Sexta-Feira, é uma assistente virtual desenvolvida para auxiliar o usuário nas tarefas do dia-a-dia, podendo mostrar imagens, realizar pesquisas na internet etc.
No início, o projeto contia as seguintes ideias:
- Uma assistente virtual para auxiliar nas atividades do dia-a-dia com uma interface de interação com usuário
- Um banco de dados para o armazenamento de dados necessários
- Um sistema de Internet das coisas (IoT) na qual seria possivel fazer comunicação entre dispositivos
- Um aplicativo para o acesso a todas as informações do banco de dados
Tendo as ideias em mente o projeto foi separado em 4 subsistemas:
- Banco de dados
- Servidor
- Sexta-feira
- App
O banco de dados foi criado com o MySQL, ele é responsável por armazenar todos os dados do sistema.
- Interactions - Responsável por armazenar todas as conversas e comandos com a Sexta-Feira (Assistente virtual)
- Projects - Responsável por armazenar projetos pessoais
- HomeWorkManagement - Responsável por armazenar tarefas escolares
- Device - Responsável por armazenar os dispositivos conectados ao servidor
| Interactions | Projects | HomeWorkManagement | Device |
|---|---|---|---|
| KeyWordID | ProjectID | HomeWorkID | DeviceID |
| KeyWord1 | ProjectType | HomeWorkType | DeviceName |
| KeyWord2 | Project | HomeWorkSubject | DeviceDescription |
| KeyWord3 | HomeWork | DeviceActions | |
| response1 | HomeWorkDelivery | ||
| response2 | HomeWorkDescription | ||
| response3 | |||
| Command |
O servidor, é responsavel pela comunicação entre os subsistemas, ele tem acesso ao banco de dados e envia as informações conforme as requisições. Para a conexão entre o servidor e seus clientes, foi utilizado socket, com o protocolo TCP/IP para comunicação
Para criarmos a estrutura base do servidor, utilizamos a bibiloteca socketserver, assim, podemos criar uma classe extendida de socketserver.BaseRequestHandler para o gerenciamento de vários clientes ao mesmo tempo, ] separados por Threads.
def handle(self):
dataBaseConnection = DataBaseConnection()
dateTimeNow= datetime.now()
print(f'Connected by {self.client_address} at {dateTimeNow.hour}:{dateTimeNow.minute} ')
while True:
data = self.request.recv(5800).decode()
print(data)
try:
if data:
clientRequest = json.loads(data)
except:
print('error')
server = socketserver.ThreadingTCPServer((host, port), ClientManage)
server.serve_forever()
Para a comunicação com o banco de dados MySQL, utilizamos a biblioteca mysqlConnector. Para instala-la, utilizamos o PIP.
pip install mysql-connector-python
Após a instalação da biblioteca, foi criada uma classe para o gerenciamento do banco de dados. No método construtor, iniciamos a conexão com o banco e definimos o cursor. Em seguida, foram criados os métodos: get(), update(), delete() e insert() para cada tabela.
import mysql.connector as mysqlConnector
from datetime import datetime
class DataBaseConnection:
def __init__(self):
self.dataBaseConnector = mysqlConnector.connect(host='localhost', user='root', password='Gazao015',
database='sextafeiradatabase')
self.dataBaseCursor = self.dataBaseConnector.cursor()
def getInteractions(self):
self.dataBaseCursor.execute('SELECT * FROM Interactions')
return self.dataBaseCursor.fetchall()
def insertHomeWork(self, Type, subject, homeWork, delivery, desc):
self.dataBaseCursor.execute('INSERT INTO HomeWorkManagement(HomeWorkType, HomeWorkSubject, HomeWork, HomeWorkDelivery, HomeWorkDescription) VALUES (%s,%s,%s,%s,%s)', (Type, subject, homeWork, delivery, desc))
self.dataBaseConnector.commit()
def updateDevice(self, updateId, name, desc, actions):
self.dataBaseCursor.execute(f"UPDATE Device SET DeviceName = '{name}', DeviceDescription = '{desc}', DeviceActions = '{actions}' WHERE DeviceID = '{updateId}' ")
self.dataBaseConnector.commit()
def deleteProject(self, deleteID):
self.dataBaseCursor.execute('DELETE FROM Projects WHERE ProjectID = %d' % (deleteID))
self.dataBaseConnector.commit()
(...)
A Sexta-Feira é a assistente virtual. Ela é separada em 2 partes Interface e Sexta-Feira
Sexta-Feira é o cérebro de tudo, ela é responsável pelo reconhecimento de voz do usuário, conexão com o servidor etc.
Para termos um assistente virtual funcional, nós temos de ter uma atenção especial para o reconhecimento de voz. É ele o responsável por garantir a interação do usuário com o software, se não temos um bom reconhecimento, o software não é eficiente.
Tendo isso em mente, foi inventada uma estratégia para o melhor reconhecimento. O uso de PALAVRAS CHAVE, RESPOSTAS e COMANDOS. Esses três termos, formam uma INTERAÇÃO que o usuário pode. ter com o software.
No banco de dados estão armazenadas todas as interações, quando o software é iniciado ele se conecta com o servidor, e pede todas as interações e armazena em uma lista para serem tradas.
Após o programa receber as interações do servidor, ele entra em um loop de repetição na qual este fica escutando o microfone do usuário a espera de um audio.
Ao escutar algo do microfone, o software pega as interações contidas na lista, e faz um loop até que todas as Palavras chave de uma interação estejam na frase. Quando isso acontece, o software responde através de Sínteze de voz uma das respostas contidas nessa interação, escolhida de forma aleatória.
Existe também a possibilidade do software executar um comando, nesse caso, o comando contido na interação, é o Nome do método a ser executado, todos esses métodos estão no arquivo COMMANDS.PY, esse método é chamado através de um outro método chamado CallCommands, executado no arquivo principal SEXTA-FEIRA.PY.
Para fazermos o reconhecimento de voz, utilizamos a biblioteca SpeechRecognition, podemos instala-la com o pip.
```pip install SpeechRecognition```
Todo o processo de reconhecimento de voz, é executado no método Recognition() e chamado no arquivo principal Sexta-Feira(A.i.)
```def Recognition():
recognizer = sr.Recognizer() #Instanciamos o objeto da classe principal
try:
with sr.Microphone() as source: # Definimos o microfone
recognizer.adjust_for_ambient_noise(source) # Regulamos o ruído do microfone
print('Say:')
sound = recognizer.listen(source) # Escutamos o microfone
speech = recognizer.recognize_google(sound, language='pt').lower() # Recebemos o reconhecimento
print('You said: ', speech)
return ' ' + speech + ' ' # Retornamos a frase dita
except:
return ''
```
Outra parte importante para garantirmos a boa interação do usuário com o software é a SÍNTEZE DE VOZ. Ela é responsável por responder ao usuário utilizando o Narrador do Windows, assim dando a impressão para o usuário que ele está falando com alguém real.
Para realizar a sínteze de voz, utilizamos a biblioteca pyttsx3, e instalamos ela novamente com o pip
```pip install pyttsx3```
Para que o software não interrompa sua execução para "falar" as respostas, importamos a classeThreading já contida no Python, essa bibiloteca contém a classe Thread, que nos permite criar processos paralelos dentro do mesmo programa, então foi criada uma classe Speaker, subclasse de Thread, dentro do método Run() da classe, escrevemos o código a ser executado de forma paralela, depois iniciamos a Thread instanciando um objeto da classe Speaker, e executamos o método start().
```class Speaker(Thread):
def __init__(self, text):
Thread.__init__(self)
self.text = text
def run(self):
speaker = pyttsx3.init('sapi5')
speaker.say(self.text)
speaker.runAndWait()
def speak(text):
speak = Speaker(text)
speak.start()
```
Para fazermos a conexão com servidor utilizamos a biblioteca Socket ja contida no python, e utilizamos o protocolo TCP/IP para comunicação.
A conexão com o servidor é estabelecida através da classe ServerConnection, que inicializa a conexão no seu método construtor e envia e recebe as informações pelo método send().
``` class ServerConnection:
def __init__(self):
try:
file = open('E:/Sexta-Feira-Mark_6/Configurations.json', 'r')
configs = json.load(file)['FridayConfigs'] #Pegamos o ip do servidor no arquivo Configurations.json
self.connection = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0) #Definimos o protocolo TCP/IP
self.connection.connect((configs['ServerHost'], configs['Port'] )) # Conectamos com o servidor
except:
print('ERRO AO CONECTAR-SE COM O SERVIDOR')
def send(self, message):
self.connection.send(message.encode()) #Enviamos os dados
return json.loads(self.connection.recv(5800).decode('utf-8')) # retorna a resposta enviada pelo servidor
```
Os dados enviados ao servidor, são enviados em forma de estrutura de dados JSON. Para formatarmos os dados nessa estrutura, utilizamos o método setRequestJson(), e depois enviamos pelo socket.
```def setRequestJson(request, receiverID, action, url):
requestJson = json.dumps({
'header': 'gazeboindustries09082004',
'receiverID': receiverID,
'request': request,
'action': action,
'url': url
})
return requestJson
```
Para que possamos mostrar imagens e dados na interface, precisamos criar um método para a comunicação entre a Sexta-Feira(A.I.) e a Interface fazendo com que elas trabalhem em conjunto. Com isso em mente, foi criado o arquivo FridayComunication.json, ele é o responsável por fazer a troca de informações entre a Sexta-Feira e a Interface.
No entanto, para termos uma comunicação em tempo real, precisamos reescrever este arquivo várias vezes. Então foi criado o método setFridayComunication(), ele é o responsável por reescrever esse arquivo json quando alguma comunicação for necessária
``` def setFridayComunication(action, content, url):
filePath = 'E:/Sexta-Feira-Mark_6/Sexta-FeiraInterface/src/com/friday/FridayComunication.json'
readFile = open(filePath, 'r') # Abrimos o arquivo em formato leitura
newJson = json.load(readFile) # Colocamos os dados em um dicionário
print(newJson)
newJson['action'] = action
newJson['content'] = content # Sobreescrevemos os dados
newJson['url'] = url
writeFile = open(filePath, 'w') # Abrimos o arquivo novamente, agora em formato de escrita
json.dump(newJson, writeFile, indent=4) # Escrevemos o dicionário com os novos dados
```
Todos esses métodos estão contidos no arquivo Functions.py
A Interface é responsável por mostrar imagens, tabelas e dados para a melhor visualização e compreensão
do usuário conforme o pedido da Sexta-feira(A.I.). Ela foi construída em JAVA, e utilizando o JavaFX para
a criação do layout.
Para que possamos ler os dados contidos no FridayComunication.json e comunicarmos com Sexta-Feira(A.I.), foi criada a classe FridayComunication.JAVA, ela é responsável por ler o arquivo json, e retornar os dados necessários através do método readJsonFile().
```public class FridayComunication {
private static JSONObject jsonObject;
private static JSONParser parser; # Declaração dos atributos necessários
public static JSONObject readJsonFile() {
parser = new JSONParser(); # Instanciando objeto da classe JSONParser para lermos o arquivo
try {
jsonObject = (JSONObject) parser.parse(new FileReader("E:\\Sexta-Feira-Mark_6\\SextaFeiraInterface\\src\\com\\friday\\FridayComunication.json"));
} catch (ParseException | IOException e) {
e.printStackTrace();
}
return jsonObject; # Retornando os dados em um JSONObject
}
}
```
Agora que ja temos os dados necessários, podemos saber qual ação devemos tomar, e essa informação está no campo Action do JSONObject, sendo assim, no SceneController, classe que controla os itens don layout, podemos fazer o Switch() desse dado e executar a os comandos correspondentes, se existir algum dado que deve ser passado da Sexta-Feira(A.I.) para a Interface, colocamos isso no campo Content do Json, ou no caso de uma imagem, colocamos o caminho para o arquivo no campo Url do Json.Fazemos tudo isso no método connectionLoop().
```private void connectionLoop() {
response = FridayComunication.readJsonFile();
action = Integer.parseInt(response.get("action").toString());
switch (action) {
case 0:
tableView.setVisible(false);
imageView.setVisible(false);
break;
case 1:
if (!tableView.getColumns().contains(commandColumn)) {
imageView.setVisible(false);
setTableData();
addInteractionsColumns();
}
break;
case 2:
if (!tableView.getColumns().contains(homeWorkColumn)) {
imageView.setVisible(false);
setTableData();
addHomeWorksColumns();
}
break;
case 3:
if (!tableView.getColumns().contains(projectColumn)) {
imageView.setVisible(false);
setTableData();
addProjectsColumns();
}
break;
case 4:
if (!tableView.getColumns().contains(DeviceColumn)) {
imageView.setVisible(false);
setTableData();
addDevicesColumns();
}
break;
case 5:
tableView.setVisible(false);
imagePath = response.get("url").toString();
System.out.println(imagePath);
imageFile = new File(imagePath);
image = new Image(imageFile.toURI().toString());
imageView.setImage(image);
imageView.setVisible(true);
default:
break;
}
}
```
Pronto. Agora ja conseguimos ler os dados e fazer as ações pedidas, porém, precisamos que tudo isso seja executado continuamente, em um loop infinito. Para isso configuramos um EventHandler, criamos um keyFrame para fazermos um loop desse Event, e depois colocamos isso no TimeLine.
```public void initialize(URL url, ResourceBundle rb) {
EventHandler handler = new EventHandler() {
@Override
public void handle(Event event) {
setClock();
connectionLoop();
}
};
KeyFrame frame = new KeyFrame(Duration.millis(1000), handler);
Timeline timeline = new Timeline();
timeline.getKeyFrames().add(frame);
timeline.setCycleCount(Timeline.INDEFINITE);
timeline.play();
}
```
O app é responsável pela interação total do usuário com o banco de dados através do servidor, é nele em que o usuário pode adicionar interações, tarefas, atualizar um projeto, excluir um device etc.
Para a construção do App, foi utilizado o Android Studio com o JAVA como linguagem de programação, além de xml para a construção dos layouts.
Antes de começar a criar os layouts e as classes JAVA, primeiro precisamos definir as permições que o nosso app precisa ter para acessarmos alguns recursos do dispositivo, no nosso caso, precisamos da permição de acesso a internet, para que possamos fazer a conexão com o servidor.
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_NETWORK_STATE" />
<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />
Para a criação desse projeto, foi escolhido a utilização do recurso Bottom navigation para uma melhor experiência do usuário, em decorrência disso, foi utilizado FRAGMENTS para a construção dos layouts, assim, não precisamos colocar o Bottom navigation em todas as activities e apenas na MainActivity.
A comunicação com o servidor, foi feita novamente com Socket e protocolo TCP/IP. Foi criada a classe ServerConnection para o gerenciamento da conexão. É importante ressaltar, que ao utilizarmos sockets no Android, temos que obrigatoriamente tornarmos a nossa classe ServerConnection uma Subclasse de AsyncTask, para que possamos fazer os request em BACKGROUND através do método doInBackground() descendente da classe AsyncTask.
```public class ServerConnection extends AsyncTask<JSONObject, Integer, ArrayList<JSONArray>> {
private String IP = "gazeboindustries.hopto.org"; // Utilizando um DNS
private int port = 5000;
private Socket socket;
private PrintWriter out;
private BufferedReader in;
private JSONObject jsonRequest;
private JSONObject jsonResponse;
private String data;
private ArrayList<JSONArray> list = null;
private JSONArray arrayResponse;
private char[] buffer;
private boolean msgStatus = false;
@Override
protected ArrayList<JSONArray> doInBackground(JSONObject... params) {
try {
if(params[0].get("request").equals("getDevicesStatus")) {
this.socket = new Socket(IP, port);
this.out = new PrintWriter(this.socket.getOutputStream(), true);
this.in = new BufferedReader(new InputStreamReader(this.socket.getInputStream()));
this.out.println(params[0]);
this.msgStatus = true;
try {
sleep(125);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
this.buffer = new char[this.socket.getReceiveBufferSize()];
this.in.read(this.buffer);
this.data = new String(this.buffer);
this.jsonResponse = new JSONObject(this.data);
System.out.println(this.jsonResponse);
this.socket.close();
this.out.close();
this.in.close();
}else{
this.socket = new Socket(IP, port);
this.out = new PrintWriter(this.socket.getOutputStream(), true);
this.in = new BufferedReader(new InputStreamReader(this.socket.getInputStream()));
this.out.println(params[0]);
this.msgStatus = true;
try {
sleep(125);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
this.buffer = new char[this.socket.getReceiveBufferSize()];
this.in.read(this.buffer);
this.data = new String(this.buffer);
this.jsonResponse = new JSONObject(this.data);
System.out.println(this.jsonResponse);
this.list = new ArrayList<>();
for (int c = 0; c < jsonResponse.length(); c++) {
this.arrayResponse = (JSONArray) this.jsonResponse.get(Integer.toString(c));
this.list.add(arrayResponse);
}
this.socket.close();
this.out.close();
this.in.close();
}
} catch (IOException | JSONException e) {
System.out.println("DEU ERRO");
e.printStackTrace();
}
return null;
}
```
Apesar de ser de simples implementação, a classe AsyncTask nos atrapalha um pouco na hora de retornarmos os valores recebidos, então, para deixarmos mais simples o trabalho, criamos o método sendRequest(), que executa o método doInBackground() e nos retorna os valores recebidos. Desse modo, precisamos apenas instanciar o objeto da classe ServerConnection e chamarmos o método sendRequest.
```public ArrayList<JSONArray> sendRequest(JSONObject request){
try {
execute(request);
while(this.list == null){
sleep(100);
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return this.list;
}
```
Após isso, toda a parte de comunicação com o servidor e envio de requests já está feita, agora precisamosdefinir o que será enviado, nesse caso, utilizamos JSON para colocarmos as nossas informações em uma estrutura e criamos os métodos prepareRequest() para cada tipo de estrutura, assim, podemos passar os dados como parâmetro, receber o request ja prepará-lo, e depois enviá-lo.
```public JSONObject prepareRequest(String request){
try {
this.jsonRequest = new JSONObject();
this.jsonRequest.put("header", "gazeboindustries09082004");
this.jsonRequest.put("request", request);
} catch (JSONException e) {
e.printStackTrace();
}
return jsonRequest;
}
public JSONObject prepareAddInteraction(String request, String key1, String key2, String key3, String res1,
String res2, String res3, String command){
try {
this.jsonRequest = new JSONObject();
this.jsonRequest.put("header", "gazeboindustries09082004");
this.jsonRequest.put("request", request);
this.jsonRequest.put("keyWord1", key1);
this.jsonRequest.put("keyWord2", key2);
this.jsonRequest.put("keyWord3", key3);
this.jsonRequest.put("response1", res1);
this.jsonRequest.put("response2", res2);
this.jsonRequest.put("response3", res3);
this.jsonRequest.put("command", command);
} catch (JSONException e) {
e.printStackTrace();
}
return jsonRequest;
}
public JSONObject prepareUpdateDevice(String request, String deleteName, int updateId, String device,
String desc, int actions){
try {
this.jsonRequest = new JSONObject();
this.jsonRequest.put("header", "gazeboindustries09082004");
this.jsonRequest.put("request", request);
this.jsonRequest.put("deleteName", deleteName);
this.jsonRequest.put("updateId", updateId);
this.jsonRequest.put("device", device);
this.jsonRequest.put("description", desc);
this.jsonRequest.put("actions", actions);
} catch (JSONException e) {
e.printStackTrace();
}
return jsonRequest;
}
(...)
```
Pelo fato da Activity principal ser a única no nosso app, ela tem a responsabilidade de comportar todos os fragments, através do FrameLayout, e o bottom Navigation. Quando ela é iniciada, procura pelo fragment principal da aplicação, que, nesse caso, é o HomeFragment.
Os fragments, apesar de serem diferentes de uma activity, também precisam obrigatóriamente de uma classe JAVA de controle para cada fragment. Tendo isso em mente, foi necessário criar uma estrutura de pastas para melhor organização do projeto, permitindo assim uma melhor compreensão. Então foi criada a seguinte estrutura:
Como o objetivo desse App é Editar os dados do Banco de Dados, precisamos ter a possibilidade de inserir, atualizar, excluir e visualizar os dados das 4 tabelas (Interactions, Device, Projects, HomeWorkManagement). Para que isso seja possível foram criados 3 tipos de fragments para cada tabela.
-
Fragment Principal: Esse fragment, é iniciado quando o respectivo ícone no Bottom navigation for clicado. Ele é responsável por Mostrar os dados contidos na tabela através de um ListView
-
View Fragment: Esse fragment é iniciado quando um determinado item do ListView for clicado. Ele mostra com mais detalhes a tupla da tabela, é ele o responsável por Editar ou Excluir a tupla.
-
Add Fragment: Esse fragment é iniciado quando o botão Adicionar localizado no Fragment principal é clicado. Ele é responsável por adicionar uma nova tupla no banco de dados.
Agora já temos cada fragment com sua responsabilidade. E ja temos o controle total do banco de dados pelo app.
Após 3 meses trabalhando nesse projeto, finalmente cheguei em uma versão que me agrada. Porém considero longe da versão final. Ainda existem implementações que devem ser feitas, como por exemplo, o Acesso da localização do telefone através do app, além de adicionar mais interações, comandos e devices.
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