DE19617294A1

DE19617294A1 - Sprachgeführte Ansteuervorrichtung zum Steuern beliebiger Endgeräte

Info

Publication number: DE19617294A1
Application number: DE19617294A
Authority: DE
Inventors: Raimund Welsch; Michael Welsch; Till Groenemeyer; Andreas Melzer; Rainer Dr Seibel; Dietrich Prof Dr Groenemeyer
Original assignee: Individual
Current assignee: GROENEMEYER, DIETRICH, PROF. DR., 45549 SPROCK, DE
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1996-04-30
Publication date: 1997-11-13
Anticipated expiration: 2016-05-01
Also published as: DE19617294B4

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

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.