コロナ禍を乗り越えろ！サイコーな消毒奨励機を作る

2019年末から人類を襲った未曾有の災禍、新型コロナウイルス感染症「COVID-19」。緊急事態宣言が解除され、県内の警戒レベルも下がり始めたこの時期。自分を含めた世間において、感染症対策の基本のキである「手指の消毒」が疎かなっているのではないか？

この意識の低下を防ごうと、我々は人間の承認欲求を逆手にとることにした。

褒める消毒液スタンドとは言ったものの、具体的なUXを決めねば話にならない。試行錯誤の結果、以下の3つに焦点を絞ることにした。

思わず立ち止まらせる（ユーザーの目に嫌でも入る）
消毒液をプッシュしたら褒めてくれる
認知度が限りなく低い本校第二校歌が聞ける

とにかく呼びかけること、目を引くことが消毒への第一歩である。

Raspberry Pi 3B（3.5mmジャックが欲しいの）
感圧センサ(四角形)：ALPHA-MF02-N-221-A01
10bit 2ch ADコンバータ：MCP3002-I/P
Φ3.5mm入力のスピーカー

感圧センサとADコンバータの接続はこちらを参考にした。

SPI通信を使うため、RaspberryPiのSPI driverを有効にする。RaspbeeryPiの/boot/config.txtを編集（#dtparam=spi=onのコメントを外す）するか、raspi-configで設定する。

作業後の再起動も忘れずに！

ここでSPIのPythonモジュールもインストールしておく。


$ git clone git://github.com/doceme/py-spidev
$ cd py-spidev
$ sudo python setup.py install

以上を満たしていれば、センサ値は次のコードで読み込める（参考）。


センサ値を取ろう
def main():
    # SPI channel (0 or 1)
    SPI_CH = 0

    # SPI speed (hz)
    SPI_SPEED = 1000000

    # GPIO number
    LED_PIN = 25

    # setup
    wp.wiringPiSPISetup(SPI_CH, SPI_SPEED)
    wp.wiringPiSetupGpio()
    wp.pinMode(LED_PIN, wp.GPIO.OUTPUT)
    
    THRESHOLD = 200
    while True:
        buffer = 0x6800
        buffer = buffer.to_bytes(2, byteorder='big')
        wp.wiringPiSPIDataRW(SPI_CH, buffer)

        # 値を取得
        value = (buffer[0] * 256 + buffer[1]) & 0x3ff
        # print(value)        

        """
        ここで音を鳴らす条件と処理を書く
        """

WiringPi2 には MCP3002用の関数があるため、SPI通信を意識せずともアナログデータをそのまま参照可能らしい。

Raspberry PiのPythonでは、Pygameという音声再生モジュールが存在する。pipからインストール可能。


$ pip install pygame

基本的な文法はこちら。


音声再生サンプル
import pygame.mixer
import time

# mixerモジュールの初期化
pygame.mixer.init()
# 音楽ファイルの読み込み
pygame.mixer.music.load("ファイル名.mp3")
# 音楽再生、および再生回数の設定(-1はループ再生)
pygame.mixer.music.play(-1)

time.sleep(60)
# 再生の終了
pygame.mixer.music.stop()

上記のコードたちと流したい音声素材たちを集めて統合する。Main.pyやpy-spidev/などの位置関係は次の通り。


3150_sanitizer/
  ├ audio_file
  ｜  ├ 第2校歌.mp3
  │  ├ 褒めるボイス1.mp3
  │  └ 褒めるボイス2.mp3
  │        :
  │        :
  ├ py-spidev/
  ├ Main.py
  └ play_sound.py

消毒液ボトルを載せた圧力センサの値を差分でチェックし、押したと判断できる閾値を超えた場合に音声を流す。今回は3種類の音声を用意し、第2校歌はレア枠とした。

[音声ガチャの比率]
第2校歌:ほめるボイス1:ほめるボイス2 = 1:5:5


Main.py
import wiringpi2 as wp
import time
from play_sound import play_sound


def main():
    SPI_CH = 0
    SPI_SPEED = 1000000
    LED_PIN = 25
    wp.wiringPiSPISetup(SPI_CH, SPI_SPEED)
    wp.wiringPiSetupGpio()
    wp.pinMode(LED_PIN, wp.GPIO.OUTPUT)
    
    previous_value = 0
    THRESHOLD = 200
    while True:
        buffer = 0x6800
        buffer = buffer.to_bytes(2, byteorder='big')
        wp.wiringPiSPIDataRW(SPI_CH, buffer)
        value = (buffer[0] * 256 + buffer[1]) & 0x3ff
        # print(value, previous_value)
        
        if value - previous_value > THRESHOLD:
            play_sound()
            time.sleep(5)

        previous_value = value
        time.sleep(0.5)


if __name__ == '__main__':
    main()


play_sound.py
import os
import pygame.mixer
import random


def play_sound():
    pygame.mixer.init()
    file_name = select_file()
    pygame.mixer.music.load(file_name)
    pygame.mixer.music.play(1)   
    return True


def select_file():
    audio_dir = 'audio_file/'
    base_dir = os.path.join(os.path.dirname(__file__), audio_dir)
    file_name_list = os.listdir(audio_dir)
    
    file_key = random.randint(0, 10)
    
    if file_key == 0:
        # リスト内で最初に来るのは第2校歌なので。
        # （ガバ設計注意）
        file_key = 0
    elif file_key < 6:
        file_key = 1
    else:
        file_key = 2
        
    file_name = file_name_list[file_key]
    file_path = os.path.join(base_dir, file_name)
    print(file_path)
    return file_path


# test用の処理
if __name__ == '__main__':    
    a = play_sound()
    print(a)

学生課教務係長の協力を取り付け、正式に設置が可能となった。
消毒できる男は "3150"（最高）であるというコピー。第2校歌の歌詞カードも追加した（著作権の都合上、モザイクをかけています）。まさに完璧である。

この3150 Sanitizerが本校の感染症対策の一助となれば幸いである。