【ESP32】自作音声アシスタント！驚きの簡単ステップ

はじめに

音声アシスタントといえば、Google AssistantやAmazon Alexaが代表的ですが、ESP32を使ってシンプルな音声アシスタントを自作することも可能です。本記事では、ESP32と音声認識モジュールを組み合わせて、簡単な音声アシスタントを作る方法を解説します。

ESP32はWi-FiやBluetoothを搭載しており、音声データの処理やクラウド連携も可能です。この実験を通じて、IoTデバイスと音声制御の基礎を学びましょう。

システムの概要

本プロジェクトでは、以下のような音声アシスタントを構築します。

ESP32が音声を認識（専用モジュール使用）
音声コマンドに応じてLEDを制御
Wi-Fi経由でスマートホームデバイスと連携
応用編：クラウドAPIを利用した音声アシスタント機能

必要な部品

部品名	用途
ESP32 DevKit	音声アシスタントの処理を行うマイコン
Elechouse V3 音声認識モジュール	音声コマンドをESP32で処理
マイク（KY-038など）	音声入力用
スピーカー（3W以上推奨）	音声応答用（オプション）
LED	音声コマンドで制御
5V電源	ESP32の安定動作用

回路図と接続方法

音声認識モジュール（Elechouse V3）の接続

V3 ピン	ESP32 ピン
VCC	3.3V / 5V
GND	GND
TX	RX (GPIO16)
RX	TX (GPIO17)

LEDの接続

LED ピン	ESP32 ピン
+ (アノード)	GPIO5
– (カソード)	GND

プログラムの実装

1. 必要なライブラリのインストール

Arduino IDEを使用する場合、以下のライブラリをインストールします。

SoftwareSerial（音声認識モジュールとの通信）
WiFi.h（Wi-Fi接続）
HTTPClient.h（クラウドAPI連携用）

2. 音声コマンドの処理

以下のコードで、音声認識モジュールからの入力をESP32で処理します。

#include <SoftwareSerial.h>
#define LED_PIN 5

SoftwareSerial mySerial(16, 17); // RX, TX

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  mySerial.begin(9600);
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  if (mySerial.available()) {
    String command = mySerial.readStringUntil('\n');
    Serial.println("Received: " + command);
    
    if (command.indexOf("LED ON") != -1) {
      digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
      Serial.println("LED Turned ON");
    } else if (command.indexOf("LED OFF") != -1) {
      digitalWrite(LED_PIN, LOW);
      Serial.println("LED Turned OFF");
    }
  }
}

3. Wi-Fi経由でクラウド連携（応用編）

音声コマンドをクラウドAPIと連携し、天気情報を取得するなどの機能を追加できます。

#include <WiFi.h>
#include <HTTPClient.h>

const char* ssid = "your_SSID";
const char* password = "your_PASSWORD";
const char* apiUrl = "http://api.weatherapi.com/v1/current.json?key=YOUR_API_KEY&q=Tokyo";

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("WiFi connected");
}

void loop() {
  HTTPClient http;
  http.begin(apiUrl);
  int httpResponseCode = http.GET();
  if (httpResponseCode > 0) {
    String response = http.getString();
    Serial.println(response);
  }
  http.end();
  delay(60000); // 1分ごとに更新
}

応用例

1. スマートホーム連携

ESP32をGoogle HomeやAlexaと連携させ、家電の制御を行う。
赤外線リモコンモジュールを追加し、テレビやエアコンを音声制御。

2. 音声合成（TTS）機能の追加

ESP8266SAM ライブラリを使い、ESP32に音声応答をさせる。
外部スピーカーを接続し、アシスタントが話すようにする。

3. スマートフォン通知

IFTTTと連携し、音声コマンドでスマホに通知を送信。
家族に音声メッセージを送れる機能を追加。

よくあるトラブルと解決策

1. 音声認識モジュールが反応しない

配線が正しく接続されているか確認。
Serial.begin(9600); のボーレートが適切かチェック。
音声コマンドを事前に学習させているか確認。

2. Wi-Fi接続が不安定

2.4GHzのWi-Fiを使用する（ESP32は5GHz非対応）。
ルーターとの距離を近づける。

3. クラウドAPIからの応答が遅い

APIリクエストの頻度を減らす。
JSONデータの解析を最適化。

まとめ

本記事では、ESP32を使った簡単な音声アシスタントの構築方法を解説しました。

学んだこと

音声認識モジュールを使った音声制御
ESP32とWi-Fiを活用したスマートデバイスの連携
クラウドAPIを利用したデータ取得
スマートホームやTTS機能の応用

次のステップとして、音声合成機能の強化やクラウドAIとの連携を試してみるのも面白いでしょう。ぜひ、自作の音声アシスタントを発展させてみてください！