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スマートスピーカーの作り方

MAPラボは2021年3月開催のすぎなみサイエンスフェスタに「スマートスピーカーをつくろう」というテーマで動画を出展します。

今回は、サイエンスフェスタに出展する動画では紹介しきれないスマートスピーカーの作り方の詳細についてです。

実際にスマートスピーカーを動かしている様子などはすぎなみサイエンスフェスタの動画で紹介しますので、ご興味を持たれた方はぜひそちらもご覧ください。

では早速、スマートスピーカーの制作に必要な道具を紹介します。

今回は「AIY Voice Kit」というスマートスピーカーを作るためのキットを使用します。

こちらのキットは秋月電子スイッチサイエンスなどで購入できます。

どちらもキットに含まれるパーツは同じものです。

また、キット以外にもいくつか必要な道具があります。

キットに含まれるmicroSDカードにOS(オペレーティングシステム)を導入するためのmicroSDカードリーダーと、キットに含まれるボードのネジを緩めるための2mmの精密マイナスドライバーです。

一通り用意が出来たら、OSを導入していきます。

まずmicroSDカードの中身を綺麗にしておきます。

これは新品のmicroSDカードを使う場合でもはじめにしておきましょう。

まず、microSDカードの中身を綺麗にする(フォーマットする)ためのソフトウェアを導入します。

SDメモリーカードフォーマッターをダウンロードしましょう。

次に、綺麗にしたmicroSDカードにOSを導入します。

まずはAIY Voice Kit用にカスタマイズされたRaspberryPiのOSをダウンロードしましょう。

OSはGithubで公開されています。

Githubからその時点で一番新しいバージョンの「img.xz」ファイルをダウンロードします。

このファイルがOSですが、このファイルをそのままmicroSDカードのフォルダに入れるだけではOSは正常に動きません。なのでOSを導入するためのソフトを介して導入する必要があります。

balenaEtcherというソフトをダウンロードしましょう。

次に、microSDカードリーダーをパソコンに接続し、microSDカードを入れましょう。

OS導入の準備が出来たのでbalenaEtcherを開きます。

この画面が開いたら、画面左の”Flash from file”を押して、先ほどダウンロードした「img.xz」がついたファイルを選びましょう。

環境によっては「img.xz」の表示が見えないかもしれません。

その時は、ファイルエクスプローラの上メニューから「表示」を選んで、右の方にある「ファイル名拡張子」のチェックをつけましょう。

これですべてのファイルにそれぞれの拡張子(ファイルの種類)が表示されるようになったはずです。

balenaEtcherの画面に戻ったら真ん中の「Select target」を押して、microSDカードのドライブを選びます。(SDカードを入れた時に設定されるドライブは環境によってDドライブだったりEドライブだったりと様々なので注意してください)

SDカードのドライブを選択できたら、画面右の「Flash!」を押すとOSの書き込みが始まります。時間がかかるのでそのまましばらく待ちましょう!

OSの書き込みが終わったらキット付属の段ボールで内枠と外箱を作ります。

詳しい組み立て方はAIY Voice Kitの公式ガイドを見てください。

ガイドの中でも特に分かりづらい部分を解説します。

例えば、内枠の組立では下の画像のように、丸く欠けているのが左にくるように折る必要があります。

反対向きでも途中まではうまく組み立てられますが間違えるとボードがうまく入らなくなります。

Voice Bonnet Boardにスピーカーの線をつなぐ時に下の画像の部分のネジをゆるめて線を挟めるようにします。

下から赤と黒の線を間に入れられたら、線の位置をキープしたまま緩めたネジを締めましょう。

Voice Bonnet BoardとRaspberryPiを繋いで、スピーカーの線も挟めたらVoice Bonnet Boardの左右についているマイクが両方とも内枠の外側に出るようにボードを内枠に挟みます。

内枠にボードを挟めたら外箱を組み立てて、内枠を外箱に入れます。

上から見ると下の画像のような感じになります。

このように、Voice Bonnet Boardを区切る内枠の段ボールの隙間が、左が狭く右が広くなっていればうまく組み立てができています。

ここまで出来たら外箱の蓋の外からボタンを入れてボタンのナットを締め、ボタンとVoice Bonnet Boardを各色の線で繋ぎます。

線は次の画像のように繋ぎます。

6本ピンがあるうち、左上が青、その下がグレー、一番下が赤で、右上が緑、その下が黒、一番下がオレンジです。

Voice Bonnet Board側は下の画像のように繋ぎましょう。

正面から見て左上が青、右上が黒になるように繋ぎます。

ここまで出来たら線を箱の中に入れて箱のフタを閉じましょう。

これで本体は完成です。

先ほど書き込んだmicroSDカードをRaspberryPiに入れて、電源を入れます。

電源は先がUSBになっていますが、動作が不安定にならないように、パソコンに繋ぐのではなくUSBアダプタを使ってコンセントに繋ぐようにしてください。

次はRaspberryPiの操作をしていきます。

本来ならRaspberryPiはモニターを使って作業する工程があるのですが、普段のPC以外の追加のモニターなしで作業を進められるように、その工程をキット専用のAndroidアプリで済ませます。

AndroidのPlayストアで下の画像のアプリをインストールしてください。

アプリを起動したら「Voice Kit」を選んでアプリのナビゲーションに従って進みます。

Voice Bonnet Boardのボタンを緑に光るまで長押しして、スマートフォンとBluetoothでペアリングします。

そのまま手順通りに進んで、「Connect to a Wi-Fi network」という指示まで来たら、パソコンが接続されているのと同じWi-Fiを選択します。

完了したらVoice KitのIPアドレスが表示されるはずです。

これをメモしましょう。(もし忘れてもアプリのトップ画面に記録したものが表示されるようになっています)

そのまま手順通りに進んでトップ画面に戻ったらスマートフォンでの作業は終了です。

次はパソコンでの作業です。

Google Chromeを開いて拡張機能を追加します。

この拡張機能を使ってSSHという方法でRaspberryPiにパソコンから接続します。

拡張機能が入れられたら、Google Chromeの右上のパズルのようなマークをクリックして「Secure Shell」を選び、「接続ダイアログ」をクリックします。

出てきた画面の一番上の入力欄に「pi@(IPアドレス)」と入力します。

「(IPアドレス)」は先ほどスマートフォンで取得したIPアドレスに置き換えてください。

それが出来たらエンターキーを押して接続します。

これで無事に接続まで出来たら、後は動画で紹介した通りの手順になります。

もし接続出来ない場合は、スマートフォンでIPアドレスを取得する手順をもう一度繰り返してみてください。

動画でもお伝えしましたが、スマートスピーカーでできることは沢山あります。

動画ではプログラミングを行いませんでしたが、「Python」というプログラミング言語を使ってプログラムと今回のスマートスピーカーを組み合わせることでできることも増えます。

詳しくは公式ガイドの最後にも載っていますので、ぜひ色々と遊んでみてください!

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