AIロボット – ページ 6 – 群馬プログラミングカレッジ

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複数ロボット自然会話システム（１）

複数ロボット自然会話システム（１）
複数ロボット自然会話システム（２）
複数ロボット自然会話システム（３）
複数ロボット自然会話システム（４）

複数ロボット自然会話システムの「要件定義」

システム概要：

インターネットで繋がった複数の自然会話ロボットがロボット同士でお互いに自然会話を行うシステムです。

各ロボットは、音声認識、自然会話、音声合成の機能を有し、３種の会話モードで会話する。

３つのモード：
対談モード（２人で会話する）
鼎談（ていだん）モード（3人で会話する）
会談モード（４人以上の複数のロボットがお互いに会話する）

システムは、システムを管理するサーバーと複数のロボットから構成される。
サーバーのMySQLデータベースサーバーに会話内容とログ情報を保存する。

会話内容は、ある特定の話題について会話を行うことができ、その話題の「キーワード」でインターネットから情報検索してその内容を会話の材料にして、会話内容を膨らませていきます。

要件定義：

1. 1. サーバープログラムで参加ロボットを管理（参加ロボット、スタンバイ状態など）
  2. 会話開始の合図（全ロボットがスタンバイ状態になる）と会話終了の合図（会話回数）をサーバープログラムが行う。
  3. 最初、全てのロボットに、会話開始時刻に合わせて、「こんにちは」または「こんばんは」の挨拶を設定する。
  4. 各ロボットは、会話開始の合図でサーバーから「会話文」をWebサービスAPI機能で、受信（JSON形式）する。
  5. 各ロボットは、「会話文」を受信したら、その「会話文」をレスポンダー（AIクラウド含む）に渡し、「応答文」を受けとる。
  6. 各ロボットは、その「応答文」をサーバーに、WebサービスAPI機能で送信する。
  7. 参加ロボットの会話形式は、次の3モードを選択できる。モード設定は会話開始時にサーバープログラムが行う。
    （１）対談モード（２人で話す。対話）、（２）鼎談（ていだん）モード（３人で向かい合って話すこと。）、（３）会談モード（４人以上で会話する。懇談、座談）
  8. 対談モードは、順列（重複あり）Permutations with repetitionで、管理する。
    「順列（重複あり）」にした理由は、各ロボットが独り言の会話ができるようにしたためである。
    ｎΠｒ＝ｎr　仮に、3ロボットが対談する場合は、3Π2＝3²＝9通りのパターンで管理する。（構成図参照）
  9. 鼎談モードは、組合せ　Combinations で、管理する。
    nCr＝ｎ！／ｒ！×（ｎ－ｒ）！　仮に４ロボットが鼎談する場合は、n=4、r=3で、4Ｃ3＝4！／3！×（4－3）！＝4通りのパターンで管理する。
    A、B、C、Dのロボットが参加した場合は、鼎談のパターンは、ABC、ACD、BCD、BADの４通りのパターンができる。
  10. 会談モードは、組合せ　Combinations で、管理する。
    nCr＝ｎ！／ｒ！×（ｎ－ｒ）！　仮に４ロボットが会談する場合は、n=4、r=4で、4Ｃ4＝4！／4！×（4－4）！＝1通りのパターンで管理する。
    A、B、C、Dのロボットが参加した場合は、会談のパターンは、ABCDの1通りのパターンができる。Aは、B、C、Dに同じ話を投げかける。同様にB、C、Dも自分以外の参加ロボットに同じ話を投げかける。
  11. 各ロボットは、自分自身と会話することができる。AA、BBなど、ただし、自分自身との会話をしないモードも設定可能。
    「こんにちは」をAが受け取ると「こんにちは」をレスポンダー（応答文を作る機能）へ投げかけるとレスポンダーは、「元気ですか」という応答文を返してきたらその応答文をAに投げかける。
    こんにちは→A→こんにちは→レスポンダー→元気ですか→A→元気ですか→A
  12. 各ロボット同士の会話内容はサーバーのMySQLデータベースに保存する。
  13. 各ロボットには、英字１文字のIDとそれに対応する名前をつける。
    M：摩耶姫、S：しまっぽ、K：くらっぽ
  14. WebサービスAPIで特定のキーワードについて情報検索して、その内容を会話する。
  15. 構成図（3Π2＝3²＝9通りのパターン）
    AA、AB、AC、BA、BB、BC、CA、CB、CCの9通りのパターンを管理
    AAu→は、Aロボットが自分Aに会話を投げかける（u→）、AAｄ←は、AがAから会話を受けとる（ｄ←）意味。uはサーバーにアップロードの略、dはサーバーからダウンロードの略を示す。
    
    A、B、C　の３つのロボットとサーバーがインターネットで繋がっているケース。
    サーバーには、MySQLデータベースサーバーがある。
    サーバーには、WebサービスAPIのプログラム（PHP）があり、ロボットを管理する。
  16. 各ロボットは、発話する時は、相手の名前を言って発話する。
  17. 各ロボットは、全てのロボットとランダムに会話するモードと特定のロボット間でのみ会話するモードを持つ。
  18. 全てのロボットがスタンバイ状態になってから会話を開始する。
  19. 各ロボットは、スタンバイ状態をサーバーに知らせる。

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Ledの点滅・調光でロボットの喜怒哀楽を表現

Led汎用制御関数を作成した。
スレッドで動作する。

パラメーター：
指定した色全部が同時に点滅調光するモード
指定した色を順番に点滅調光するモード
の２つのモードがある。

点灯するLedは、複数設定可能。

本コードでは、３つのLedを設定している。

r:赤、g:緑、b:青（GPIO番号指定、点灯しない場合は、0(ゼロ指定)）
ton:点灯時間、toff:消灯時間（秒）
duc:dutyサイクル指定（1〜100指定）
v:調光有無指定、0:調光無し、1:調光有り
c:同時点灯、順番点灯指定、0:同時点灯調光、1:順番点灯調光

本関数は、複数ロボット会話システムで使用するために作成した。

ロボットは性別があり、男性ロボット、女性ロボットを識別し、Ledの制御で性別の表情を実現する。

ロボットの会話の内容は喜怒哀楽を有しているので、「喜怒哀楽」をLedの制御で表現する。

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

import pigpio
from time import sleep
import sys
import threading


# Led制御
"""
指定した色全部が同時に点滅調光するモード
指定した色を順番に点滅調光するモード
r:赤、g:緑、b:青（GPIO番号指定、点灯しない場合は、0(ゼロ指定)）
ton:点灯時間、toff:消灯時間（秒）
duc:dutyサイクル指定（1〜100指定）
v:調光有無指定、0:調光無し、1:調光有り
c:同時点灯、順番点灯指定、0:同時点灯調光、1:順番点灯調光
"""
class LedThread(threading.Thread): # スレッドを立ち上げてサーボを駆動
 
    def __init__(self,r,g,b,ton,toff,duc,v,c):
        
        super(LedThread, self).__init__()
        
        self.r = r # 赤
        self.g = g # 緑
        self.b = b # 青
        self.ton = ton # 点灯時間
        self.toff = toff # 消灯時間
        self.duc = duc # dutyサイクル（1~100指定）
        self.v = v # 調光有無指定、0:調光無し、1:調光有り
        self.c = c # 同時点灯、順番点灯指定、0:同時点灯調光、1:順番点灯調光

        self.stop_event = threading.Event()
        
        self.setDaemon(True)
        

        self.pi = pigpio.pi()
        
        
        self.list = [self.r,self.g,self.b]
        
        self.rgblist = []
        
        for p in self.list:
            if p != 0:
                self.rgblist.append(p)

                          
        
    def stop(self):
        
        self.stop_event.set()
        
        for p in self.rgblist:
            self.pi.set_mode(p, pigpio.INPUT)

        self.pi.stop()


 
    def run(self):
                
                
        if not ((4 <= self.r <= 27) or (self.r == 0)):
            return False
        if not ((4 <= self.g <= 27) or (self.g == 0)):
            return False    
        if not ((4 <= self.b <= 27) or (self.b == 0)):
            return False        
        
        
        
        FREQ = 200 # PWM周波数　200Hz
        
        RANGE = 100 # PWM最大値 100
       
        
        for p in self.rgblist:
            self.pi.set_mode(p, pigpio.OUTPUT)
                

        for p in self.rgblist:
            self.pi.set_PWM_frequency(p, FREQ)
                
                
        for p in self.rgblist:
            self.pi.set_PWM_range(p, RANGE)  
  
        
        d = 0
        dc = self.duc
        
        if self.v == 0: # 調光無しか？
            dc = RANGE # dc=RANGEの時は調光なしの点滅
            

        if self.c == 0: # 同時点滅調光モード
            
            while not self.stop_event.is_set():

                for p in self.rgblist:
                    self.pi.set_PWM_dutycycle(p, d)      
                               
                sleep(self.ton)
                
                for p in self.rgblist:
                    self.pi.set_PWM_dutycycle(p, 0)
                                     
                sleep(self.toff)
                
                d += dc

                if d >= RANGE or d <= 0:
                    dc *= -1
                    if d > RANGE:
                        d = RANGE
                    if d < 0:
                        d = 0


                    
        elif self.c == 1: # 順番点滅調光モード
            
            while not self.stop_event.is_set():
                
                for p in range(len(self.rgblist)):
                    self.pi.set_PWM_dutycycle(self.rgblist[p], d)
                    
                    sleep(self.ton)
                    
                    self.pi.set_PWM_dutycycle(self.rgblist[p], 0)
                    
                    sleep(self.toff)
                    
                        
                    d += dc

                    if d >= RANGE or d <= 0:
                        dc *= -1
                        if d > RANGE:
                            d = RANGE
                        if d < 0:
                            d = 0


if __name__ == '__main__':
    
    
    Led = LedThread(r=25,g=21,b=19,ton=0.8,toff=0.3,duc=5,v=1,c=1) # Led制御スレッドインスタンス
    #Led = LedThread(r=25,g=21,b=19,ton=0.8,toff=0.3,duc=5,v=0,c=0) # Led制御スレッドインスタンス
    
    Led.start() # Led制御開始
    
    
    sleep(9) # ロボットの何らかの動作。例えば、「会話」中にLedで表情を表現する。
    
    
    Led.stop() # Led制御停止
    
    sys.exit()

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#!/usr/bin/env python

# -*- coding: utf-8 -*-

import pigpio

from time import sleep

import sys

import threading

# Led制御

"""

指定した色全部が同時に点滅調光するモード

指定した色を順番に点滅調光するモード

r:赤、g:緑、b:青（GPIO番号指定、点灯しない場合は、0(ゼロ指定)）

ton:点灯時間、toff:消灯時間（秒）

duc:dutyサイクル指定（1〜100指定）

v:調光有無指定、0:調光無し、1:調光有り

c:同時点灯、順番点灯指定、0:同時点灯調光、1:順番点灯調光

"""

class LedThread(threading.Thread): # スレッドを立ち上げてサーボを駆動

def __init__(self,r,g,b,ton,toff,duc,v,c):

super(LedThread, self).__init__()

self.r = r # 赤

self.g = g # 緑

self.b = b # 青

self.ton = ton # 点灯時間

self.toff = toff # 消灯時間

self.duc = duc # dutyサイクル（1~100指定）

self.v = v # 調光有無指定、0:調光無し、1:調光有り

self.c = c # 同時点灯、順番点灯指定、0:同時点灯調光、1:順番点灯調光

self.stop_event = threading.Event()

self.setDaemon(True)

self.pi = pigpio.pi()

self.list = [self.r,self.g,self.b]

self.rgblist = []

for p in self.list:

if p != 0:

self.rgblist.append(p)

def stop(self):

self.stop_event.set()

for p in self.rgblist:

self.pi.set_mode(p, pigpio.INPUT)

self.pi.stop()

def run(self):

if not ((4 <= self.r <= 27) or (self.r == 0)):

return False

if not ((4 <= self.g <= 27) or (self.g == 0)):

return False

if not ((4 <= self.b <= 27) or (self.b == 0)):

return False

FREQ = 200 # PWM周波数　200Hz

RANGE = 100 # PWM最大値 100

for p in self.rgblist:

self.pi.set_mode(p, pigpio.OUTPUT)

for p in self.rgblist:

self.pi.set_PWM_frequency(p, FREQ)

for p in self.rgblist:

self.pi.set_PWM_range(p, RANGE)

d = 0

dc = self.duc

if self.v == 0: # 調光無しか？

dc = RANGE # dc=RANGEの時は調光なしの点滅

if self.c == 0: # 同時点滅調光モード

while not self.stop_event.is_set():

for p in self.rgblist:

self.pi.set_PWM_dutycycle(p, d)

sleep(self.ton)

for p in self.rgblist:

self.pi.set_PWM_dutycycle(p, 0)

sleep(self.toff)

d += dc

if d >= RANGE or d <= 0:

dc *= -1

if d > RANGE:

d = RANGE

if d < 0:

d = 0

elif self.c == 1: # 順番点滅調光モード

while not self.stop_event.is_set():

for p in range(len(self.rgblist)):

self.pi.set_PWM_dutycycle(self.rgblist[p], d)

sleep(self.ton)

self.pi.set_PWM_dutycycle(self.rgblist[p], 0)

sleep(self.toff)

d += dc

if d >= RANGE or d <= 0:

dc *= -1

if d > RANGE:

d = RANGE

if d < 0:

d = 0

if __name__ == '__main__':

Led = LedThread(r=25,g=21,b=19,ton=0.8,toff=0.3,duc=5,v=1,c=1) # Led制御スレッドインスタンス

#Led = LedThread(r=25,g=21,b=19,ton=0.8,toff=0.3,duc=5,v=0,c=0) # Led制御スレッドインスタンス

Led.start() # Led制御開始

sleep(9) # ロボットの何らかの動作。例えば、「会話」中にLedで表情を表現する。

Led.stop() # Led制御停止

sys.exit()

群馬プログラミングカレッジでは、複数ロボット会話システムを開発しています。
参加するロボットの数は制限がありません。
1台からｎ台のロボットが会話します。

ロボットが会話中に各々のロボットの喜怒哀楽をLedで表現するための関数です。

会話中にスレッドを立上げて、Ledを点滅・調光することで、ロボットの喜怒哀楽を表現します。

このシステムの利用シーンは、
ロボットで案内するあらゆるシーンで利用できます。

施設の案内
観光地の案内
店の案内
作品の案内
など

案内する内容は、サーバーに格納しておき、会話時にサーバーからダウンロードして、各々のロボットが会話します。
各ロボットの会話はシステムで同期をとりながら会話をします。

ｎ台のロボットが同時に同じ内容を発話することもできます。

複数ロボット会話システムに興味ある方はご連絡ください。

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第21回体験会参加者募集中！

現在、コロナにて休止中です。

第２１回プログラミング体験会のご案内

先着１０名、小学生～成人
◆ 現在の申込者数：0名　残席：10名

・人工知能自然会話ロボット
（解説、人工知能実演）
・Scratchプログラミング
（実習、デモ）
・pythonプログラミング
（実習、デモ）

・pythonプログラミング言語について

※　2020年2月26日　現在1名の申込者です。

対象者：小学生～成人（子どもから大人まで）
日時：2020/3/18（水）PM2:00～3:30
場所：高崎市鞘町71　Cafe　あすなろ
（高崎市鞘町71）
場所はこちら
※ 参加費：1,500円、ドリンク代金：350円
※参加ご希望の方は、事前にご連絡ください。
※事前のお申込みなき場合は、参加できません。

※ 参加者が11名以上の場合は、場所変更します。
※ 小学生は、父兄同伴で参加してください。
※ プログラミング、人工知能に興味のある方歓迎です。
※ お申込みは、メニューの「お問合せ」から。

複数ロボット自然会話システム（１）

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Ledの点滅・調光でロボットの喜怒哀楽を表現

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