DE19617294A1 - Sprachgeführte Ansteuervorrichtung zum Steuern beliebiger Endgeräte - Google Patents
Sprachgeführte Ansteuervorrichtung zum Steuern beliebiger EndgeräteInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine sprachgeführte Ansteuervorrichtung zum
Steuern beliebiger Endgeräte durch einen Anwender, der Steuerworte artiku
liert, wobei die Ansteuervorrichtung die folgenden Komponenten aufweist:
- - einen Schallwandler zum Erfassen der artikulierten Steuerworte,
- - mindestens eine erste Übertragungsstrecke zum Übermitteln der Steuer worte,
- - mindestens eine Sprachverarbeitungseinheit zum Umwandeln der Steuer worte in Steuerbefehle für die Endgeräte und
- - mindestens eine zweite Übertragungsstrecke zum Übermitteln der Steuerbe fehle an die Endgeräte.
Eine solche sprachgeführte Ansteuervorrichtung für den Einsatz in der Medizin
technik ist beispielsweise aus der DE 36 36 678 A1 bekannt. Darin wird eine
Röntgendiagnostikeinrichtung offenbart, die eine Röntgenröhre und ein Bildauf
nahmesystem aufweist, welche beide mittels Spracheingabe verstellbar sind.
Zur Kontrolle der Verfahrbewegungen werden diese auf einem Display darge
stellt. Im Gegensatz zu dem herkömmlichen manuellen Verstellen der Röntgen
röhre bzw. des Bildaufnahmesystems, ermöglicht die aus der DE 36 36 678 A1
bekannte Spracheingabe ein einfaches und unkompliziertes Verstellen der
Röntgenröhre bzw. des Bildaufnahmesystems. Die bekannte Sprachsteuerung
hat allerdings den Nachteil, daß sich der Anwender nicht frei im Raum bewegen
kann. Der über ein Verbindungskabel an die Sprachverarbeitungseinheit ange
schlossene Schallwandler beschränkt die Bewegungsfreiheit des Anwenders
auf einen relativ kleinen Bereich um die Sprachverarbeitungseinheit in Reich
weite des Verbindungskabels. Ein zu großer Abstand zwischen dem Anwender
und dem Schallwandler würde die Verständlichkeit der Steuerworte negativ be
einflussen, und eine niedrige Erkennungsrate der Steuerworte durch die
Sprachverarbeitungseinheit wäre die Folge.
Außerdem können die einzelnen Endgeräte nicht räumlich unabhängig vonein
ander aufgestellt werden. Die räumliche Unabhängigkeit wird durch die Verbin
dung zwischen Sprachverarbeitungseinheit und Endgerät mittels einer Leitung,
wie es die obengenannte Druckschrift vorschlägt, erheblich eingeschränkt. Die
Endgeräte können nur so zur Sprachverarbeitungseinheit angeordnet werden,
daß sie innerhalb der Reichweiten der Leitungen liegen. Dies ist vor allem für
die Steuerung von den Endgeräten ein erheblicher Nachteil, welche beispiels
weise wegen ihrer Lärm- oder Wärmeentwicklung in einem benachbarten
Raum, oder welche frei bewegbar in einem Raum angeordnet sein müssen. Das
gilt um so mehr für die Steuerung nicht nur eines einzelnen sondern gleich
mehrerer Endgeräte mittels einer Sprachverarbeitungseinheit. Als Folge mehre
rer, delokal in benachbarten Räumen angeordneter, mittels Leitungen mit der
Sprachverarbeitungseinheit verbundener Endgeräte müssen Kabelbäume mit
großen Durchmessern verlegt werden, die auf dem Fußboden als Stolperfallen
zu einer erheblichen Unfallgefahr und in Kabelschächten unter Umständen auf
grund ihrer hohen Wärmeentwicklung zu einer Sicherheitsgefahr werden kön
nen.
Zudem erweist es sich als außerordentlich kompliziert und zeitaufwendig, die
bekannte sprachgeführte Ansteuervorrichtung zu erweitern, d. h. zusätzliche
Endgeräte an die Sprachverarbeitungseinheit anzuschließen. Es müssen Lei
tungen zwischen den zusätzlichen Endgeräten und der Sprachverarbeitungs
einheit verlegt werden, und die Sprachverarbeitungseinheit muß an Hard- und
Software erweitert und an die Ansteuerung der zusätzlichen Endgeräte ange
paßt werden.
Es ist demnach die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine sprachgeführte
Ansteuervorrichtung zum Steuern beliebiger Endgeräte der eingangs genannten
Art dahingehend weiterzubilden, daß sich der Anwender freizügig im Raum be
wegen kann und eine räumlich unabhängige Anordnung der Endgeräte und
eine einfache Erweiterbarkeit der bestehenden sprachgeführten Ansteuervor
richtung mit zusätzlichen Endgeräten ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß mindestens eine
der Übertragungsstrecken drahtlos ausgeführt ist.
Die Endgeräte, die über die drahtlosen Übertragungsstrecken angesteuert wer
den können, sind beispielsweise elektrisch verstellbare Operationstische, Bild
aufzeichnungsvorrichtungen zur Dokumentation endoskopischer Eingriffe,
Rolläden und Jalousien oder Beleuchtungsvorrichtungen zum Steuern der
Lichtverhältnisse oder der Patiententisch eines Computertomographen. Durch
Sprache ansteuerbare Endgeräte außerhalb der Medizintechnik sind beispiels
weise ein Autoradio, Geräte der Unterhaltungselektronik oder andere Elektroge
räte im heimischen Bereich. Um die Kommunikation zwischen zwei über eine
drahtlos ausgeführte Übertragungsstrecke miteinander verbundenen Vorrich
tungen in eine Übertragungsrichtung durchführen zu können, muß die eine Vor
richtung über eine Sendeeinheit und die andere über eine Empfangseinheit
verfügen. Eine bidirektionale Kommunikation setzt voraus, daß beide Vorrich
tungen sowohl über eine Sende- als auch über eine Empfangseinheit verfügen.
Um beispielsweise die erste Übertragungsstrecke drahtlos auszuführen, genügt
es, wenn der Schallwandler an eine Sendeeinheit angeschlossen ist, die die ar
tikulierten Steuerworte an eine Empfangseinheit der Sprachverarbeitungseinheit
übermittelt. Durch eine derart drahtlos ausgebildete erste Übertragungsstrecke
verfügt der Anwender über eine sehr große Mobilität. Er kann den Schallwand
ler mit sich führen und von beliebigen Positionen innerhalb eines Raumes oder,
bei der Wahl geeigneter Übertragungsverfahren, sogar aus benachbarten Räu
men Steuerworte artikulieren, die dann an die Sprachverarbeitungseinheit
übermittelt werden. Da der Anwender den Schallwandler stets mit sich führen
kann, bleibt der Abstand zwischen seinem Mund und dem Schallwandler trotz
der Mobilität des Anwenders weitestgehend konstant, wodurch eine hohe Er
kennungsrate der Steuerworte in der Sprachverarbeitungseinheit gewährleistet
wird.
Um beispielsweise die zweite Übertragungsstrecke drahtlos auszuführen, müs
sen Sprachverarbeitungseinheit und Endgeräte jeweils sowohl mit einer
Sende- als auch mit einer Empfangseinheit ausgestattet sein, um eine bidirektionale
Kommunikation zu ermöglichen. In die eine Richtung schickt die Sprachverar
beitungseinheit die aus den Steuerworten ermittelten Steuerbefehle, also Soll-
Zustände an die Endgeräte, und in der anderen Richtung übermitteln die End
geräte ihrerseits bestimmte Betriebszustände, also lst-Zustände an die Sprach
verarbeitungseinheit, wo diese entsprechend verarbeitet werden.
Eine drahtlose Übertragung zwischen Sprachverarbeitungseinheit und Endgerä
ten erlaubt es, die Endgeräte räumlich unabhängig anzuordnen. Je nach Belie
ben, können bestimmte Endgeräte mit einer hohen Lärm- oder Wärmeentwick
lung in benachbarten Räumen angeordnet werden, ohne daß dafür Leitungen
verlegt werden müßten. Endgeräte, bei denen es auf eine hohe Beweglichkeit
innerhalb eines Raumes ankommt, können über drahtlose Übertragungs
strecken besonders komfortabel angesteuert werden, ohne ihre Beweglichkeit
im geringsten einzuschränken. Falls mehrere Endgeräte angesteuert werden,
ergibt sich durch die drahtlosen Übertragungsstrecken der Vorteil, daß keine
dicken Kabelbäume verlegt werden müssen, wodurch die Unfallgefahr und das
Sicherheitsrisiko reduziert werden.
Die Sprachverarbeitungseinheit hat nicht nur die Aufgabe, die Steuerworte in
Steuerbefehle umzuwandeln, sondern ist gleichermaßen auch für eine Koordi
nation und Überwachung des Ansteuervorganges der verschiedenen Endgeräte
zuständig. Sie erfüllt gewissermaßen die Aufgabe einer Schaltzentrale der
sprachgeführten Ansteuervorrichtung. In der Praxis hat es sich als besonders
vorteilhaft erwiesen, die Sprachverarbeitungseinheit als Computer, insbeson
dere als Personal-Computer (PC) auszuführen. Ein PC ist preiswert in der An
schaffung und relativ einfach programmierbar. Zudem bietet er die Möglichkeit,
den Erfolg der artikulierten Steuerworte über eine optische oder akustische
Rückmeldung über einen Computer-Bildschirm bzw. über einen PC angeschlos
senen Lautsprecher zu kontrollieren.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen sprachgeführten
Ansteuervorrichtung erfolgt die Übermittlung über die drahtlosen Übertragungs
strecken mittels Hochfrequenz, Ultraschall oder Infrarot. Die drahtlosen Übertra
gungsstrecken können grundsätzlich in nahezu allen bekannten drahtlosen
Übertragungsverfahren ausgeführt sein. Wichtig ist dabei allerdings, daß die
Übertragung mit hoher Sicherheit funktioniert. Sie darf beispielsweise nicht
durch eine ungünstige Positionierung des Empfängers zum Sender oder durch
elektrische, magnetische oder elektromagnetische Störungen beeinträchtigt
werden. Andererseits darf auch das verwendete Übertragungsverfahren keine
störenden Einflüsse auf die Funktionsfähigkeit der Endgeräte ausüben. Dies ist
vor allem von Bedeutung, wenn die sprachgeführte Ansteuervorrichtung im Be
reich der Medizintechnik eingesetzt wird. Für die Ausführung der drahtlosen
Übertragung bieten sich demnach die obengenannten ausgereiften Übertra
gungsverfahren an, die zudem einfach und preiswert zu realisieren sind.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der Schallwand
ler mittels einer Haltevorrichtung in einem konstanten Abstand zum Mund des
Anwenders lösbar an dem Anwender oder dessen Kleidung befestigt ist. Ein
solcher Schallwandler kann beispielsweise als Stirn-, Umhänge- oder als An
steckschallwandler ausgeführt sein. Durch den konstanten Abstand zwischen
dem Mund des Anwenders und dem Schallwandler wird ein nahezu optimales
Erfassen der Steuerworte durch den Schallwandler ermöglicht. Die Folge ist
eine besonders hohe Erkennungsrate der Steuerworte in der Sprachverarbei
tungseinheit und eine damit verbundene hohe Effektivität der sprachgeführten
Ansteuervorrichtung. Durch den erfindungsgemäß ausgestalteten Schallwandler
muß der Anwender dieses nicht mehr in der Hand haltend mit sich führen. Die
Spracheingabe erfolgt berührungslos und der Anwender hat beide Hände frei
für andere Tätigkeiten, beispielsweise für das Operieren eines Patienten.
Die erfindungsgemäße sprachgeführte Ansteuervorrichtung läßt sich besonders
flexibel einsetzen, wenn im Anschluß an die zweite Übertragungsstrecke jeweils
vor ein Endgerät ein Adapter zum Umwandeln der Steuerbefehle in Endgeräte
befehle angeordnet ist. Mittels dieses Adapters können nicht nur bereits von
vornherein für die Fernsteuerung ausgelegte Endgeräte, sondern auch solche
angesteuert werden, die ursprünglich nicht für eine Fernsteuerung ausgelegt
waren. Der Adapter ist lern- und anpassungsfähig. Er kann in nahezu allen In
frarot-Codes oder auf den üblicherweise gebräuchlichen Funkfrequenzen sen
den und empfangen und ist dadurch an fast alle Übertragungsverfahren anpaß
bar. Die Anpassungsfähigkeit des Adapters erlaubt es, eine Vielzahl von Endge
räten über nur eine Sprachverarbeitungseinheit anzusteuern. Dabei werden die
drahtlosen Übertragungsverfahren so aufeinander abgestimmt, daß sie sich
nicht gegenseitig behindern oder stören. Die Lernfähigkeit des Adapters ermög
licht es, ihn an beliebige Endgeräte anzuschließen. In einer kurzen Lernphase
wird der Adapter instruiert, in welche Endgerätebefehle er eingehende Steuer
befehle umzuwandeln hat, um eine gewünschte Funktion bei dem jeweiligen
Endgerät hervorzurufen. Unabhängig von dem angesteuerten Endgerät werden
die eingehenden Steuerbefehle so immer in die für das jeweilige Endgerät ver
ständliche Endgerätebefehle umgewandelt. Mittels des erfindungsgemäßen Ad
apters können auch besonders umfangreiche Ansammlungen verschiedener
Endgeräte, wie sie beispielsweise in der Medizintechnik bei Operationsplätzen
mit unterschiedlichen Diagnose- und Therapievorrichtungen vorkommen, ein
fach und übersichtlich mittels der erfindungsgemäßen sprachgesteuerten An
steuervorrichtung aktiviert oder in anderer Weise beeinflußt werden. Als an
steuerbare Endgeräte in einem Operationssaal sind beispielsweise Videorecor
der, Fernsehapparat, Diaprojektor, Stereoanlage, Jalousien, Beleuchtung und
Operationstisch denkbar.
Im folgenden werden anhand der Zeichnungen drei Ausführungsformen der Er
findung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine sprachgeführte Ansteuervorrichtung
gemäß der Erfindung mit einer drahtlos
ausgeführten ersten Übertragungsstrecke
in schematischer Darstellung;
Fig. 2 eine sprachgeführte Ansteuervorrichtung
gemäß der Erfindung mit einer drahtlos
ausgeführten zweiten Übertragungsstrecke
in schematischer Darstellung;
Fig. 3 eine sprachgeführte Ansteuervorrichtung
gemäß der Erfindung mit einer drahtlos
ausgeführten ersten und zweiten Übertra
gungsstrecke.
In der folgenden Figurenbeschreibung werden für gleiche Bauteile übereinstim
mende Bezugszeichen verwendet.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße sprachgesteuerte Ansteuervorrichtung mit
dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet. Sie weist eine Spracheingabeeinheit 2,
eine Steuereinheit 3 und eine Endgeräteeinheit 4 auf. Die Spracheingabeein
heit 2 ist mit der Steuereinheit 3 über eine erste Übertragungsstrecke 5 verbun
den, die Steuereinheit 3 ist über eine zweite Übertragungsstrecke 6 mit der
Endgeräteeinheit 4 verbunden. Ein Anwender 7 artikuliert Steuerworte 8, die
von einem Schallwandler 9 der Spracheingabeeinheit 2 erfaßt werden. Über die
erste Übertragungsstrecke 5 werden diese Steuerworte 8 zu einer Sprachverar
beitungseinheit 10 der Steuereinheit 3 übermittelt. In dieser Sprachverarbei
tungseinheit 10 werden diese Steuerworte 8 in Steuerbefehle 11 für Endge
räte 12 der Endgeräteeinheit 4 umgewandelt. Um eine reibungslose Kommuni
kation zwischen Sprachverarbeitungseinheit 10 und beliebigen Endgeräten 12
sicherzustellen, werden die Steuerbefehle 11 in der Endgeräteeinheit 4 zuerst
von einem darin angeordneten Adapter 13 in auf das spezielle Endgeräte 12
abgestimmte Endgerät Befehle 14 umgewandelt. Die erste Übertragungs
strecke 5 der sprachgeführten Ansteuervorrichtung 1 aus Fig. 1 ist als drahtlose
Übertragungsstrecke mittels Hochfrequenz ausgeführt. Wohingegen die zweite
Übertragungsstrecke 6 als herkömmliche Leitung ausgebildet ist.
In Fig. 2 ist eine sprachgeführte Ansteuervorrichtung 1 dargestellt, bei der die
erste Übertragungsstrecke 5 als herkömmliche Leitung und die zweite Übertra
gungsstrecke 6 als drahtlose Übertragungsstrecke mittels Infrarot ausgebildet
sind.
Bei der Ausführungsform einer sprachgeführten Ansteuervorrichtung 1 gemäß
Fig. 3 sind beide Übertragungsstrecken 5 und 6 drahtlos ausgebildet. Die
Übermittlung der Steuerworte 8 über die erste drahtlose Übertragungsstrecke 5
erfolgt dabei mittels Hochfrequenz. Die Übertragung der Steuerbefehle 11 über
die zweite drahtlose Übertragungsstrecke 6 erfolgt über Infrarot.
Claims (4)
1. Sprachgeführte Ansteuervorrichtung (1) zum Steuern beliebiger Endge
räte (12) durch einen Anwender (7), der Steuerworte (8) artikuliert, wobei
die Ansteuervorrichtung (1) die folgenden Komponenten aufweist:
- - einen Schallwandler (9) zum Erfassen der artikulierten Steuerworte (8),
- - mindestens eine erste Übertragungsstrecke (5) zum Übermitteln der Steu erworte (8),
- - mindestens eine Sprachverarbeitungseinheit (10) zum Umwandeln der Steuerworte (8) in Steuerbefehle (11) für die Endgeräte (12) und
- - mindestens eine zweite Übertragungsstrecke (6) zum Übermitteln der Steu erbefehle (11) an die Endgeräte (12), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Übertragungsstrecken (5, 6) drahtlos ausgeführt ist.
2. Sprachgeführte Ansteuervorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Übermittlung über die drahtlosen Übertragungs
strecken (5, 6) mittels Hochfrequenz, Ultraschall oder Infrarot erfolgt.
3. Sprachgeführte Ansteuervorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schallwandler (9) mittels einer Haltevorrichtung in
einem konstanten Abstand zum Mund des Anwenders (7) lösbar an dem
Anwender (7) oder an dessen Kleidung befestigt ist.
4. Sprachgeführte Ansteuervorrichtung (1) nach einem oder mehreren der An
sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die zweite
Übertragungsstrecke (6) jeweils vor ein Endgerät (12) ein Adapter (13) zum
Umwandeln der Steuerbefehle (11) in Endgerätebefehle (14) angeordnet ist.
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