam também ligados ao relé. Funciona como uma chave automática. Na
Figura 04 temos um exemplo de relés.
Figura 04 – Placa com dois Relés. Fonte: http://www.arduinobr.com/arduino/acionadores/usando-umrele-para-controlar-dispositivos-eletricos/.
Resistor é usado para limitar corrente ou causar queda de tensão, enquanto a resistência serve para causar produção de calor, a resistência elétrica é uma propriedade
que os materiais em geral tem para dificultar a passagem dos elétrons, ou seja, resistir e
dificultar a passagem da corrente elétrica. Assim, é possível controlar a intensidade de
corrente que passa pelo circuito. Os resistores são especificados pela sua resistência
média em ohms (Ω). A Figura 05 mostra exemplos de resistores.
Figura 05 – Placa com dois Relés. Fonte:
http://www.arduinobr.com/arduino/acionadores/usando-um-rele-para-controlar-dispositivos-eletricos/.
5. Considerações Finais
Este artigo científico abordou o desenvolvimento de um protótipo de automação, utilizando uma plataforma livre de desenvolvimento e de baixo custo, características fundamentais para o desenvolvimento deste projeto.
O protótipo construído mostrou-se eficaz, pois, através dele foi possível acionar
uma lâmpada elétrica apenas por comandos de voz. Para estudos futuros, serão implementadas mais formas de automação realizadas por comando de voz, objetivando a automação de uma residência.
6. Referências
Pereira, A. P. Como Funciona o Reconhecimento de Voz? 2009. Disponível em:
<http://www.tecmundo.com.br/curiosidade/3144-como-funciona-o-reconhecimento-devoz-.htm> Acesso em: 19/04/2015.
Gusman, et al., S/D. Como Funciona o Reconhecimento de Voz em Aparelhos
Eletrônicos? Disponível em: <http://mundoestranho.abril.com.br/materia/comofunciona-o-reconhecimento-de-voz-em-aparelhos-eletronicos>. Acesso em: 19/04/2015.
Arduino,
G.
(2015)
Arduino
Uno.
Disponível
em:
https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno>. Acesso em 19/04/2015.
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