Raspberry Pi: tutorial su Alexa

Amazon Alexa, o sem­pli­ce­men­te Alexa, è l'as­si­sten­te vocale svi­lup­pa­to da Amazon, che viene uti­liz­za­to ad esempio negli smart speaker come Amazon Echo o Echo Dot. In questi di­spo­si­ti­vi, Alexa è integrato come unità di controllo centrale che risponde ai comandi vocali del­l'u­ten­te. È possibile, ad esempio, ri­pro­dur­re in streaming le canzoni di Amazon Music o Spotify, ri­pro­dur­re brani di Audible, ascoltare le notizie o ri­chie­de­re in­for­ma­zio­ni sul meteo. Il software viene in aiuto anche nell'or­ga­niz­za­zio­ne della giornata, se ne­ces­sa­rio: potete dettare e ri­chia­ma­re le liste della spesa e delle cose da fare e salvare i vostri ap­pun­ta­men­ti nel vostro ca­len­da­rio preferito (Apple, Google, Outlook, ecc.).

E dato che il software di controllo vocale di Amazon è com­pa­ti­bi­le con migliaia di di­spo­si­ti­vi domestici smart come lampade, prese, ter­mo­sta­ti e altri, si può ap­pro­fit­ta­re anche dell'au­to­ma­zio­ne domestica.

Grazie all’Alexa Voice Service potete godere delle fun­zio­na­li­tà di Alexa anche senza un di­spo­si­ti­vo Amazon e integrare l'as­si­sten­te vocale sui vostri di­spo­si­ti­vi. Il popolare Raspberry Pi si è di­mo­stra­to par­ti­co­lar­men­te adatto a tale scopo, perché rispetto ad Amazon Echo e gli altri di­spo­si­ti­vi non solo offre vantaggi in termini di prezzo, ma può anche essere adattato e per­so­na­liz­za­to a pia­ci­men­to.

Raspberry Pi è presente sul mercato dal 2012. Da allora, i pro­dut­to­ri hanno con­ti­nua­to a lavorare al­l'ul­te­rio­re sviluppo del mi­ni­com­pu­ter e hanno ri­la­scia­to varie versioni suc­ces­si­ve come il Raspberry Pi 2 e 3 o il Rasperry Pi Zero. Tuttavia, non tutte le versioni del single-board computer sono in grado di sod­di­sfa­re i requisiti per l'in­te­gra­zio­ne di Alexa: per garantire un fun­zio­na­men­to ottimale del­l'as­si­sten­te vocale, si consiglia di uti­liz­za­re almeno un Raspberry Pi 2 (modello B). Poiché Alexa richiede una con­nes­sio­ne a Internet, è ne­ces­sa­rio anche un adat­ta­to­re WLAN se non si desidera collegare per­ma­nen­te­men­te il mi­ni­com­pu­ter a Internet tramite un cavo di rete.

In al­ter­na­ti­va potete scegliere anche un Raspberry Pi 3 dotato di serie di un adat­ta­to­re WLAN integrato.

Avrete inoltre bisogno dei seguenti accessori per uti­liz­za­re Alexa sul vostro Raspberry Pi:

• Scheda MicroSD con una capacità di almeno 8 GB (meglio se 16 GB o più)
• Ali­men­ta­to­re USB di almeno 2.000 mAh
• Microfono USB
• Al­to­par­lan­ti USB o Bluetooth (se Raspberry Pi 3)

Per una migliore espe­rien­za audio è possibile collegare una scheda audio USB a Raspberry. Se non volete eseguire l'in­stal­la­zio­ne e la con­fi­gu­ra­zio­ne del sistema operativo e di Alexa com­ple­ta­men­te a distanza dal PC (modalità headless), dovete collegare al mi­ni­com­pu­ter anche un monitor, una tastiera e un mouse.

Prima di poter con­fi­gu­ra­re l'as­si­sten­te vocale, è ne­ces­sa­rio in­stal­la­re un sistema operativo sul Raspberry o sulla scheda SD inserita. L'opzione migliore è Raspbian, uf­fi­cial­men­te sup­por­ta­to dalla Raspberry Pi Foun­da­tion, che può essere scaricato come file immagine di­ret­ta­men­te dal sito web della Foun­da­tion. Spac­chet­ta­te il file sulla scheda SD e uti­liz­za­te­lo per avviare il vostro Raspberry Pi e in­stal­la­re il sistema operativo.

Se invece non de­si­de­ra­te in­stal­la­re un sistema operativo, potete anche ac­qui­sta­re una scheda SD pronta all'uso, come se ne trovano ad esempio sullo shop online "The Pi Hut" su cui Raspbian è già pre­in­stal­la­to.

Nella seguente guida vi spie­ghia­mo passo per passo come mettere Alexa in funzione dopo l'in­stal­la­zio­ne di Raspbian.

Venite au­to­ma­ti­ca­men­te rein­di­riz­za­ti all'area svi­lup­pa­to­ri. Prima di poter uti­liz­za­re strumenti come Alexa Voice Server, tuttavia, è ne­ces­sa­rio fornire alcune in­for­ma­zio­ni personali ag­giun­ti­ve, cliccando su "Completa re­gi­stra­zio­ne" nella barra dei menu in alto.

Alle voci "Product name" e "Product ID" è possibile inserire ad esempio "AlexaPi" o "Ra­sp­ber­ry­PiA­le­xa".

Come "Product type" se­le­zio­na­te l'opzione "Device with Alexa built-in" (di­spo­si­ti­vo con software di Alexa integrato). Ri­spon­de­te con No alla domanda sull'uso di un'ap­pli­ca­zio­ne Companion.

Nel campo "Product category" scegliete "Wireless Speakers". Nella de­scri­zio­ne del prodotto non è ne­ces­sa­rio entrare nel dettaglio, è suf­fi­cien­te scrivere ad esempio "Raspberry Pi Alexa Speaker".

Poiché volete con­trol­la­re il vostro Raspberry Pi come il classico al­to­par­lan­te Alexa esclu­si­va­men­te tramite comando vocale, se­le­zio­na­te "Hands-free" (controllo vocale da vicino) e "Far-field" (controllo vocale a distanza) come tipi di in­te­ra­zio­ne pia­ni­fi­ca­te.

Alle domande con­clu­si­ve sull'uso com­mer­cia­le o sull'uso di Raspberry per Alexa for Business e Alexa Mobile Accessory Protocol ri­spon­de­te con No, così come alla domanda se il vostro progetto è spe­ci­fi­ca­men­te concepito per bambini.

Se la con­fi­gu­ra­zio­ne è avvenuta con successo, Amazon vi invierà una notifica pop-up.

Il modo più semplice per in­stal­la­re Alexa sul vostro Raspberry Pi è tramite la piat­ta­for­ma per svi­lup­pa­to­ri GitHub. Qui troverete, tra l'altro, l'Alexa AVS Sample App, che potete usare per tra­sfe­ri­re il software di controllo vocale sul vostro mi­ni­com­pu­ter. È ne­ces­sa­rio disporre di un client Git, che potete scaricare di­ret­ta­men­te dopo un rapido ag­gior­na­men­to del sistema, se non è già in­stal­la­to di default. Inserite quindi in­nan­zi­tut­to i seguenti comandi nel terminal Raspbian per ag­gior­na­re il software di sistema:

Questo è seguito dal controllo del client Git:

Uti­liz­zan­do il client, è possibile scaricare l'AVS Sample App o clonare il re­po­si­to­ry GitHub:

Salvate le modifiche e avviate l'in­stal­la­zio­ne di Alexa sul vostro Raspberry Pi con il seguente comando:

Durante l'in­stal­la­zio­ne del software vocale è ne­ces­sa­rio ef­fet­tua­re le prime im­po­sta­zio­ni e ri­spon­de­re ad alcune domande. In­nan­zi­tut­to dovete accettare i Termini e le Con­di­zio­ni e l'uso di ap­pli­ca­zio­ni di terze parti (se ne­ces­sa­rio). Con la domanda suc­ces­si­va con­fer­ma­te di avere già un account Amazon Developer prima di con­fer­ma­re "Product ID", "Client ID" e "Client secret" nella terza domanda. In tutti e tre i casi, digitate "y" e quindi premete il tasto Invio.

Segue una delle opzioni di im­po­sta­zio­ne di base: la selezione del­l'out­put vocale de­si­de­ra­to. Suc­ces­si­va­men­te avete la pos­si­bi­li­tà di scegliere l'i­ta­lia­no come lingua durante la co­mu­ni­ca­zio­ne con Alexa. Durante l'in­stal­la­zio­ne, indicate inoltre se l'uscita audio del vostro al­to­par­lan­te Raspberry Pi Alexa deve avvenire tramite il con­net­to­re jack (3,5 mm) o tramite l'uscita HDMI. Infine, spe­ci­fi­ca­te se de­si­de­ra­te mantenere la parola di at­ti­va­zio­ne pre­de­fi­ni­ta "Alexa" o usare un altro comando vocale per avviare l'as­si­sten­te vocale.

Per l'au­ten­ti­ca­zio­ne del Raspberry è ora ne­ces­sa­rio l'Alexa Companion Service, che è una sorta di in­ter­fac­cia o gateway per la con­nes­sio­ne tra il mi­ni­com­pu­ter e i server AVS. Per uti­liz­za­re il servizio, andate alla directory ap­pro­pria­ta tramite il terminale e quindi avviate l'ap­pli­ca­zio­ne uti­liz­zan­do il package manager npm. Per fare questo, inserite i seguenti comandi uno dopo l'altro:

Se l'avvio ha avuto successo, il vostro terminale presenta il messaggio "Listening on Port 3000". Riducete la finestra del terminale e aprite una nuova istanza della riga di comando.

Nella fase suc­ces­si­va, passate alla directory del Companion Client e apritelo. Dal momento che è pro­gram­ma­to in Java, potete uti­liz­za­re il Java Build Manager Maven (mvn):

Pochi istanti dopo aver inserito il comando si apre una finestra di dialogo pop-up che vi invita ad aprire un URL specifico nel browser per re­gi­stra­re il Raspberry. Seguite le istru­zio­ni cliccando su "OK". Il link si aprirà au­to­ma­ti­ca­men­te nel vostro browser pre­de­fi­ni­to.

Nel browser vedrete ora la pagina di accesso ad Amazon o, in alcuni casi, il messaggio che il sito web non è di­spo­ni­bi­le. Se così fosse, non pre­oc­cu­pa­te­vi: basta cliccare su "Advanced" (Avanzate) nel­l'an­go­lo in basso a sinistra e poi su "Proceed to localhost" (Procedi su localhost) per accedere alla finestra di login. Accedete con il vostro account Amazon Developer e con­fer­ma­te che il vostro al­to­par­lan­te Raspberry Pi Alexa è au­to­riz­za­to ad accedere al­l'ac­count Amazon.

Dopo l'au­ten­ti­ca­zio­ne il browser invia il messaggio "device tokens ready". Ora potete cliccare su "OK" nella finestra del client Java finora ignorata per com­ple­ta­re l'au­ten­ti­ca­zio­ne.

Alexa è ora pronto all'uso per poter in­te­ra­gi­re con il software vocale in qualsiasi momento tramite il client AVS cliccando sul­l'i­co­na del microfono e ponendo la domanda che si desidera. Per attivare Alexa anche pro­nun­cian­do sem­pli­ce­men­te la parola di at­ti­va­zio­ne se­le­zio­na­ta, come "Alexa", dovete avviare il co­sid­det­to Wake Word Agent. Aprite, in una nuova finestra del terminale, l'elenco del­l'a­gen­te (KITT AI) per avviarlo:

Se il terminale mostra il messaggio "Connected to AVS client" è possibile uti­liz­za­re Alexa nel modo consueto tramite controllo vocale.

Per evitare di dover avviare Alexa ma­nual­men­te ogni volta che avviate il vostro Raspberry Pi, create uno script di avvio che viene eseguito au­to­ma­ti­ca­men­te quando viene avviato il mi­ni­com­pu­ter. Per fare questo, create prima il file di script con il seguente comando del terminale:

Inserite quindi le seguenti righe di codice nello script:

Lo script au­to­ma­tiz­za il processo di au­ten­ti­ca­zio­ne descritto al punto 7, avviando prima l'Alexa Companion Service e poi il client Java. Questo è seguito dal­l'av­vio ritardato del­l'a­gen­te Wake Word descritto al punto 8.

Salvate lo script e conferite al sistema i permessi di accesso necessari tramite chmod:

Ora create un file di avvio au­to­ma­ti­co per lo script:

Inserite nel file i seguenti contenuti in modo che lo script generato venga eseguito au­to­ma­ti­ca­men­te ogni volta che avviate il vostro al­to­par­lan­te Raspberry Pi Alexa: