[Python知识库]树莓派实战：微信机器人（itchat实现）

背景

楼主有一台树莓派4B开发板（8G内存版），是目前的顶配机型。这一年来的业余时间，除了写Java、架构方面的文章，也陆续折腾了不少树莓派上的好玩小项目，在此新开一个树莓派实战的文章系列，分享给粉丝和读者。

什么是树莓派？树莓派是一个信用卡大小的单板计算机，ARM架构CPU，低功耗，可以7×24跑Linux服务器，连接各种扩展硬件，所以发挥想象力，就能做很多有意思的事情。

需求

你有没有想过，拥有一个微信机器人，可以自动回复、AI聊天、定时发送天气预报、控制摄像头等等。使用树莓派+开源库itchat，就能实现上述所有需求。
为什么强调要用树莓派呢？因为它能7×24在线，可以把itchat客户端当作一个不停服的server。
特别说明：本文仅供学习用，请勿用于任何商业和其它用途。

itchat简介

itchat是一个开源的微信个人号接口，使用不到三十行的代码，就可以完成一个能够处理所有信息的微信机器人。
github地址：https://github.com/littlecodersh/ItChat

你一定对原理感到好奇。其实可以概括为一句话：itchat本质上是一个微信网页版客户端，它实现了微信网页版的协议/语义，通过http来通信。具体源码可以看components包里的文件。

下面分点介绍如何实现有趣的功能。

功能实现

1、自动回复

首先得注册消息处理函数，即对不同类型的消息做处理。微信消息分为文本、图片、语音、视频、好友申请等，可通过itchat的Python语法糖来注册不同类型消息的处理函数，有点类似Java里的注解。
如果是文本消息，可以识别其中的关键字，不同的关键字对应不同的逻辑处理。默认是处理单聊的消息，也可以处理群聊的消息。
运行程序后，会弹出一个二维码，扫码即可登录，然后itchat程序就跑起来了。另外需注意，发消息给自己是没用的，变通的办法是发消息给文件传输助手filehelper，效果等同于发消息给自己。
下面给出一个demo，并加以注释。

import itchat, time
from itchat.content import *

# 注册消息处理函数，回复文本、地图、名片、备注、分享类型的消息
@itchat.msg_register([TEXT, MAP, CARD, NOTE, SHARING])
def text_reply(msg):
    # 回复以下消息：消息类型，消息内容文本
    itchat.send('%s: %s' % (msg.type, msg.text))
    # 根据不同的关键字，回复不同的消息
    if '你好' in msg.text:
        itchat.send('你好啊')
    elif '拜拜' in msg.text:
        itchat.send('下次聊')

# 注册消息处理函数，当收到图片、语音、附件、视频类型的消息时，下载内容
@itchat.msg_register([PICTURE, RECORDING, ATTACHMENT, VIDEO])
def download_files(msg):
    # 下载文件
    msg.download(msg.fileName)
    typeSymbol = {
        PICTURE: 'img',
        VIDEO: 'vid', }.get(msg.type, 'fil')
    return '@%s@%s' % (typeSymbol, msg.fileName)

# 注册消息处理函数，处理好友申请消息
@itchat.msg_register(FRIENDS)
def add_friend(msg):
    # 自动通过对方的好友申请
    msg.user.verify()
    # 然后发送问候语
    msg.user.send('Nice to meet you!')

# 上面几个都是单聊，加上isGroupChat=True就能处理群聊消息
@itchat.msg_register(TEXT, isGroupChat=True)
def text_reply(msg):
    # 当在群聊被at时才回复，一般都会加上此条件，否则可能回复群内所有消息
    if msg.isAt:
        # 回复时，也at对应的人消息
        msg.user.send(u'@%s\u2005I received: %s' % (
            msg.actualNickName, msg.text))

# 会弹出一个二维码，扫码即可登录
itchat.auto_login(True)
# 运行itchat客户端，debug=True会打印日志
itchat.run(True)

2、AI聊天

有了第1步的基础，要实现AI聊天，就需要引入另外的AI本地库、或者在线API了，使用在线API更简单，只需要控制传参、解析响应即可。楼主使用了一个叫青云客的API，可免费使用（自己简单试用的前提下，非商用），带关键字命令的AI对话还是不错的，如果是自由对话，那大概率前言不搭后语。

# 调API来进行AI聊天，只有一个文本参数
def ai_chat(msg):
    url = 'http://api.qingyunke.com/api.php?key=free&appid=0&msg=%s' % msg
    response = requests.get(url)
    return response.json()["content"].replace('{br}', '\n') # 响应里的换行是{br}，替换为微信可识别的\n换行

3、定时发送天气预报

有了第2步的基础，要获取天气预报信息，只需要在AI聊天的请求里传某地天气即可，比如：上海天气、北京天气。当然，你也可以通过爬天气预报网页的字段，得到更详尽的天气预报信息，此处就不多讨论了。
定时发天气预报，要解决2个关键问题。

• 一是如何执行定时任务。此处选用Python库apscheduler。当然，也可以写一个Python脚本，然后通过操作系统的crontab在指定的时间执行该脚本，不过还有更优雅的方式，在Python主程序内启动定时任务。可以使用Python库apscheduler来实现定时任务的调度，类似于Java的ScheduledThreadPool。
• 二是如何发送消息到指定的群。itchat已经提供了便捷的API来根据群名搜索具体的群。

from apscheduler.schedulers.blocking import BlockingScheduler

# 发送天气预报信息到群里
def weather_report():
    msg = ai_chat('上海天气')
    # 获取所有群聊
    itchat.get_chatrooms(update=True)
    # 根据群名，搜索具体的群
    chatrooms = itchat.search_chatrooms(name='<此处改为实际的群名>')
    chatroom = itchat.update_chatroom(chatrooms[0]['UserName'])
    # 发送消息，到指定的群
    itchat.send_msg(msg=msg,toUserName=chatroom['UserName'])

if __name__ == '__main__':
    itchat.auto_login(hotReload=True)
    # itchat启动后是否阻塞，此处改为否（默认为是），相当于itchat在新启动的线程中运行，不阻塞主程序
    itchat.run(blockThread=False)

    # 定时任务
    scheduler = BlockingScheduler()
    # 指定在每天早上9点调用weather_report函数
    scheduler.add_job(weather_report, 'cron', day_of_week='*', hour=9, minute=0, second=0)
    scheduler.start()

4、控制摄像头，拍照、视频看看家里

树莓派4B有2个USB 3.0高速接口、2个USB 2.0接口，只需要其中一个连接上USB摄像头即可，一般2.0接口即可，3.0接口留给外接硬盘。
想要通过摄像头看到家里，要解决的关键问题是，使用什么拍照软件？使用什么视频聊天软件？

拍照

可以使用fswebcam来拍照，可以指定图像分辨率，也可以不指定，默认的分辨率较低。
安装：sudo apt install fswebcam

    img_file = '%d.jpg' % timestamp
    # 调用fswebcam拍照
    os.system('fswebcam %s' % img_file)
    # 发送照片至自己的文件传输助手，因为通常发给自己会失败
    itchat.send_image(img_file, toUserName='filehelper')

发起视频

楼主尝试了几个常见的免费视频聊天软件，都无法支持，主要原因是树莓派是ARM CPU架构，主流软件基本上只在amd64、x86 CPU架构下发行。比如QQ、Skype、网页版Jitsi Meet等都无法发起视频聊天。
最终，楼主发现了一个较为完美的解决方案，就是使用linphone：

• 发起视频：在树莓派上安装并打开linphone程序，也在手机上安装并打开linphone app。这样通过微信就可以让树莓派上的linphone发起视频通话，手机端就能接到电话了。
• 挂断视频：需要通过微信机器人，在树莓派上主动退出linphone，否则后续不能继续发起视频。
  下载最新的linphone可能无法正常工作，得使用sudo apt install linphone来安装旧的稳定版。

    # 先退出linphone（如当前有在运行），再启动linphone
    os.system('linphonecsh exit; linphonecsh init -V -c .linphonerc')
    time.sleep(1)
    # 使用linphone命令行拨打视频通话
    os.system('linphonecsh generic "call <替换成实际的linphone账号，需注册>"')

完整代码

以下是楼主写的几个实用例子，并加以注释。
完整代码已上传至github：https://github.com/topcoding/wechat_robot
除了上面提到的几个功能实现，还增加了健身打卡、睡觉打卡的功能。现在，微信机器人的功能已经越来越丰富了。

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

import itchat
import sqlite3
import os
import time
import requests
from apscheduler.schedulers.blocking import BlockingScheduler


PUNCH_TYPE_WORKOUT = 1
PUNCH_TYPE_SLEEP = 2

ai_chat_switch = True

AI_CHATROOM_WHITELIST = ['<替换成实际的群名>']


def save_db(punch_type, owner, timestamp = None):
    conn = sqlite3.connect('punch-card.db')
    cursor = conn.cursor()
    if timestamp is None:
        punch_time = (int) (time.time())
    else:
        punch_time = timestamp
    cursor.execute("insert into punch_card(punch_type, owner, updated_at) values(%d, '%s', %d)"
                   % (punch_type, owner, punch_time))
    conn.commit()
    conn.close()

@itchat.msg_register(itchat.content.TEXT)
def text_reply(msg):
    print(msg)
    timestamp = (int) (time.time())
    global ai_chat_switch
    if msg.text == '健身打卡':
        save_db(PUNCH_TYPE_WORKOUT, msg.User.NickName, timestamp)
        itchat.send('%s，您好，您于%s健身打卡成功' % (msg.User.NickName, time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.localtime())), toUserName='filehelper')
    elif msg.text == '睡觉打卡':
        save_db(PUNCH_TYPE_SLEEP, msg.User.NickName, timestamp)
        itchat.send('%s，您好，您于%s睡觉打卡成功' % (msg.User.NickName, time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.localtime())), toUserName='filehelper')
    elif msg.text == '拍照':
        img_file = '%d.jpg' % timestamp
        os.system('fswebcam %s' % img_file)
        itchat.send_image(img_file, toUserName='filehelper')
    elif msg.text == '看看家里':
        os.system('linphonecsh exit; linphonecsh init -V -c .linphonerc')
        time.sleep(1)
        os.system('linphonecsh generic "call <替换成实际的linphone账号，需注册>"')
    elif msg.text == '挂断视频':
        os.system('linphonecsh exit')
    elif msg.text == '群聊':
        ai_chat_switch = True
    elif msg.text == '群聊取消':
        ai_chat_switch = False
    else:
        # do nothing
        pass

@itchat.msg_register('Text', isGroupChat = True)
def group_reply(msg):
    if ai_chat_switch and msg['isAt'] and msg['User']['NickName'] in AI_CHATROOM_WHITELIST:
        print(msg)
        return u'@%s\u2005%s' % (msg['ActualNickName'], ai_chat(msg))

def ai_chat(msg):
    url = 'http://api.qingyunke.com/api.php?key=free&appid=0&msg=%s' % msg
    response = requests.get(url)
    return response.json()["content"].replace('{br}', '\n')

def weather_report():
    msg = ai_chat('上海天气')
    itchat.get_chatrooms(update=True)
    chatrooms = itchat.search_chatrooms(name='<替换成实际的群名>')
    chatroom = itchat.update_chatroom(chatrooms[0]['UserName'])
    itchat.send_msg(msg=msg,toUserName=chatroom['UserName'])


if __name__ == '__main__':
    itchat.auto_login(hotReload=True)
    itchat.run(blockThread=False)

    scheduler = BlockingScheduler()
    scheduler.add_job(weather_report, 'cron', day_of_week='*', hour=9, minute=0, second=0)
    scheduler.start()

更多例子

可以参考itchat提供的教程文档：https://github.com/littlecodersh/ItChat/tree/master/docs/tutorial