IoTの使い方

このカテゴリーのテーマは「笑顔を誘う」

そこで私が目をつけたのが観葉植物だ。

センサーと接続するデバイスは

前の項にあるように、開発プラットフォームは、

クラウドはIBM Cloudを使った。

LINEで送られてきた内容の意味を判別するためには高度な言語処理が必要だ。

利用者にLINEを送るために、必ず必要になるのがAPIであるLine Developersだ。

今回、3Dモデル作成のための3D CADソフトとして、Blenderを使用した。

今回初めて3Dプリンターを購入することになったため、Wi-Fi使用可能で、インターフェースがわかりやすく、組み立てもいらないXYZプリンティングのダヴィンチ mini w+を使った。

まず、Raspberry Pi にセンサーをつなぎ、センサーから値をとれるかを検証した。検証には各センサーとA/Dコンバータのmcp3002をブレッドボード上において行った。

さて、センサーから値を取得したはいいものの、それをクラウドに上げなければ意味がない。そもそも、なぜクラウドにあげる必要があるかというと、各種APIに接続するときにWebhookやHTTPリクエスト(POST)を使える環境が必要なためだ。

Raspberry PiをIBMのサービスからアクセスできるように、Raspberry PiをIBM Cloudでデバイスとして登録する必要がある。スターターキットのInternet of Things Platform Starterでこのドキュメント1をもとに、デバイスタイプ、ID、トークンなどを設定した。

IBM CloudでもNode-REDを使うため、IBM CloudでスターターキットのNode-RED Starterのアプリを作成した。アプリ起動後、https://[設定したアプリ名].mybluemix.net/red/で初期設定を済ませたのち自分のフローにアクセスできるようになる。

デバイス側とクラウド側のNode-REDが互いに送受信可能にする最後のステップだ。

Node-RED間でのデータの送受信はNode-REDにデフォルトであるnode-red-contrib-scx-ibmiotappノードで行える。

Functionノードに、トピックが"test"で内容が"event"のmsgオブジェクトを作り、IBM Outノードに送信、その内容がRaspberry Pi側に送ることに成功した。

LINEを送るにはもちろんそれを送るチャンネル(アカウント)がなければいけない。このStateでは、行った設定などを中心に説明する。

今回はLINE DevelopersのMessaging APIのチャンネルを作成した。

API利用に必要なアクセストークン、LINEからのリクエスト(ユーザーが送ったメッセージ)を取得するためのWebhookの設定をした。

実際にプログラムを組み、Cactify のシステムを作る。

フローはここから閲覧→IBM Cloud Node-RED フロー

DialogflowではIntentとよばれるメッセージのパターンを追加していくことで、いろいろなメッセージに対応させる。普段Google AssistantなどでDialogflowを使うとき、このIntentにResponses(返答)を入れるのだが、センサーの値やボットの性格など、返答を変動させる要素がこのプロジェクトではいくつかあるため、Responsesの代わりにActions and parameteresでDialogflowに送られたメッセージの意味のパラメータのみをNode-REDに返し、そのパラメータに基づいてユーザーにメッセージを送る流れにした。

ユーザーが送るLINEのパターンは単語の組み合わせで無限になり、これを一つずつIntent発動のトリガーとして設定するのは非常に効率が悪い。トリガーの設定の手間を最小限にするために、Dialogflowの機能の一つであるEntitiesを使った。Entitiesとはいわば単語辞書のようなもので、いくつかの単語を一つにまとめることができる。上にある画像のように、Intentのトリガーとなるパターンを入力すると自動的にEntitiesに登録されている単語をタグ付けし、Entitiesで同じ登録されている単語の数だけIntentの発動条件を増やせる。ハイライトされている単語がタグ付け済みの単語。

システムは完成した。

DHT11とSKU:SEN0193はそれぞれ植木鉢上になければならないので、センサーを格納するものは植木鉢上にあっても違和感のないものを考えた。

まずは、3Dプリントすることを考慮せずに簡単に作ってみた。

構造を説明する。

まず、どうやって土台にセンサーを固定するかだが(特に、地面に刺すタイプのSKU:SEN0193)、SKU:SEN0193をよく見てみると、ここで固定してくださいと言わんばかりの凹みがあることに気が付いた。これに着目した私は、土台にツメを設けてここに引っ掛けるようにして縦方向に固定することに決めた。

実際にプリントしてみたところ、採寸ミスや3Dデータのミスで、何回も印刷しなおす羽目になってしまった。

土台上部にはDHT11を入れ、二つのセンサーの配線を通す穴を設けた。

土台の下部と上部を取り付けた。

まずは、最初に作ったサボテンをカバーにするために改造していく。Autodesk Netfabb PremiumのAuto Repair機能で修復した。

よりサボテン感を出すため、ネオングリーンカラーのフィラメントでプリントした。

せっかく土台のカバーを付け替えられる方式にしたので、サボテンのカバーをもう一つ作る。

プリントする際、先のサボテンカバーと変わり、今度はリアルなサボテンに近づけるため、より深い色のクリアグリーンでプリントした。クリアというだけあり、若干光沢と透明感があるが、Davinci Mini用のフィラメントの色の種類がそもそも少ないので仕方ない(XYZさん...色のバリエーションを増やしてくれ...)。

プリントしているところを早送りで見れたら面白いと思って、タイムラプス動画(印刷時間は4時間弱)をとってみた。

システム、土台、カバーのそれぞれが完成した。

今回、テスターとして、一人暮らしをしている

動画でLINEのメッセージが見れなかった方のために貼っておきます。

今回、IoTでいろいろするにあたって、Node-REDに物凄く頼っている気がした。

Blenderはすごい。

まだLINE BOTが対応している会話のパターンが少なく、ユーザーがBOTと遊べるほど賢くはないので、どんどん会話パターンを作り、本当に植物と話せるようになりたい。