Thiết kế điều kiển thiết bị bằng giọng nói với google assistant (google home)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU VIỆN CNTT – ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG GIỌNG NÓI VỚI GOOGLE ASSISTANT ( GOOGLE HOME) - Chủ nhiệm : Mai Thanh Tuấn - Hướng dẫn khoa học: ThS Lưu Hoàng BÀ RỊA-VŨNG TÀU, THÁNG 06 NĂM 2019 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Lưu Hồng CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc o0o - TRƯỜNG ĐH BÀ RỊA VŨNG TÀU VIỆN CNTT-ĐIỆN-ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Họ tên sinh viên thực hiện: Mai Thanh Tuấn - MSSV: 15032278 - Ngày, tháng, năm sinh: 11/10/1997 - Nơi sinh: BRVT - Chuyên ngành: Điện tử công nghiệp I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG GIỌNG NÓI VỚI GOOGLE ASSISTANT ( GOOGLE HOME ) II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tìm hiểu hệ thống điều khiển thơng minh thiết bị nhà - Điều khiển giám sát từ xa việc bật mở thiết bị Google Assistant - Xây dựng mơ hình điều khiển hệ thống thiết bị giọng nói với Google Assistant ( Google Home ) III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI: 01/12/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH ĐỀ TÀI: 15/06/2019 V HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Lưu Hoàng CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) Bà Rịa - Vũng Tàu, ngày 15 tháng 06 năm 2019 SINH VIÊN THỰC HIỆN CHÍNH (Ký ghi rõ họ tên) ThS Lưu Hồng Mai Thanh Tuấn PHỊNG KHOA HỌC CƠNG NGHỆ - HTQT (Ký ghi rõ họ tên) TRƯỞNG VIỆN (Ký ghi rõ họ tên) SVTH: Mai Thanh Tuấn Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Lưu Hồng LỜI CẢM ƠN Trên thực tế khơng có thành công mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em tìm hiểu, học hỏi nhận nhiều hỗ trợ từ thầy anh chị khóa trước Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô viện Công nghệ thông tin – Điện-Điện tử - Trường đại học Bà Rịa Vũng Tàu truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho em bạn khoá Qua em xin cảm ơn anh chị khóa trước đóng góp ý kiến giúp đỡ em để hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn ThS Lưu Hoàng tận tâm hướng dẫn em qua buổi hướng dẫn để hoàn thành đồ án tốt nghiệp Nếu khơng có lời hướng dẫn, dạy bảo thầy em nghĩ đồ án tốt nghiệp em khó hồn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy Vũng Tàu, ngày 26 tháng 06 năm 2019 SVTH: Mai Thanh Tuấn Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Lưu Hoàng LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, xã hội đại, khoa học kỹ thuật phát triển sống người có nhu cầu sử dụng đầy đủ thiết bị thông minh để phục vụ cho sinh hoạt cơng việc Một thực tế gần với người nhà mình, mong muốn dụng cơng nghệ tự động hóa rộng rãi, tất đồ dùng nhà từ phòng ngủ, phòng khách đến toilet gắn điều khiển điện tử kết nối với Internet điện thoại di động, cho phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa lập trình cho thiết bị nhà hoạt động theo lịch thời gian mong muốn Nhu cầu kiểm soát hệ thống thiết bị điện điều khiển thiết bị thông minh ngày phổ biến kiểm tra trạng thái đèn, quạt, máy lạnh, thiết bị khác, mở hay tắt thiết bi ̣điện nhà từ xa thiết bị điện thoại di động, thiết bị máy tính thơng qua mạng internet Hiện với khoa học phát triển với trợ lý ảo thông minh hỗ trợ AI như: Google Assistant (Google), Alexa (Amazon), Siri (Apple), Cortana (Microsoft), … Các thiết bị ngơi nhà thơng minh ngồi điều khiển qua app điện thoại, web,… điều khiển qua trợ lý ảo dần phát triển Vì vậy, em tìm hiểu, nghiên cứu, chọn đề tài: “ Điều khiển thiết bị giọng nói qua Google Asstiant (Google Home) ” để làm đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường SVTH: Mai Thanh Tuấn Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Lưu Hoàng MỤC LỤC Trang NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU LỜI CÁM ƠN LỜI MỞ ĐẦU MỤC LỤC CHƯƠNG 1: Mở Đầu 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Phương pháp nghiên cứu 1.3 Mục tiêu, nhiệm vụ .2 CHƯƠNG 2: Tổng Quan 2.1 Trợ lý ảo 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Google Assistant 2.1.3 Google Home 2.2 Internet Of Thing 2.2.1 Khái niệm 2.2.2 Ứng dụng 10 2.3 Blynk .13 2.3.1 Hệ sinh thái Blynk .13 2.2.2 Tính Blynk 14 2.4 Nhà thông minh .14 2.4.1 Khái niệm 14 2.4.2 Ứng dụng 15 2.4.3 Các hệ sinh thái nhà thông minh giới 15 CHƯƠNG 3: Thiết bị giải pháp công nghệ .17 3.1 Kit NodeMCU Lua ESP8266 17 3.2 Công tắc cảm ứng .18 3.3 Module relay kênh 21 SVTH: Mai Thanh Tuấn Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Lưu Hoàng 3.4 Đèn led 6W 23 3.5 Phần mềm IDE 24 CHƯƠNG 4: Thiết kế điều khiển thiết bị giọng nói với Google Assistant (Google Home) .28 4.1 Sơ đồ khối 28 4.2 Sơ đồ kết nối 29 4.3 Mơ hình thực tế 30 4.4 Lưu đồ giải thuật 32 CHƯƠNG : Kết Luận Và Hướng Phát Triển Đề Tài 34 5.1 Kết luận 34 5.1.1 Những mặt làm 34 5.1.2 Những hạn chế tồn 34 5.2 Hướng phát triển đề tài 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO .35 PHỤ LỤC: Code chương trình 36 SVTH: Mai Thanh Tuấn Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Lưu Hoàng Chương Mở Đầu 1.1 Đặt vấn đề Ngày nay, xã hội đại, khoa học kỹ thuật phát triển sống người có nhu cầu sử dụng đầy đủ thiết bị thông minh để phục vụ cho sinh hoạt cơng việc Một thực tế gần với người nhà mình, mong muốn dụng cơng nghệ tự động hóa rộng rãi, tất đồ dùng nhà từ phòng ngủ, phòng khách đến toilet gắn điều khiển điện tử kết nối với Internet điện thoại di động, cho phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa lập trình cho thiết bị nhà hoạt động theo lịch thời gian mong muốn Nhu cầu kiểm soát hệ thống thiết bị điện điều khiển thiết bị thông minh ngày phổ biến kiểm tra trạng thái đèn, quạt, máy lạnh, thiết bị khác, mở hay tắt thiết bi ̣điện nhà từ xa thiết bị điện thoại di động, thiết bị máy tính thơng qua mạng internet Hiện với khoa học phát triển với trợ lý ảo thông minh hỗ trợ AI như: Google Assistant (Google), Alexa (Amazon), Siri (Apple), Cortana (Microsoft), … Các thiết bị nhà thơng minh ngồi điều khiển qua app điện thoại, web,… điều khiển qua trợ lý ảo dần phát triển Vì vậy, em tìm hiểu, nghiên cứu, chọn đề tài: “ Điều khiển thiết bị giọng nói qua Google Asstiant (Google Home) ” để làm đồ án tốt nghiệp Kết nghiên cứu từ đề tài giúp em có nhiều kinh nghiệm để sau tốt nghiệp chúng em có đủ khả nghiên cứu chế tạo hoàn chỉnh thiết bị điều khiển hệ thống điện cho nhà thông minh đáp ứng sử dụng yêu cầu thi ṭ rường với giá thành hợp ̣lý, chất lượng đảm bảo, phù hợp ̣với điều kiện sống Việt Nam 1.2 Phương pháp nghiên cứu SVTH: Mai Thanh Tuấn Trang Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Lưu Hoàng - Nghiên cứu tài liệu qua sách báo lĩnh vực IOT - Nghiên cứu sở lý thuyết để thiết kế mạch điều khiển thiết bị với trợ lý ảo Google Assistant Google - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động module thiết bị điện nhà 1.3 Mục tiêu, nhiệm vụ - Tìm hiểu hệ thống điều khiển thơng minh thiết bị nhà - Tìm hiểu Google Assistant (Google Home), IOT - Thiết kế mạch điều khiển thiết bị giong nói qua Google Assistant (Google Home) - Xây dựng mơ hình mẫu điều khiển thiết bị qua Google Assistant (Google Home) - Kiểm tra, đánh giá tính ứng dụng đề tài SVTH: Mai Thanh Tuấn Trang Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Lưu Hoàng CHƯƠNG TỔNG QUAN 2.1 Trợ lý ảo 2.1.1 Khái niệm Trợ lý ảo khái niệm lĩnh vực công nghệ, phần mềm, lần đầu biết tới giới vào năm 1961 Hội chợ Thế giới Seattle, dạng thiết bị có tên IBM Shoebox, với khả nhận diện giọng nói Đến năm 1970, Bộ Quốc phịng Hoa Kỳ quan DARPA Bộ phát triển cơng cụ "Harpy" nhận dạng khoảng 1000 từ, tương đương vốn từ vựng đứa bé tuổi Phải tới năm 1990, trợ lý ảo nhà sản xuất hàng đầu Microsoft, IBM, Philips Lernout & Hauspie thức nghiên cứu áp dụng máy tính cá nhân Trong đó, kiện mắt điện thoại thông minh IBM Simon vào năm 1994 đặt móng cho trợ lý ảo thông minh mà ta biết tới ngày Năm 2011, trợ lý ảo số đại cài đặt điện thoại thông minh Siri, giới thiệu tính iPhone 4S Apple Từ năm 2017 đến nay, trợ lý ảo bắt đầu người dùng ý nhờ ứng dụng thực tiễn, đặc biệt đầu tư mạnh tay từ tập đoàn lớn Amazon với Alexa, Google với Google Assistant hay Apple với Siri Hình 2.1: Các trợ lý ảo dòng Smartphone SVTH: Mai Thanh Tuấn Trang Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Lưu Hoàng Từ hiểu đơn giản trợ lý ảo phần mềm, công cụ xây dựng dựa tảng trí thơng minh nhân tạo (AI) nhà phát triển hệ điều hành, hay hãng cơng nghệ tích hợp sâu vào hệ điều hành với mục đích hỗ trợ người dùng thiết bị dễ dàng thói quen mà người dùng thường làm thiết bị 2.1.2 Google Assistant Google Assistant trợ lý cá nhân ảo phát triển Google giới thiệu hội nghị nhà phát triển hãng vào tháng năm 2016 Khơng giống Google Now, Google Assistant tham gia trò chuyện hai chiều Assistant ban đầu đưa vào ứng dụng nhắn tin Google Allo, loa thông minh Google Home Sau thời gian có mặt hai điện thoại thơng minh Pixel Pixel XL hãng, Google bắt đầu triển khai Assistant thiết bị Android khác vào tháng năm 2017, bao gồm điện thoại thông minh bên thứ ba thiết bị Android Wear, phát hành dạng ứng dụng riêng biệt IOS vào tháng Cùng với mắt phát triển phần mềm (SDK) vào tháng năm 2017 cho phép nhà phát triển bên thứ ba tự xây dựng phần cứng tương thích với Google Assistant, Assistant tiếp tục mở rộng hỗ trợ cho lượng lớn thiết bị, bao gồm xe thiết bị nhà thơng minh Các chức Assistant bổ sung nhà phát triển bên thứ ba Người dùng chủ yếu tương tác với Google Assistant qua giọng nói tự nhiên, nhập qua bàn phím Các chức tương tự Google Now, tìm kiếm Internet, đặt kiện lịch báo thức, điều chỉnh cài đặt phần cứng thiết bị người dùng hiển thị thông tin từ tài khoản Google người dùng Google bổ sung tính khác cho Assistant bao gồm khả nhận diện vật thể thu thập thông tin vật thể thông qua máy ảnh thiết bị, với việc hỗ trợ mua sản phẩm chuyển tiền SVTH: Mai Thanh Tuấn Trang