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Die Erfindung bezieht sich auf ein sprachgesteuertes Fernbedienungssystem für elektrische Geräte gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Elektrische und elektronische Apparate und Geräte im Sinne der Erfindung sind u. a. elektrische und elektronische Apparate und Geräte im herkömmlichen Sinne, beispielsweise auch solche im häuslichen oder gewerblichen Bereich, aber auch Maschinen oder Maschinengruppen z. B. einer industriellen Fertigung.
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Zur Bedienung und Steuerung elektrischer und elektronischer Apparate und Geräte im industriellen sowie im häuslichen Bereich werden verschiedene Fernbedienungen mit unterschiedlichen Übertragungstechniken eingesetzt. Durch die zunehmende Verfügbarkeit leistungsfähiger Spracherkennungstechnologien kann diese Technik auch als Eingabefunktion für solche Fernbedienungen genutzt werden.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Lösungen bekannt. Beispielsweise die Aufnahme und Übertragung der Sprachsignale an einem zentralen Rechner (PC) zur Spracherkennung, Befehlszuordnung und Befehlsweitergabe. Die Nachteile eines solchen Systems bestehen u. a. darin, daß durch die direkte Sprachübertragung Verfälschungen auf dem Übertragungsweg möglich sind. Dies führt dann zu einer hohen Fehlerrate bei der Spracherkennung. Außerdem ist eine aufwendige Rückübertragung von Daten zum mobilen Handgerät notwendig, um den Benutzer eventuelle Fehler anzuzeigen.
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Ändert sich der Benutzer, so muß die Spracherkennung neu trainiert werden, d. h. sie muß an die Sprache des jeweiligen Benutzers angepaßt werden. Dies erfordert einen hohen technischen und praktischen Aufwand, insbesondere wenn Personen oft wechseln, Personen mit verschiedenen Sprachen das System bedienen sollen und/oder Geräte aus weiter Entfernung bedient werden sollen.
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Ein anderer Lösungsansatz besteht darin, die Aufnahme der Sprachsignale, deren Bewertung und die Befehlszuordnung in einem Fernbedienungsgerät, z. B. in einem Handgerät vorzunehmen und in diesem Fernbedienungsgerät die Steuersignale oder Steuerbefehle zu generieren, die dann an die angeschlossenen Geräte übertragen werden (
CH 689 410 ). Nachteilig ist hierbei u. a., daß bei einer Änderung eines Steuerbefehls z. B. beim Austauschen eines elektrischen Gerätes oder einer Neuanschaffung sämtliche Fernbedienungen hinsichtlich der Befehlszuordnung angepaßt werden müssen. Werden neue Steuerverfahren an den elektrischen Geräten eingeführt, die ursprünglich an den Handgeräten nicht vorgesehen waren, so ist ein Austausch oder Umbau sämtlicher Handgeräte erforderlich. Durch die Übertragung der Steuerbefehle direkt an die angeschlossenen elektrischen Geräte ist auch eine differenzierte Ausführung der Befehle an diesen Geräten nicht oder nur mit einem großen technischen Aufwand möglich.
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Aus der
DE 32 44 712 A1 ist eine Geräteanordnung bekannt, bei der wenigstens ein drahtlos fernbedienbares Gerät außerhalb der Reichweite des vom Sendeelement eines Gebergerätes ausgestrahlten Infrarot- oder Ultraschallstrahlungsfeldes liegt, wobei in den drahtlosen Übertragungsweg zumindest ein Umsetzungsgerät eingesetzt ist. Dieses Umsetzungsgerät empfängt die vom Gebergerät ausgesandte Strahlung mit einem Empfangselement, verstärkt die mit der Trägerwelle empfangenen Steuersignale, setzt sie gegebenenfalls in einen anderen Code um und strahlt sie auf einer vom Umsetzungsgerät erzeugten Trägerwelle über ein Sendeelement zum Empfängerelement des nächsten Umsetzungsgerätes oder des Empfängergerätes ab. Durch diese Geräteanordnung ist es möglich, beliebige Übertragungswege zwischen einem Empfängergerät und einem Gebergerät herzustellen.
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Ferner ist aus der
DE 197 40 706 A1 ist ein lernfähiges Fernbedienungsgerät bekannt, in das mehrere Fernbedienungsfunktionen einer Vielzahl von individuellen Fernbedienungsgeräten gespeichert werden können, die zu einer entsprechenden Vielzahl von anzusteuernden elektronischen Geräten gehören, wobei sowohl die Programmierung als auch die Benutzung des Gerätes sprachgesteuert durchgeführt werden kann. Das lernfähige Fernbedienungsgerät ist dabei mit für die Sprachsteuerung notwendigen Komponenten, beispielsweise einem Mikrofon, einem Sprachprozessor sowie einem Sprachsignalspeicher ausgestattet. Die Programmierung des Fernbedienungsgerätes erfolgt hierbei durch Zuweisung eines Infrarot-Codierungssignals, das in einem dafür vorgesehenen Infrarot-Codierungssignal-Speicher geschrieben wird, zu einem Sprachsignal, das durch den Sprachprozessor analysiert, d. h. in seine Frequenzbestandteile zerlegt und dann auf einen Speicherplatz des Sprachsignalspeichers geschrieben wird, wobei eine logische Verknüpfung zwischen dem Speicherplatz des Infrarot-Codierungssignal-Speichers und dem Speicherplatz des Sprachsignalspeichers erstellt wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein sprachgesteuertes Fernbedienungssystem aufzuzeigen, welches eine hohe Flexibilität besitzt und hierdurch insbesondere an unterschiedlichste Anforderungen individuell anpassbar ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein sprachgesteuertes Fernbedienungssystem entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
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Das erfindungsgemäße System eignet sich gleichermaßen für den industriellen Einsatz als auch für den Einsatz im häuslichen oder privaten Bereich. Ein Anwendungsbeispiel für den industriellen Einsatz ist z. B. die Steuerung mehrerer Maschinen an einer Fertigung. Jedem für den Eingriff in die Fertigung berechtigten Mitarbeiter ist dabei ein Handgerät zugeordnet, das für seine Tätigkeit und Befugnis individuell passend eingestellt ist. Hierfür wird für den jeweiligen Benutzer eine Liste möglicher Aktionen ausgewählt und diesen dann jeweils einem Sprachmuster im Handgerät zugeordnet. Auch unterschiedliche Sprachen der Mitarbeiter können hierbei ohne Probleme berücksichtigt werden.
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An den Geräten oder Maschinen können eine Basisstation oder mehrere Basisstationen angeschlossen sein. Die Basisstation unterscheidet die Handgeräte beispielsweise aufgrund einer mit dem jeweiligen Befehlscode übertragenen Identifizierung, so daß eingehende Befehle auch unterschiedlich behandelt werden können. Ein untergeordneter Mitarbeiter kann z. B. durch die Eingabe des Sprachbefehls „Stop” das Stillsetzen nur eines Bereich einer Produktionslinie und ein übergeordneter Mitarbeiter hingegen durch die Eingabe des selben Sprachbefehls „Stop” das Stillsetzen einer ganzen Produktionslinie veranlassen. Gleiches kann durch unterschiedliche Befehlscode erreicht werden, die in den Handgeräten dem gleichen Sprachbefehl unterschiedlich zugeordnet werden.
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Bei Änderung der Steuerbefehle an den Maschinen (z. B. beim Umbau, beim Austauschen usw.) ist es lediglich erforderlich, die angeschlossene Basisstation durch Änderung der Zuordnung anzupassen. Alle in Verwendung befindlichen Handgeräte können weiterhin ohne jede Änderung benutzt werden.
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Eine Anwendung des erfindungsgemäßen Fernbedienungssystems im häuslichen Bereich ist beispielsweise die Steuerung elektrischer Geräte, wie Fernseher, Audio-Geräte usw.. Hier besteht insbesondere auch die Möglichkeit, bei mit einer Handy- oder Telefonfunktion ausgestattetem Handgerät und bei entsprechender Ausbildung der Basisstation durch akustische Eingabe von Steuerbefehlen über das Telefon unterschiedlichste Geräte des häuslichen Bereichs über größere Distanzen fernzusteuern, beispielsweise das Öffnen und Schließen von elektrischen betätigten Jalousien, das Ein- und Ausschalten von Raumbeleuchtungen usw. Auch hier ist die getrennt und individuell einstellbare Zuordnung zwischen dem Ergebnis der Spracherkennung und dem jeweiligen Befehlscode im Handgerät sowie die einstellbare Zuordnung zwischen dem Befehlscode und dem tatsächlichen Steuerbefehl an der Basisstation von entscheidender Bedeutung, da sich die Geräte im Haus und damit die entsprechenden Steuerbefehle jederzeit ändern können. Eine ständige Umstellung jedes Handgerätes wäre auch in diesem Fall nicht praktikabel. Wichtig ist auch die Möglichkeit, daß an der oder den Basisstationen die Verwendung und die Berechtigung des jeweils empfangenen Befehlscodes (Aktion) individuell einstellbar ist.
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Vorteil des erfindungsgemäßen Fernbedienungssystem besteht auch darin, daß für die Übertragung ein standardisierter, bewährter Befehlscode verwendet wird, und zwar unabhängig von dem jeweiligen Anwendungsfall und der über die Sprachbefehle zu steuernden Aktionen.
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Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figur, die in schematischer Darstellung und im Block- bzw. Funktionsdiagramm eine Basisstation eines sprachgesteuerten Fernbedienungssystems gemäß der Erfindung zusammen mit einem mit dieser Basisstation zusammenarbeitenden Handgerät zeigt, näher erläutert.
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Das erfindungsgemäße sprachgesteuerte Fernbedienungssystem besteht entsprechend der Figur aus wenigstens einem Handgerät 1, vorzugsweise aber aus mehreren Handgeräten und aus wenigstens einer Basisstation 2, beispielsweise auch aus mehreren Basisstationen. Die Basisstation 2 wirkt über eine drahtlose, bidirektionale Datenverbindung 3 mit dem wenigstens einem Handgerät 1 zusammen.
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In der Figur ist die Datenverbindung als Funkverbindung angedeutet. Selbstverständlich sind auch andere Arten der Datenverbindung möglich, beispielsweise auf Infrarot basierende Datenverbindungen oder aber Datenverbindungen, über zusätzliche Relais- und Zwischenstationen, ggf. auch unter Einschluß vorhandener Kommunikations- und Datenübertragungsstrecken, beispielsweise Mobilfunkstrecken usw.
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Zentrales Element des Handgerätes 1 ist eine Steuerelektronik 4, die u. a. der Ablaufsteuerung sämtlicher Funktionen des Handgerätes 1 dient und mit der für diesen Zweck die übrigen, nachstehend beschriebenen Funktionselemente des Handgerätes 1 zusammenwirken.
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Das Handgerät 1 umfaßt weiterhin eine Spracherkennungselektronik 5 mit Mikrofon 6, über welches akustisch Sprachbefehle vom Benutzer eingegeben werden. Die Spracherkennungselektronik enthält hierfür u. a. einen Sprachmusterspeicher 5.1, in welchem Sprachmuster bzw. Sprachbefehle, die von dem Benutzer des Handgerätes 1 über das Mikrofon 6 in einer Programmierungsphase eingegeben wurden, zusammen mit einer Identifikation abgespeichert sind. Weiterhin enthält die Spracherkennungselektronik einen Mustervergleich 5.2, mit dem der am Mikrofon 6 eingegebene Sprachbefehl unter Berücksichtigung der im Sprachmusterspeicher 5.1 gespeicherten Sprachmuster identifiziert bzw. bewertet wird (Bewertung 5.3).
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Bestandteil des Handgerätes 1 ist weiterhin eine Zuordnungselektronik 7, die aus der Bewertung 5.3 durch Zuordnung einen für das Fernbedienungssystem standardisierten Befehlscode bildet, der eine zuverlässige Übertragung des Befehls an die Basisstation 2 gewährleistet. Die Zuordnung der Bewertung 5.3 zu einem standardisierten Befehlscode ist der Zuordnungselektronik 7 ist dort einstellbar, und zwar beispielsweise über eine am Handgerät 1 vorgesehene Eingabeeinrichtung 8 oder über eine entsprechende Schnittstelle, mit der das Handgerät 1 in der Programmierungsphase an einen nicht dargestellten Rechner angeschlossen ist.
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Am Handgerät 1 sind weiterhin akustische und optische Signalgeber 9 und 10 vorgesehen, und zwar u. a. zur Anzeige des betriebsbereiten Zustandes oder des abgeschalteten Zustandes des Handgerätes 1, zur Leitung des Benutzers bei der akustischen Eingabe von Sprachbefehlen, für die Bestätigung, daß ein akustisch eingegebener Befehl vom System akzeptiert und an die Basisstation 2 weitergeleitet bzw. dort ausgeführt wurde usw.
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Das Handgerät 1 enthält weiterhin eine Kommunikationselektronik 11, die im wesentliche dazu dient, aus dem jeweiligen Befehlscode ein für die Übertragung an die Basisstation 2 geeignetes Signal zu bilden und dieses an einem in der Kommunikationselektronik 11 enthaltenden Sender abzusenden, sowie auch dazu, an einem in der Kommunikationselektronik ebenfalls enthaltenen Empfänger Signale der Basisstation zu empfangen und in Daten umzusetzen, die dann in dem Handgerät weiter verarbeitet werden, beispielsweise Bestätigung eines Befehls durch die Basisstation 2, Anzeige des Zustandes der Basisstation 2 an dem Handgerät usw.
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Zur Reduzierung des Stromverbrauches enthält die Steuerelektronik 4 bei der dargestellten Ausführungsform auch noch eine Intervallsteuerung, mit der die Spracherkennungselektronik 5 nur in vorgegebenen Intervallen jeweils kurzfristig aktiviert wird. Dem Benutzer wird der aktivierte Zustand bzw. die Bereitschaft der Spracherkennungselektronik 5 dann akustisch und/oder optisch an den Signalgebern 9 und 10 angezeigt.
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Die Basisstation 2 enthält als zentrales Element wiederum eine Steuerelektronik 12, die den gesamten Ablauf der Basisstation 2 steuert. Die Basisstation 2 enthält weiterhin eine Zuordnungselektronik 13 mit einem Steuersignalspeicher 13.1, einer individuelle einstellbaren oder programmierbaren Zuordnung zwischen einem an die Basisstation 2 übertragenen Befehlscode und dem oder den aufgrund dieses Befehlscodes jeweils auszuführenden Steuerbefehlen sowie einem Steuerbefehlgenerator 13.3.
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Die Basisstation 2 enthält weiterhin eine Kommunikationselektronik 14 mit einem Empfänger zum Empfang der über die Datenverbindung 3 übertragenen Signale des Handgerätes 1 sowie auch einen Sender zur Rückübertragung von Daten an das Handgerät 1. Die Kommunikationselektronik 14 bildet außerdem aus den empfangenen Signalen den Befehlscode, aus dem dann der Steuerbefehlgenerator 13.3 der Zuordnungselektronik 13 unter Berücksichtigung der Zuordnung 13.2 den jeweiligen Steuerbefehl erzeugt, der über die Aus- und Eingabeschnittstellen 15 zur Steuerung der an die Basisstation 2 angeschlossenen Geräte dient.
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Durch die individuelle Zuordnung der Bewertung 5.3 der Spracherkennung in dem Handgerät 1 sowie durch die individuelle Zuordnung des übertragenen Befehlscodes in der Zuordnung 13.2 der Basisstation zu bestimmten Steuerbefehlen oder Befehlssequenzen ist das erfindungsgemäße System bei Übertragung eines standardisierten Befehlscodes über die Datenverbindung 3 individuell an die unterschiedlichsten Anwendungen anpaßbar. Weiterhin besteht durch die individuelle Zuordnung insbesondere zwischen dem übertragenden Befehlscode und dem generierten Steuerbefehl auch die Möglichkeit, auf bestimmte Aktionen je nach verwendetem Handgerät 1 in unterschiedlicher Weise zu reagieren, d. h. beispielsweise bei mehreren Basisstationen können einzelne Basisstationen nur auf ein oder mehrere bestimmte Handgeräte 1 ansprechen und/oder bestimmte, gleichlautende akustische an Handgeräten eingegebenen Sprachbefehle können durch die dortige individuelle Zuordnung 7 unterschiedliche Befehlscode zugeordnet werden, um so beispielsweise von unterschiedlichen Handgeräten 1 aus an ein und derselben Basisstation 2 oder aber an unterschiedlichen Basisstationen 2 mit der gleichen Eingabe unterschiedliche Befehle auszulösen, beispielsweise die Steuerung unterschiedlicher Geräte oder Gerätegruppen. In Verbindung mit einer Sprecher abhängigen Sprachmustererkennung in dem jeweiligen Handgerät 1 können auch bestimmte Funktionen personenabhängig gesperrt oder freigegeben werden.
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Das System besitzt weiterhin, wie ausgeführt Rückmeldungen von der Basisstation 2 an das jeweilige Handgerät über tatsächlich ausgeführte Aktionen oder über den Status bestimmter Aktionen. Weiterhin besitzt das System die Möglichkeit, über die Schnittstellenanordnung 15 an der wenigstens einen Basisstation 2 den aktuellen Stand angeschlossener Geräte sowie auch den Status der Basisstation und der mit dieser verbundenen Handgeräte 1 zu erfassen, wobei diese Informationen auch an die Handgeräte 1 zur dortigen Ausgabe übermittelt werden können.
