Asistente de voz
La domótica se encarga del diseño de edificios y viviendas inteligentes (Herrera , 2015; Junestrand et al., 2014) que se ajusten a las necesidades de los usuarios o inquilinos con los que interactúa. Estas estructuras tecnológicas constan de una gran variedad de sensores y actuadores con los cuales reciben información de su entorno y en base a tal información generan respuestas de salida, modificando condiciones de humedad, temperatura, luminosidad, seguridad, etc. (Ahmim et al., 2016; Jose & Malekian, 2015)
Existen diferentes formas de control y programación de estos edificios, tales como control por dispositivos móviles (Asadullah & Raz, 2016), control por Wi-Fi (ElShafee & Hamed, 2012) y Bluetooth (Sriskanthan & Karande, 2002), entre otros. En este caso nos enfocaremos en control por voz.
Los asistentes de voz, han estado siendo utilizados por grandes compañías como formas de control de diferentes dispositivos electrónicos, principalmente dispositivos móviles (Yan et al., 2022). Sin embargo, es posible generar asistentes de voz que se adapten a las necesidades específicas de un usuario o de una vivienda, logrando que un usuario pueda interactuar con el edificio solamente utilizando comandos de voz. Esta forma de control, implica que personas que puedan estar convalecientes o que puedan tener capacidades diferentes puedan interactuar con el edificio sin necesidad de movilidad o conocimientos complejos, permitiendo la mejora en la calidad de vida del usuario.
En este proyecto se describe el desarrollo de un asistente de voz que controla a Alexa, y así, controla diferentes actuadores de salida tal como la iluminación y temperatura. El esquema general del proyecto se puede apreciar en la figura 1, donde se ve que este funciona utilizando la tarjeta de desarrollo Arduino UNO y la tarjeta NodeMCU (figuras 2 y 3, respectivamente).
Fig.1.- Esquema general del proyecto de asistente de voz.
Fig. 2.- Imagen de la tarjeta NodeMCU, que sirve para comunicaciones en sistemas IoT (Parihar, 2019).
Fig.3.- Imagen de la placa de desarrollo Arduino UNO, la cual es el centro de operaciones de muchos proyectos tecnológicos (David et al., 2015; Chattoraj, 2015; Satapathy et al., 2018) .
Este sistema se encargó de realizar el control de potencia de los sistemas de iluminación y de temperatura HVAC por medio de un controlador difuso, y por medio de instrucciones de voz estos elementos se ajustan a las necesidades del usuario. Ambos esquemas generales pueden verse en las figuras 4 y 5, respectivamente.
Fig. 4.- Sistema de control del sistema de iluminación, que se compone de un sensor LDR, un convertidos analógico digital y un sistema de control difuso para regular la potencia de iluminación de salida.
Fig. 5.- Sistema de control del sistema de control de temperatura HVAC, que se compone de un sensor de temperatura, un convertidos analógico digital y un sistema de control difuso para regular la potencia de ventilación de salida.
Utilizando el control de voz, se pueden controlar los dispositivos que se muestran en la interfaz de la figura 6.
Fig. 6.- Interfaz de usuario en la que se puede ver los dispositivos que pueden controlarse.
El desarrollo completo de este proyecto puede verse en el artículo (Farfán, Tinoco & Cruz, 2022), de los integrantes de este equipo de trabajo.
En el siguiente vídeo, se puede ver un poco del funcionamiento de la implementación.
Para el proyecto se realizaron los scripts que se encuentran en los links siguientes:
http://virtual.cuautitlan.unam.mx/intar/wp-content/uploads/2023/08/Codigo-Matlab.txt
http://virtual.cuautitlan.unam.mx/intar/wp-content/uploads/2023/08/Codigo-MCU.txt
http://virtual.cuautitlan.unam.mx/intar/wp-content/uploads/2023/08/Codigo-PIC-16F628A.txt
El diagrama del circuito puede descargarse del siguiente link:
Referencias
Ahmim, A., Le, T., Ososanya, E., & Haghani, S. (2016, January). Design and implementation of a home automation system for smart grid applications. In 2016 IEEE international conference on consumer electronics (ICCE) (pp. 538-539). IEEE.
Asadullah, M., & Raza, A. (2016, November). An overview of home automation systems. In 2016 2nd international conference on robotics and artificial intelligence (ICRAI) (pp. 27-31). IEEE.
Chattoraj, S. (2015). Smart Home Automation based on different sensors and Arduino as the master controller. International Journal of Scientific and Research Publications, 5(10), 1-4.
David, N., Chima, A., Ugochukwu, A., & Obinna, E. (2015). Design of a home automation system using arduino. International Journal of Scientific & Engineering Research, 6(6), 795-801.
ElShafee, A., & Hamed, K. A. (2012). Design and implementation of a WIFI based home automation system. International Journal of Computer and Information Engineering, 6(8), 1074-1080.
Farfán Quevedo, J. E.; Tinoco Varela D. & Cruz Morales R. D. (2022).Alexa application for lighting and temperature management through fuzzy controllers that can be used in a home automation environment. Memorias del Congreso Nacional de Control Automático, pp. 85-90, 2020. https://doi.org/10.58571/CNCA.AMCA.2022.030
Herrera Quintero, L. F. (2005). Viviendas inteligentes (domótica). Ingeniería e investigación, 25(2), 47-52.
Jose, A. C., & Malekian, R. (2015). Smart home automation security: a literature review. SmartCR, 5(4), 269-285.
Junestrand, S., Passaret, X., & VAZQUEZ ALVAREZ, D. A. N. I. E. L. (2004). Domótica y hogar digital. Ediciones Paraninfo, SA
Parihar, Y. S. (2019). Internet of things and nodemcu. journal of emerging technologies and innovative research, 6(6), 1085.
Satapathy, L. M., Bastia, S. K., & Mohanty, N. (2018). Arduino based home automation using Internet of things (IoT). International Journal of Pure and Applied Mathematics, 118(17), 769-778.
Sriskanthan, N., Tan, F., & Karande, A. (2002). Bluetooth based home automation system. Microprocessors and microsystems, 26(6), 281-289.
Yan, C., Ji, X., Wang, K., Jiang, Q., Jin, Z., & Xu, W. (2022). A survey on voice assistant security: Attacks and countermeasures. ACM Computing Surveys, 55(4), 1-36.