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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur Steuerung von einem Gerät, insbesondere ein Radiowecker, mittels eines akustischen Signals.
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Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Sprachsteuerung, insbesondere auf ein sprachgesteuertes System und Verfahren eines Gerätes, wie beispielsweise einen Wecker, ein Radiowecker, eine Lichtquelle, eine Kaffeemaschine, ein Wasserkocher, Waschmaschine oder ähnliche Haushaltsgeräte.
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In jedem Haushalt werden jeden Tag viele Geräte manuell programmiert, ein- oder ausgeschaltet, z.B. Einstellung der Weckzeit bei einem Radiowecker oder Erinnerungswecker, Programmieren einer zeitlichen Aufnahme oder Einschalten von Kaffeemaschine oder Wasserkocher in der Küche, wenn man gerade in einem anderen Zimmer beschäftigt ist. Die Bedienung ist nicht nur unangenehm sondern manchmal auch komplex, vor allem für jüngere/ältere Menschen oder Menschen mit Behinderungen. Gerade heutzutage in Zeiten des Smart Home können viele Geräte per Sprache oder per Sensor bedient werden, z.B. Licht ein- oder ausschalten, Radio ein- oder aus oder lauter und leise. Mit verschiedenen Sprachassistenten kann fast alles gesteuert werden, auch komplexe Funktionen können ausgeführt werden. Beispielweise können per Sprachbefehl die Weckzeit eines Radioweckers beliebig programmiert werden, nach Wetter im bestimmten Ländern/Städte gefragt werden, bestimmte Musiktitel oder Filme können abgespielt werden. Aber alle diese Sprachassistenten werden mit Hilfe eines bestimmten Befehlswortes, d.h. mit einem Weckwort, aufgeweckt und können erst dann verschiedene Funktionen oder Aktionen per Sprache gesteuert ausführen. Diese Sprachbefehle werden nicht lokal auf dem Nutzergerät analysiert, sondern an einen zentralen Server gesendet und dort verarbeitet. Das heißt „Jemand“ (Nutzergerät) hört ständig zu und wartet auf das bestimmte Weckwort. Sobald das Nutzergerät das vordefinierte Weckwort hört, sendet es die dann empfangenen Sprachsignale per Internet an einen Dritten (Server/Cloud), um diese Befehle dort zu erkennen/bearbeiten. Das heißt, die eigentliche Spracherkennung passiert nicht lokal, sondern remote auf einem fremden Rechner. Ohne Internet-Zugang funktioniert es mit der Spracherkennung nicht, denn die Verarbeitung und Erkennung der Sprachdaten ist sehr aufwendig und erfordert viel Rechenkapazität. Zusätzlich wird der Nutzer ständig von Dritten, zumindest vom Betreiber des fremden Rechners, von außen überwacht.
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Außerdem haben bisherige Sprachassistenten keinerlei Nutzen für jemanden, der nicht oder nur sehr unverständlich sprechen kann. Menschen mit bestimmten Behinderungen hilft diese Technik leider nicht.
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Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Steuerung von einem Gerät mittels akustischer Signale zu schaffen, das portabel ist und von jedem Nutzer leicht erlernt und verwendet werden kann. Damit kann der Nutzer sowohl die Befehle aus akustischen Signalen der Steuerung als auch die gesteuerten Funktionen an sein Leben im Alltag nach seinen individuellen Bedürfnissen anpassen. Denn der Nutzer kann entsprechend seinen eigenen Anforderungen oder Vorlieben den Befehl selbst definieren und trainieren, um dann damit für ihn wichtige Funktionen zu steuern.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1, Anspruchs 9 und Anspruch 10 gelöst.
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Um einen Nutzer die Handhabung eines Geräts, wie beispielsweise Programmierung einer Weckzeit eines Radioweckers, zu erleichtern, wird die Steuerung des Geräts mit Hilfe von einem akustischen Signal durchgeführt. Mit Hilfe von einer Erfassungseinheit können ein oder mehrere akustische Signale erfasst werden. Dabei zeichnet eine Aufzeichnungseinheit ein erstes akustisches Signal auf, um daraus einen Befehl zur Steuerung von einer vordefinierten Funktion des Gerätes zu generieren. Eine Erkennungseinheit, die mit der Erfassungseinheit und Aufzeichnungseinheit verbunden ist, vergleicht ein zweites akustisches Signal mit dem aufgezeichneten ersten akustischen Signal und bei Übereinstimmung wird der Befehl zur Steuerung der vordefinierten Funktion ausführt. Die Aufzeichnungseinheit, die Erfassungseinheit und die Erkennungseinheit sind in der Vorrichtung integriert, also zusammen verbaut und örtlich verbunden. Die Zuordnung zwischen dem ersten akustischen Signal und der vordefinierten Funktion werden vom einem Nutzer der Vorrichtung selbst definiert und das Zuordnungsmittel ist damit beliebig änderbar. Die Aufzeichnungseinheit, die Erfassungseinheit, die Erkennungseinheit und das Zuordnungsmittel sind in der Vorrichtung integriert oder so miteinander verbunden, dass sie miteinander Daten austauschen können. Das akustische Signal kann sowohl Sprache, Geräusche oder beides umfassen. Damit kann der Nutzer der Vorrichtung beliebige Sprach- oder Geräuschbefehle zur Steuerung der von ihm individuell definierten Funktionen selbst trainieren.
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Bevorzugt werden diese Befehle mittels z.B. ein Mikrofon als Erfassungseinheit erfasst. Die Erfassungseinheit kann separat, aber auch mit der Aufzeichnungseinheit verbunden sein. Ebenfalls kann die Erfassungseinheit in der Aufzeichnungseinheit integriert sein. Eine separate Erfassungseinheit erhöht die Aufnahmequalität und damit später die Erkennungsrate beim zweiten akustischen Signal. Eine integrierte Erfassungseinheit in der Aufzeichnungseinheit macht die Gesamtvorrichtung mehr portabler, kann leicht mitgenommen werden und erhöht damit den Nutzerkomfort.
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Das erfasste akustische Signal bzw. die Aufzeichnung des akustischen Signals werden dann auf der Aufzeichnungseinheit z.B. in einem Speichermodul abgelegt. Dort kann aus diesem Signal ein Befehl zur Steuerung von einer vordefinierten Funktion des Gerätes generiert werden. Dies hat den Vorteil, dass mehrere akustische Signale als gleicher Befehl aufgezeichnet und abgespeichert werden können. Durch die mehrfache Aufzeichnung kann die Erkennungsrate des zweiten akustischen Signals erhöht werden. Je mehr ein Signal trainiert werden kann, desto höher die Erkennungsrate.
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Bevorzugt ist das Zuordnungsmittel in der Aufzeichnungseinheit integriert oder zumindest sind beide miteinander verbunden. Die Zuordnung von Befehl und zugehörige Funktion des Gerätes kann vordefiniert sein. Aber sie können auch durch den Nutzer individuell festgelegt werden und zudem sollen sie möglichst einfach veränderbar und vom Nutzer selbst programmiert oder ausgewählt werden können. Dies erhöht die Flexibilität der Vorrichtung und ermöglicht einen breiteren Einsatz für unterschiedliche Geräte mit verschiedenen Funktionen. Auch eine komplexe Steuerung kann damit leicht und flexibel definiert und einfach und nutzerfreundlich durchgeführt werden.
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Bevorzugt ist die Erkennungseinheit ein Mikroprozessor, beispielsweise ein Raspberry Pi. Damit kann ein Vergleich zwischen aufgezeichnetem ersten akustischen Signal und ein zweites neu erfasstes akustisches Signal durchgeführt werden und bei Übereinstimmung die Funktion, die zu dem ersten akustischen Signal zugehörigen Befehl zugeordnet ist, ausgeführt werden. Um mehrere erste akustische Signale zu einem Befehl abspeichern und verarbeiten zu können, muss der Mikroprozessor genug Speicher und Verarbeitungsleistung haben, dass die Signale sichert und schnell erfasst, erkennt und verarbeitet.
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Bevorzugt ist das Geräusch zur Steuerung des Geräts ein reproduzierbares charakteristisches Geräusch. Das Geräusch muss mehrfach durch Wiederholung erzeugbar sein. Beispielsweise kann durch Hände klatschen oder Klopfen auf dem Tisch ein charakteristischer Klang für diese Geste erzeugt werden. Ebenfalls ist der Klang von z.B. einer Fahrradklingel, eine Ratsche, eine Trillerpfeife, eine Glocke usw. eineindeutig und wiederholt erzeugbar. Sie können alle zur Steuerung des Geräts verwendet werden. Dazu werden sie vom Nutzer erzeugt und mit Hilfe von der Erfassungseinheit erfasst und auf dem Aufzeichnungseinheit so abgelegt, dass sie zur Steuerung von einer vordefinierten Funktion des Gerätes verwendet werden kann. Sobald die Erfassungseinheit wieder einer dieser Geräusche erfasst, prüft die Erkennungseinheit ob dieses erfasste Geräusch mit einer der aufgezeichneten Geräusche übereinstimmt. Wenn ja, wird die vordefinierte Funktion, die diesem Geräusch zugeordnet ist, ausgeführt. Dies ist besonders intuitiv und nutzerfreundlich, vor allem für jedermann.
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Bevorzugt ist das zu steuernde Gerät ein Radiowecker. In diesem Fall umfasst die Vorrichtung dann ferner ein Weckmodul, das mit der Erfassungseinheit, der Erkennungseinheit und dem Speichermodul verbunden ist. Das Weckmodul steuert die Weckfunktion des Radioweckers. Die Weckfunktion des Radioweckers können das Ein- und Ausschalten, Späterwecken, Einstellung der Weckzeit, Einstellen der Lautstärke und Einstellen der Radiosender umfassen.
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Die oben genannten Komponenten (Erfassungseinheit, Aufzeichnungseinheit, Erkennungseinheit, Speichermodul, Zuordnungsmittel, Weckmodul) können in Hardware, Software oder einer Kombination sowohl aus Hardware und Software implementiert sein.
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Das entsprechende Verfahren zur Steuerung von einem Gerät mittels eines Sprach- oder Geräuschsignal umfasst folgende Schritte:
- Als erstes werden mehrerere Aufzeichnungen des ersten akustischen Signals durchgeführt, sobald sie durch die Erfassungseinheit erfasst werden. Die aufgezeichneten ersten akustischen Signale werden in einen Befehl umgewandelt und der Befehl wird dann zu der zu steuernden Funktion des Geräts umgewandelt. Sobald ein zweites akustisches Signals zur Durchführung der Funktion des Geräts erfasst wird, wird eine Erkennung des zweiten akustischen Signals durchgeführt, indem das zweite akustische Signal mit dem aufgezeichneten ersten akustischen Signal verglichen wird. Bei Übereinstimmung wird der Befehl zur Steuerung der zugeordneten Funktion ausgeführt.
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Bevorzugt kann das Verfahren zur Steuerung von einem Radiowecker mittels eines Geräusches verwendet werden. Dabei werden die folgenden Schritte durchgeführt: Als erstes werden verschiedene Geräusche mehrfach mittels einer Aufzeichnungseinheit aufgezeichnet, sobald sie durch die Erfassungseinheit erfasst werden. Dabei werden die aufgezeichneten Geräusche in einen Befehl umgewandelt. Dieser Befehl wird den zu steuernden Weckfunktionen des Radioweckers zugeordnet; sobald ein weiteres Geräusch zur Durchführung einer Weckfunktion des Radioweckers erfasst wird, wird ein Vergleich zwischen dem neu erfassten Geräusch und den aufgezeichneten Geräuschen durchgeführt. Bei Übereinstimmung mit einer der aufgezeichneten Geräuschen wird dann die zu diesem Geräusch/Befehl zugeordnete Weckfunktion ausgeführt, wobei die Weckfunktion mittels dem Weckmodul, das mit der Erfassungseinheit, der Erkennungseinheit und dem Speichermodul verbunden ist, gesteuert wird.
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Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die untergeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung der Ausführungsform zu verweisen. Es sollen auch die vorteilhaften Ausgestaltungen einbezogen sein, die sich aus einer beliebigen Kombination der Unteransprüche ergeben.
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Ebenfalls beschränkt sich die Lehre der vorliegenden Erfindung nicht nur auf ein bestimmtes Gerät, die entsprechenden Vorrichtungen und Verfahren können auch für die Steuerung beliebiger Geräte, die verschiedene Funktionen haben, verwendet werden.
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Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Zeichnungen bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränken.
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Die Zeichnungen jeweils in schematischer Darstellung:
- 1 Grundlegender Aufbau einer Vorrichtung zur Steuerung von einem Gerät mittels eines akustische Signal gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
- 2 Aufbau einer Vorrichtung zur Steuerung eines Radioweckers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
- 3 Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines Radioweckers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
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In 1 ist ein grundlegender Aufbau der Vorrichtung 1 zur Steuerung von Gerät 2 mittels des akustischen Signals 3, 3 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei umfasst die Vorrichtung 1 die Erfassungseinheit 4 zur Erfassung von akustischen Signalen 3, 3'. Die Aufzeichnungseinheit 5 zeichnet zunächst das erste akustische Signal 3 auf. Daraus wird der Befehl 6 zur Steuerung von einer vordefinierten Funktion 7, z.B. „Licht ein“ oder „Licht aus“ des Gerätes 2, generiert. Die Erkennungseinheit 8 ist mit der Aufzeichnungseinheit 5 und Erfassungseinheit 4 verbunden. Sobald ein zweites akustisches Signal 3' von der Erfassungseinheit 8 erfasst wird, wird sie in der Erkennungseinheit mit dem aufgezeichneten ersten akustischen Signal 3 vergleichen. Bei Übereinstimmung wird der Befehl 6 zur Steuerung der vordefinierten Funktion 7, also „Licht ein“ oder „Licht aus“, im Gerät 2 ausgeführt. Dabei umfasst die Vorrichtung 1 ferner das Zuordnungsmittel 9, das das erste akustische Signal 3 der vordefinierten Funktion 7 zuordnet. Die erfassbaren akustischen Signale 3, 3' ist Sprache oder Geräusche oder eine Kombination von beiden.
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Bevorzugt stellt die Erfindung eine Vorrichtung zur Steuerung eines Radioweckers per Sprache oder anderen reproduzierbaren Geräusche, die einem Benutzer ermöglichen, durch seine Stimme oder durch von ihm definierte Geräuschbefehle ein Radio oder Wecker zu steuern, beispielsweise die Zeit des Weckers durch Sprechen oder Erzeugung des Geräusches einzustellen, zu ändern oder zu verlängern, auszuschalten ohne dass der Radiowecker manuell betätigt werden muss. Der Radiowecker kann als Wecksignal entweder als einen lauten Ton bestimmter Frequenz abstrahlen (Buzzer) oder als eingestelltes Radioprogramm wiedergeben.
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In 2 ist ein Aufbau der Vorrichtung zur Steuerung eines Radioweckers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei umfasst die Vorrichtung 1 ein Mikrofon 4 zur Erfassung von Sprache oder Geräusche 3, 3', die Aufzeichnungseinheit 5 zum Aufzeichnen von ersten Sprach- oder Geräuschsignalen 3, dabei wird das aufgezeichnete Signal 3 in das Speichermodul 10 abgelegt. Daraus wird ein Befehl 6 zur Steuerung von einer Weckfunktion 7 des Radioweckers 2 generiert. Sobald ein weiteres Sprach- oder Geräuschsignal 3' erfasst wird, wird das neu erfasste Sprach- oder Geräuschsignal 3' mit dem aufgezeichneten Signal 3 in einem Mikroprozessor 11 als Erkennungseinheit 8 verglichen und bei Übereinstimmung wird der Befehl 6 an das Weckmodul 12 gesendet und das Weckmodul 12 steuert dann die Weckfunktion 7 des Radioweckers 2.
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Dabei wird die Aufzeichnungseinheit 5 verwendet, um den Befehl des Benutzers 3,3' aufzuzeichnen, der entweder ein Sprachsignal oder ein Geräusch enthält. Die Aufzeichnungsvorrichtung 5 ist mit dem Radiowecker 2 verbunden. Erfasst die Erfassungseinheit/Mikrofon 4 ein Signal 3', leitet sie dieses Signal 3 an die Erkennungseinheit 8 bzw. Mikroprozessor 11 weiter. In der Erkennungseinheit 8 bzw. Mikroprozessor 11 wird dann das erfasste Signal 3' mit den aufgezeichneten Signalen 3 verglichen. Bei Übereinstimmung wird dann beispielsweise eine entsprechende Weckzeit im Radiowecker eingestellt. Wenn die Weckerzeit erreicht ist, schaltet der Radiowecker automatisch den Alarmton an.
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In 3 ist ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines Radioweckers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. In Schritt S1 wird das Verfahren gestartet. In Schritt 2 wird ein Geräusch 3, z.B. von einer Ratsche, einer Trillerpfeife, einer Fahrradklingel, einer Glocke oder durch Schlagen von zwei Klangstöcken, durch Klopfen auf dem Tisch, durch Klatschen mit Hände oder durch Klopfen auf einer Trommel erzeugt und mit Hilfe von der Erfassungseinheit 4 erfasst und auf der Aufzeichnungseinheit 5 in einem Speichermodul 10 abgelegt. Dabei kann dieser Schritt 2 für jedes Geräusch mehrfach durchgeführt werden. Dadurch wird die Erkennungsrate des Geräusches erhöht.
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In Schritt 3 werden die aufgezeichneten Geräusche 3 in einen Befehl 6 umgewandelt. In Schritt 4 wird der Befehls 6 zu der zu steuernden Weckfunktion 7 des Radioweckers 2 zugeordnet. Sobald ein weiteres Geräusch 3' zur Durchführung einer Weckfunktion 7 des Radioweckers 2 in Schritt 5 von der Erfassungseinheit 4 erfasst wird, wird dieses neue erfasste Geräusch 3' mit den aufgezeichneten Geräusche 3 in Schritt S6 verglichen. Bei Übereinstimmung wird die Weckfunktion 7 durchgeführt. Die Weckfunktion 7 wird mittels des Weckmoduls 12, das mit der Erfassungseinheit 4, der Erkennungseinheit 8 und dem Speichermodul 9 verbunden ist, gesteuert. Bei nicht Übereinstimmung wird zu Schritt S5 zurückgekehrt und auf das nächste erfassbare Geräusch gewartet.
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Damit kann der Nutzer mit verschiedenen von ihm individuell gewählte und trainierte Sprachbefehle oder Geräusche verschiedene Weckfunktionen steuern. Er kann z.B. mit einer Ratsche ein Radio einschalten, mit Klangstöcke das Radio ausschalten, mit Fahrradklingel eine bestimmte Alarmzeit einstellen, oder mit Klopfen das Radio zuerst ausschalten und in einer bestimmten Zeit wieder einschalten, also die „Schlummern“-Funktion aktivieren, so dass z.B. das Radio in 5 Minuten wieder eingeschaltet wird. Ebenfalls kann die Lautstärke vom Radio oder Wecksignal z.B. mit Glocke lauter eingestellt werden. Das Einstellen der Lautstärke des Weckbetriebes kann auch kontinuierlich oder in vordefinierten zeitlichen Abständen angehoben werden.
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Damit hat die Vorrichtung und das Verfahren zum Steuern des Radioweckers per Sprache oder Geräusche einen einfachen Aufbau, eine leichte Implementierung, so dass der Radio-Wecker intelligenter und bequemer für jedermann zu bedienen ist. Durch Geräuschsteuerung ist die Bedienung des Radioweckers für ältere Menschen oder Menschen mit Sprachproblemen einfach und bequem.
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Die Vorrichtung und das Verfahren zum Steuern des Weckers durch einen Radiowecker per Sprache oder anderen reproduzierbaren Geräusche kann auch in jedem elektronischen Gerät angewendet werden, auch in traditionellen Wecker bzw. Alarmuhr.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Geräte
- 3, 3'
- akustisches Signal
- 4
- Erfassungseinheit
- 5
- Aufzeichnungseinheit
- 6
- Befehl
- 7
- vordefinierte Funktion
- 8
- Erkennungseinheit
- 9
- Zuordnungsmittel
- 10
- Speichermodul
- 11
- Mikroprozessor
- 12
- Weckmodul
- S1, ... S7
- Verfahrensschritt
