Difference between revisions of "Voice control (sphinx+festival)"

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==Preliminary steps==
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==Pasos previos==
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Comenzaremos recopilando el software necesario. Para reconocimiento de voz emplearemos [http://cmusphinx.sourceforge.net/ CMU Pocket Sphinx] desarrollado en [http://www.cmu.edu/index.shtml Carnegie Mellon University], y para la locución de texto emplearemos [http://www.cstr.ed.ac.uk/projects/festival/ Festival Speech Synthesis System] desarrollado en [http://www.ed.ac.uk/home University of Edinburgh].
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Actualmente se encuentra disponible para las versiones groovy e hydro de [http://wiki.ros.org/ ROS] el ''package'' [http://wiki.ros.org/pocketsphinx pocketsphinx], que podemos instalar simplemente ejecutando en un terminal el siguiente comando:
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<syntaxhighlight>sudo apt-get install ros-"groovy o hydro"-pocketsphinx</syntaxhighlight>
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Para versiones anteriores necesitamos instalar el ''package'' para [http://www.ubuntu.com/ ubuntu] de [http://cmusphinx.sourceforge.net/ CMU Pocket Sphinx]. Para instalarlo ejecutaremos el siguiente comando en un terminal:
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<syntaxhighlight>sudo apt-get install gstreamer0.10-pocketsphinx</syntaxhighlight>
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Para obtener el ''package'' para [http://wiki.ros.org/ ROS] de [http://cmusphinx.sourceforge.net/ CMU Pocket Sphinx], usaremos el ''stack'' "rharmony" de [http://www.albany.edu/ University of Albany]. En un terminal, nos situaremos en el directorio de nuestro [[Fernando-TFM-ROS02#Creando un espacio de trabajo|espacio de trabajo]], y ejecutaremos la siguiente secuencia de comandos:
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<syntaxhighlight>
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svn checkout http://albany-ros-pkg.googlecode.com/svn/trunk/rharmony
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rosmake --rosdep-install pocketsphinx
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</syntaxhighlight>
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[http://www.cstr.ed.ac.uk/projects/festival/ Festival Speech Synthesis System] se encuentra integrado en el ''package'' de [http://wiki.ros.org/ ROS] [http://wiki.ros.org/sound_play?distro=electric sound_play].
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==Reconocimiento de voz==
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Comenzaremos creando el ''package'' que va a contener nuestros programas de control mediante la voz. [[Fernando-TFM-ROS02#Creando un package|Crearemos un ''package'']] llamado "voz_fer" con las siguientes dependencias: pocketsphinx sound_play std_msgs roscpp. Ahora tenemos que que establecer las ordenes de voz que vamos a emplear para el control, pueden ser palabras u oraciones (en inglés), el uso de oraciones reduce la aparición de falsos positivos de reconocimiento. El vocabulario seleccionado es el siguiente, que guardaremos  en el directorio "config" del ''package'' creado, en un archivo llamado "comandos_voz.txt", donde cada palabra u oración irá en una nueva línea:
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<syntaxhighlight>
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start speech
 +
stop speech
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go forward
 +
go back
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turn left
 +
turn right
 +
speed up
 +
slow down
 +
rotate left
 +
rotate right
 +
stop
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point beer
 +
point cocacola
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fold arm
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</syntaxhighlight>
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Para generar este vocabulario para el reconocimiento debemos subir nuestro archivo comandos_voz.txt al siguiente enlace y compilarlo:
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[http://www.speech.cs.cmu.edu/tools/lmtool-new.html Sphinx knowledge base tool]
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Descargaremos los archivos generados al directorio "config" del ''package'' creado y los renombraremos como "comandos_voz.*". Vamos a crear un ''launcher'' para poder ejecutar el programa de reconocimiento usando el vocabulario que hemos creado. En el directorio "launch" el ''package'' crearemos un archivo llamado "comandos_voz.launch" con el siguiente contenido:
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<syntaxhighlight lang="xml">
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<launch>
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  <node name="recognizer" pkg="pocketsphinx" type="recognizer.py" output="screen">
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    <param name="lm" value="$(find voz_fer)/config/comandos.lm"/>
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    <param name="dict" value="$(find voz_fer)/config/comandos.dic"/>
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  </node>
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</launch>
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</syntaxhighlight>
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Para iniciar el reconocimiento de voz simplemente debemos ejecutar en un terminal el siguiente comando:
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<syntaxhighlight>roslaunch voz_fer comandos_voz.launch</syntaxhighlight>
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Los resultados de reconocimiento de voz se publican en el ''topic'' "recognizer/output", en un mensaje tipo [http://docs.ros.org/api/std_msgs/html/msg/String.html std_msgs/String]. Podemos ver el resultado producido al hablar ejecutando el siguiente comando en otro terminal:
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<syntaxhighlight>rostopic echo recognizer/output</syntaxhighlight>
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==Locución de texto==
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Para poder realizar la locución de texto desde nuestro programa necesitamos hacer uso de la clase sound_play::SoundClient, en la cul se definen las siguientes funciones públicas:
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<syntaxhighlight lang="cpp">
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Sound builtinSound (int id)
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Create a builtin Sound.
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void play (int sound)
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Play a buildin sound.
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void playWave (const std::string &s)
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Plays a WAV or OGG file.
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void repeat (const std::string &s)
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Say a string repeatedly.
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void say (const std::string &s, const std::string &voice="voice_kal_diphone")
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Say a string.
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void setQuiet (bool state)
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Turns warning messages on or off.
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SoundClient (ros::NodeHandle &nh, const std::string &topic)
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Create a SoundClient that publishes on the given topic.
 +
SoundClient ()
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Create a SoundClient with the default topic.
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void start (int sound)
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Play a buildin sound repeatedly.
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void startWave (const std::string &s)
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Plays a WAV or OGG file repeatedly.
 +
void stop (int sound)
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Stop playing a built-in sound.
 +
void stopAll ()
 +
Stop all currently playing sounds.
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void stopSaying (const std::string &s)
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Stop saying a string.
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void stopWave (const std::string &s)
 +
Stop playing a WAV or OGG file.
 +
Sound voiceSound (const std::string &s)
 +
Create a voice Sound.
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Sound waveSound (const std::string &s)
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</syntaxhighlight>
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La función que vamos a emplear es "say", que pronuncia una cadena de texto una sola vez, usando la voz por defecto "voice_kal_diphone". Para completar la reproducción de un archivo o cadena de texto es necesario hacer una pausa en la ejecución de nuestro código usando la función "sleep(segundos)".
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 +
==Programa de control MYRAbot==
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Este programa permite teleoperar mediante la voz el MYRAbot, así como dar una serie de órdenes para el señalado de objetos presentes en la escena. El programa crea un ''nodo'' llamado "control_voz" el cual se suscribe al ''topic'' "recognizer/output", publicado por pocketsphinx, y publica los ''topics'' "cmd_vel", para el control de los movimientos de la base, y "selected_object", para la selección de opciones de apuntado del [[Control brazo MYRAbot (bioloid+arduino)|brazo]], al que está suscrito el programa [[Detección y cálculo de posición de objetos (cámara web)#Señalar objetos (Escoja)|escoja]]. En el directorio "src" de nuestro ''package'' crearemos un archivo llamado "control_voz.cpp", con el siguiente contenido:
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 +
<syntaxhighlight lang="cpp" enclose="div">
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  #include "std_msgs/Int16.h"
 +
  #include "std_msgs/String.h"
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  #include "geometry_msgs/Twist.h"
 +
  #include "sound_play/sound_play.h"
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 +
  int inicio = 0;
 +
  int rotate = 0;
 +
  int turn = 0;
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  int start = 0;
 +
  int stop = 1;
 +
  float linear_vel = 0.0;
 +
  float angular_vel = 0.0;
 +
  std_msgs::String comando_voz; 
 +
 +
  void sleepok(int t, ros::NodeHandle &n)
 +
  {
 +
      if (n.ok())
 +
              sleep(t);
 +
  }
 +
 +
  void speech(const std_msgs::String& voz)
 +
  {
 +
::comando_voz = voz;
 +
 +
ros::NodeHandle n;
 +
     
 +
ros::Publisher object_pub_=n.advertise<std_msgs::Int16>("selected_object", 1);
 +
       
 +
ros::Publisher move_base_pub_=n.advertise<geometry_msgs::Twist>("cmd_vel", 1);
 +
 +
 +
 +
std_msgs::Int16 objeto;
 +
geometry_msgs::Twist mover_base;
 +
     
 +
if (::comando_voz.data == "start speech")
 +
{
 +
inicio = 1;
 +
 +
}
 +
else if (::comando_voz.data == "stop speech")
 +
{
 +
inicio = 0;
 +
 +
}
 +
else if (inicio == 1)
 +
{
 +
if (::comando_voz.data == "stop")
 +
{
 +
::linear_vel = 0.0;
 +
::angular_vel = 0.0;
 +
 +
}
 +
else if (::comando_voz.data == "go forward")
 +
{
 +
 +
::linear_vel = 0.1;
 +
::angular_vel = 0.0;
 +
 +
}
 +
else if (::comando_voz.data == "go back")
 +
{
 +
 +
::linear_vel = -0.1;
 +
::angular_vel = 0.0;
 +
 +
}
 +
else if (::comando_voz.data == "turn left")
 +
{
 +
if (::angular_vel <= 0 || ::rotate == 1)
 +
{
 +
::angular_vel = 0.1;
 +
 +
::rotate = 0;
 +
::turn = 1;
 +
}
 +
else
 +
{
 +
 +
::angular_vel = ::angular_vel + 0.1;
 +
 +
}
 +
}
 +
else if (::comando_voz.data == "turn right")
 +
{
 +
if (::angular_vel >= 0 || ::rotate == 1)
 +
{
 +
::angular_vel = -0.1;
 +
 +
::rotate = 0;
 +
::turn = 1;
 +
}
 +
else
 +
{
 +
 +
        ::angular_vel = ::angular_vel - 0.1;
 +
 +
}
 +
}
 +
else if (::comando_voz.data == "rotate left")
 +
{
 +
if (::angular_vel <= 0 || ::turn == 1)
 +
{
 +
::angular_vel = 0.1;
 +
 +
::turn = 0;
 +
::rotate = 1;
 +
}
 +
 +
::linear_vel = 0.0;
 +
 +
}
 +
else if (::comando_voz.data == "rotate right")
 +
{
 +
if (::angular_vel >= 0 || ::turn == 1)
 +
{
 +
::angular_vel = -0.1;
 +
 +
::turn = 0;
 +
::rotate = 1;
 +
}
 +
 +
::linear_vel = 0.0;
 +
 +
}
 +
else if (::comando_voz.data == "speed up")
 +
{
 +
if (::linear_vel == 0)
 +
{
 +
if (::angular_vel > 0 && ::rotate == 1)
 +
{
 +
::angular_vel= ::angular_vel + 0.05;
 +
}
 +
else if (::rotate == 1)
 +
{
 +
::angular_vel = ::angular_vel - 0.05;
 +
}
 +
}
 +
else
 +
{
 +
if (::linear_vel > 0)
 +
{
 +
::linear_vel = ::linear_vel + 0.05;
 +
}
 +
else
 +
{
 +
::linear_vel = ::linear_vel - 0.05;
 +
}
 +
}
 +
}
 +
else if (::comando_voz.data == "slow down")
 +
{
 +
if (::linear_vel == 0)
 +
{
 +
if (::angular_vel > 0 && ::rotate == 1)
 +
{
 +
::angular_vel = ::angular_vel - 0.05;
 +
}
 +
else if (::rotate == 1)
 +
{
 +
::angular_vel = ::angular_vel + 0.05;
 +
}
 +
}
 +
else
 +
{
 +
if (::linear_vel > 0)
 +
{
 +
::linear_vel = ::linear_vel - 0.05;
 +
}
 +
else
 +
{
 +
::linear_vel = ::linear_vel + 0.05;
 +
}
 +
}
 +
}
 +
else if (::comando_voz.data == "point beer")
 +
{
 +
objeto.data = 1;
 +
 +
object_pub_.publish(objeto);
 +
}
 +
else if (::comando_voz.data == "point cocacola")
 +
{
 +
objeto.data = 2;
 +
 +
object_pub_.publish(objeto);
 +
}
 +
else if (::comando_voz.data == "fold arm")
 +
{
 +
objeto.data = 100;
 +
 +
object_pub_.publish(objeto);
 +
}
 +
}
 +
  }
 +
     
 +
  int main(int argc, char **argv)
 +
  {
 +
       
 +
        ros::init(argc, argv, "control_voz"); 
 +
 +
        ros::NodeHandle n;
 +
 +
        ros::Subscriber speech_sub_= n.subscribe("/recognizer/output", 1, speech);
 +
     
 +
        ros::Publisher object_pub_=n.advertise<std_msgs::Int16>("selected_object", 1);
 +
       
 +
        ros::Publisher move_base_pub_=n.advertise<geometry_msgs::Twist>("cmd_vel", 1);
 +
     
 +
       
 +
        ros::Rate loop_rate(10);
 +
       
 +
        geometry_msgs::Twist mover_base;
 +
       
 +
        sound_play::SoundClient voz_robot;
 +
       
 +
sleepok(1, n);       
 +
       
 +
        while (ros::ok())
 +
        {
 +
mover_base.linear.x = ::linear_vel;
 +
mover_base.angular.z = ::angular_vel;
 +
 +
move_base_pub_.publish(mover_base);
 +
 +
if (::comando_voz.data == "start speech" && ::start == 0)
 +
{
 +
voz_robot.say("bep bep. I am listening you");
 +
 +
sleepok(4, n);
 +
 +
::start = 1;
 +
::stop = 0;
 +
}
 +
else if (::comando_voz.data == "stop speech" && ::stop == 0)
 +
{
 +
voz_robot.say("bep bep. I stop listening");
 +
 +
sleepok(4, n);
 +
 +
::stop = 1;
 +
::start = 0;
 +
}
 +
 +
ros::spinOnce();
 +
 +
loop_rate.sleep();
 +
       
 +
}                   
 +
     
 +
        ros::spin(); 
 +
 +
        return 0;
 +
  }
 +
 +
 +
</syntaxhighlight>
 +
 +
Para poder compilar y generar el ejecutable del programa añadiremos la siguiente línea de código al final del archivo "CMakeLists.txt" de nuestro ''package'':
 +
 +
<syntaxhighlight>rosbuild_add_executable(control_voz src/control_voz.cpp)</syntaxhighlight>
 +
 +
Para comenzar la compilación debemos ejecutar en un terminal la siguiente secuencia de comandos:
 +
 +
<syntaxhighlight>
 +
roscd voz_fer
 +
make
 +
</syntaxhighlight>
 +
 +
Con el programa compilado y creado el ejecutable, vamos a crear un ''launcher'' para lanzar todos los programas necesarios para su ejecución. Crearemos en el directorio "launch" del ''package'' un archivo llamado "control_voz.launch" con el siguiente contenido:
 +
 +
<syntaxhighlight lang="xml">
 +
 +
<launch>
 +
 +
  <include file="$(find voz_fer)/launch/comandos_voz.launch"/>
 +
 +
  <node name="soundplay_node" pkg="sound_play" type="soundplay_node.py"/> 
 +
 +
  <node name="control_voz" pkg="voz_fer" type="control_voz" />
 +
 +
  <include file="$(find brazo_fer)/launch/escoja.launch"/>
 +
 
 +
</launch>
 +
 +
</syntaxhighlight>
 +
 +
Para iniciar el ''launcher'' simplemente deberemos ejecutar el siguiente comando:
 +
 +
<syntaxhighlight>roslaunch voz_fer control_voz.launch</syntaxhighlight>
 +
 +
En el siguiente vídeo puede verse el [[Modelo para simulación MYRAbot (urdf+gazebo)|modelo del MYRAbot]] en [http://wiki.ros.org/simulator_gazebo?distro=electric gazebo], mientras es teleoperado usando los comandos de voz del vocabulario seleccionado:
 +
 +
<center><videoflash>_hvuvlRyNt0</videoflash></center>
 +
 +
<center>[http://www.youtube.com/watch?v=_hvuvlRyNt0 Ver vídeo en YouTube]</center>
 +
 +
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Revision as of 18:34, 22 April 2014

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