はじめに
前回はRaspberry Pi 5の初期セットアップとMAX98357Aの半田付けまで進めました。今回は、届いた部品を使って実際にカメラ・冷却ファン・スピーカーを接続し、声を出せるところまで進めます。
コードはGitHubで公開しています → Haradasn/baby-watcher
部品到着(続き)
秋月電子から、CSIケーブル・Active Cooler・スピーカーユニットの3点が届きました。これでディスプレイとサーボ系以外はすべて揃った状態です。
Active Coolerの取り付け
公式のActive Coolerを本体に取り付けます。
- 熱伝導パッドの保護紙を剥がす
- Pi5の電源が切れていることを確認
- 白い2本のプッシュピンを、SoC横の2つの穴に合わせる
- 2本のピンを同時に均等に押し込み、カチッと音がするまで固定
- ファンケーブルを基板上の「FAN」コネクタに接続
カメラの接続
Camera Module V3 NoIRを、CSIケーブルでPi5のCSI0コネクタに接続します。
- コネクタのフラップ(黒い爪部分)を、止まるところまで軽く引き出す
- フラップを少し斜めに倒す
- ケーブルの金属接点がフラップと反対側を向くように差し込み、まっすぐ奥まで挿入
- フラップを元の位置に倒して、カチッと言うまで押し込む
- カメラ本体側のコネクタも同様に接続
MAX98357A + スピーカーの配線
半田付け済みのMAX98357Aを、ジャンパーワイヤーでPi5のGPIOに接続します。配線は前々回の配線図のI2S系統の通りです。
| アンプ側 | Pi5側(BCM/物理ピン) |
|---|---|
| VIN | 5V (pin2) |
| GND | GND (pin6) |
| BCLK | GPIO18 (pin12) |
| LRC | GPIO19 (pin35) |
| DIN | GPIO21 (pin40) |
| SD | GPIO23 (pin16、ミュート制御) |
スピーカー(秋月の4cm 4Ωユニット)はリード線が付いていない裸のユニットなので、ジャンパーワイヤーの両端のコネクタをニッパーで切り落として被覆を剥き、片方をスピーカー端子に半田付け、もう片方をMAX98357Aの端子台にネジ止めしました。
配線がすべて終わった状態がこちらです。
動作確認
SSH経由で、各デバイスが正しく認識・動作しているか確認しました。
you@babywatcher:~$ rpicam-hello --list-cameras
Available cameras
-----------------
0 : imx708_noir [4608x2592 10-bit RGGB] (/base/axi/pcie@1000120000/rp1/i2c@88000/imx708@1a)
カメラはimx708_noirとして正しく認識されました。
Active Coolerは、CPU温度が50℃を超えたあたりで自動的に回転を始めることを、簡単な負荷テストで確認しました(アイドル時は停止したままで静かです)。
you@babywatcher:~$ vcgencmd measure_temp
temp=50.5'C
you@babywatcher:~$ cat /sys/devices/platform/cooling_fan/hwmon/hwmon2/fan1_input
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Piper TTSの導入
音声合成にはPiperを使います。日本語の音声モデルはOpenJTalkベースの音素化が必要なため、Pythonパッケージ版([ja]エクストラ付き)をインストールしました。
you@babywatcher:~/baby-watcher$ source .venv/bin/activate
you@babywatcher:~/baby-watcher$ pip install 'piper-tts[ja]'
日本語音声モデル(ja_JP-hi_fi_captain-medium)はHugging Faceから取得し、~/piper/に配置します。
you@babywatcher:~$ mkdir -p ~/piper
you@babywatcher:~$ wget -O ~/piper/ja_JP-voice.onnx https://huggingface.co/rhasspy/piper-voices/resolve/main/ja/ja_JP/hi_fi_captain/medium/ja_JP-hi_fi_captain-medium.onnx
you@babywatcher:~$ wget -O ~/piper/ja_JP-voice.onnx.json https://huggingface.co/rhasspy/piper-voices/resolve/main/ja/ja_JP/hi_fi_captain/medium/ja_JP-hi_fi_captain-medium.onnx.json
I2Sアンプを使うため、/boot/firmware/config.txtに以下を追加しました。SD(ミュート制御)ピンをGPIO23に配線した設計に合わせて、sdmode-pinを明示的に指定しています。
dtparam=i2s=on
dtoverlay=max98357a,sdmode-pin=23
設定反映のため再起動すると、MAX98357Aという名前のサウンドカードが認識されるようになりました。
you@babywatcher:~$ aplay -l
card 2: MAX98357A [MAX98357A], device 0: 1f000a0000.i2s-HiFi HiFi-0 [1f000a0000.i2s-HiFi HiFi-0]
音量の調整
赤ちゃんのそばに置く機器なので、音量は控えめに設定したいところです。Piperには--volumeオプションが用意されているので、voice.pyから呼び出す際にこれを使って音量を絞っています。実際に何段階か試し聞きして、VOICE_VOLUME=0.1に落ち着きました。
subprocess.run(
[
"python3", "-m", "piper",
"-m", PIPER_MODEL,
"-f", path,
"--volume", VOICE_VOLUME,
],
input=text.encode("utf-8"),
check=True,
capture_output=True,
timeout=15,
)
you@babywatcher:~/baby-watcher$ python3 -c "
import voice
voice.speak('パパがそばにいるよ')
"
実際に発話させてみると、ちゃんと聞き取れる声量で「パパがそばにいるよ」と再生されました。
まとめ・次回予告
今回は、カメラ・Active Cooler・MAX98357A(+スピーカー)の物理的な接続と、Piper TTSによる日本語音声合成の導入までを終えました。カメラ認識・冷却ファンの自動回転・音声合成/再生のすべてを実機で確認できています。
次回は、残りの部品(GC9A01ディスプレイ・PCA9685・SG90サーボ)が揃い次第、表情描画と首振り機構を組み込んで、ようやく見た目にも「ロボットらしい」形に近づける予定です → 次回: 首振り機構 試行錯誤編
ここまでは配線もソフトも大きなトラブルなく進んできましたが、次回は一転して沼にハマりまくる回になります。
参考
- 本プロジェクトは個人のPoCであり、実際の乳児の安全監視を代替するものではありません
- 使用モデル: Claude Code / Sonnet系(実装・デバッグ全般)、Claude Haiku(画像判定)