ES2245546B1

ES2245546B1 - Cabinas de ducha, mini piscinas (spas), bañeras de hidromasaje controladas por voz.

Info

Publication number: ES2245546B1
Application number: ES200300650A
Authority: ES
Inventors: Carlos Catala Costa; Pascual Garcia Juan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2023-03-12
Also published as: ES2245546A1

Abstract

La presente invención se refiere a una cabina de ducha, mini piscina o bañera de hidromasaje dotada de un módulo, de software para el reconocimiento del habla, un módulo de control mediante software para el envío de señales de control según la orden reconocida por el módulo de voz y el hardware necesario para la integración entre el módulo de control y los mandos de la bañera, mini piscina o ducha.

Description

Cabinas de ducha, mini piscinas (spas), bañeras de hidromasaje controladas por voz.

En concreto, la presente memoria descriptiva se refiere a una solicitud de patente referente a una cabina de ducha, mini piscinas o bañera de hidromasaje dotada, por un lado, de un sistema de reconocimiento del habla e identificación de señales de control y, por otro, de los dispositivos físicos necesarios para trasladar las señales de control a los mandos de la bañera, mini piscinas o ducha.

En los últimos años, el reconocimiento automático del habla ha madurado hasta el punto de hacer posible su comercialización. Asistimos a la aparición en el mercado de numerosos dispositivos que incorporan esta tecnología: ordenadores personales, puntos de información, teléfonos móviles, agendas digitales, etc. Hay que advertir, no obstante, que el reconocimiento del habla, en general, es un problema difícil y que consume muchos recursos computacionales. Por ello, normalmente los sistemas de reconocimiento de voz requieren ejecutarse en ordenador de altas prestaciones. Para evitar las grandes dificultades inherentes al problema del reconocimiento del habla sin restricciones, los sistemas comerciales de reconocimiento de voz suelen trabajar en dominios restringidos donde existe un léxico limitado y donde no existe una gran variabilidad en la construcción de las frases que permiten interactuar con el sistema. Cuanto mayor sea el tamaño del léxico permitido y mayor sea la riqueza que exhiben las frases construidas por el usuario, es más difícil obtener tasas de acierto aceptables y mayores recursos computacionales deberán ser empleados. Sin embargo, existen sectores de la industria que podrían beneficiarse enormemente de la disponibilidad de sistemas de control mediante reconocimiento del habla, aun cuando las tareas de las que tuviesen que ocuparse fueran bastante más sencillas: léxico muy reducido y construcción de frases cortas o incluso palabras aisladas. Éste es el caso de muchas aplicaciones relacionadas con la domótica particularmente útiles, por ejemplo, para personas ciegas o con gran falta de agudeza visual. La domótica hace referencia al conjunto de sistemas que sirven para automatizar el acceso o utilización de las diferentes instalaciones de una vivienda.

En la invención que se describe en este documento se pretende aportar al estado de la técnica un sistema incorporado que permita controlar los mandos de una bañera, mini piscina o ducha mediante voz. Precisamente, las características del sistema que se propone permitirá que personas ciegas o con gran pérdida de agudeza visual puedan manipular sencillamente, y sin la ayuda de terceros, una bañera de hidromasaje, una mini piscina y/o una cabina de ducha. Esta invención, además, puede incorporarse, sin variaciones sustanciales en su configuración, a otras aplicaciones como saunas acrílicas y de madera, o columnas de hidromasaje.

Por las características propias de la aplicación, es posible y, de hecho, es lo único que se necesita, restringir la capacidad de reconocimiento a palabras aisladas o bien frases cortas y limitar el reconocimiento al habla de un único usuario durante la sesión de manejo de la bañera, mini piscina o ducha, aunque éste cambie entre sesiones. En este caso, la complejidad de la tarea de reconocimiento no es grande, incluso teniendo en cuenta que se deberían obtener tasas de acierto rayanas en el 100%. No obstante, se ha de tener en cuenta que se han de obtener tiempos de respuesta prácticamente inmediatos por parte del sistema. Ello implica la necesidad de utilizar hardware relativamente potente: un procesor de gama media-alta, un mínimo de 128 MB de RAM y disco duro IDE (o CD-ROM) que permita acceso directo a memoria (soporte Ultra DMA). Si bien estos componentes están por debajo de lo que sería hoy en día una configuración estándar para PC, no resultan igual de baratos cuando hablamos de un equipo "hecho a medida", con un tamaño reducido y de relativamente bajo consumo.

Las "cabinas de ducha, mini piscinas (spas), bañeras de hidromasaje controladas por voz" se componen de un módulo de software para el reconocimiento del habla, el módulo de control mediante software para el envío de señales de control según la orden reconocida por el módulo de voz y el hardware necesario para la integración entre el módulo de control y los mandos de la bañera, mini piscina o ducha.

Así mismos respecto al micrófono, determinante de la capacidad de reconocimiento del sistema, se necesita, por un lado, que sea lo suficientemente ergonómico como para que no resulte molesto al usuario y, por otro, que permita recoger la muestra de voz con la suficiente intensidad y claridad optando por un micrófono direccional y resistente al agua y humedad.

A continuación se detalla cómo queda caracterizado cada módulo:

Módulo de voz

Se ha optado por un sistema con las siguientes características:

\bullet: Sistema de reconocimiento independiente del locutor. Ello implica que:

\ding{226}: La construcción y aprendizaje hasta la estimación de los parámetros de los modelos acústicos han de estudiarse a nivel de laboratorio. Para ello, se debe utilizar un corpus con muestras de voz masculinas y femeninas lo suficientemente representativo para la tarea de reconocimiento en cuestión.

\ding{226}: El sistema sólo será válido para el castellano o catalán, pero sólo una lengua. Al no existir posibilidad de adaptarlo al locutor, no es posible adaptarlo a otros idiomas.

\ding{226}: El conjunto de órdenes para la manipulación de la bañera o ducha debe ser fijado "a priori".

\ding{226}: El sistema podrá ser utilizado por cualquier usuario, varón o mujer, que hable normalmente (sin disfunciones tales como tartamudeos, etc.).

\ding{226}: El sistema sólo incluirá software para el reconocimiento, no para el aprendizaje y construcción de modelos acústicos.

\bullet: Utilización de modelos acústicos continuos. Ello implica mayor robustez en la tarea de reconocimiento, pero también un tiempo de proceso mayor. Si se quieren obtener tiempos de respuesta adecuados, ello implica utilizar mayores recursos computacionales.

\bullet: Utilización de modelos de lenguaje para modelar el conjunto de órdenes, posible utilizando técnicas de corrección de errores. Esto permitiría dotar de una mayor flexibilidad al sistema ante diversas pronunciaciones de una misma orden, así como de mayor robustez frente a la presencia de ruido. Igualmente, en este caso se requeriría una mayor capacidad de cálculo y memoria para poder obtener tiempos de respuesta inmediatos.

\bullet: La interacción con el usuario podría hacerse bien mediante mensajes pregrabados o bien mediante la utilización de un subsistema de síntesis del habla como "festival".

Módulo de control

Esta parte del software se encargaría de la codificación y envío de la señal correspondiente asociada a la orden de voz que se ha reconocido. El diseño de este módulo consistiría en asociar un "evento" (envío de la señal correspondiente) al reconocimiento de cada orden vocal. No obstante este módulo también debe incluir el driver o manejador de dispositivo que se encargue de activar físicamente el dispositivo que envíe la señal a los mandos de la bañera o ducha.

Hardware de control

Sería el dispositivo que se encarga de enviar físicamente la señal de activación correspondiente a los mandos de la bañera, mini piscina o ducha y que por tanto deberá acoplarse a los mandos o grifería estándar usados en las bañeras, mini piscinas o duchas habituales.

Con objeto de presentar una realización de la invención de la "Cabinas de ducha, mini piscinas (spas), bañeras de hidromasaje controladas por voz" se muestran a continuación una figura en las que se representa de un modo práctico la realización de la invención descrita.

\bullet Figura (1): Esquema principal de las "Cabinas de ducha, mini piscinas (spas), bañeras de hidromasaje controladas por voz".

En dichas figuras, los elementos numerados se relacionan a continuación:

(1): Persona de acción

(2): Orden bocal/ audio/ voz

(3): Pulsar/ accionar manual

(4): Micrófono receptor

(5): Conversión de ondas a radio frecuencias

(6): Procesador informático sin pantallas

(7): Panel de mando

(8): Caja de control

(9): Lugar destinado al emplazamiento del micro

(10): Transmisión de orden

A la vista de la figura 1, puede observarse a modo de realización preferente de la "Cabinas de ducha, mini piscinas (spas), bañeras de hidromasaje controladas por voz" el módulo de software para el reconocimiento del habla, el módulo de control mediante software para el envío de señales de control según la orden reconocida por el módulo de voz y el hardware necesario para la integración entre el módulo de control y los mandos de la bañera, mini piscina o ducha que a continuación pasamos a describir:

Módulo de reconocimiento del habla

Si se trabaja con un procesador que no opere exclusivamente con números enteros se puede hacer uso de aritmética de punto flotante (de doble precisión si es necesario), lo cual implica una mayor facilidad y sencillez en la implementación de los algoritmos y métodos empleados que redundará en la eficacia del sistema. Sin embargo, hay dos requisitos que el sistema debe cumplir: por un lado, el sistema debe proporcionar una respuesta inmediata a la orden vocal y, por otro, el reconocedor tiene que garantizar una tasa de acierto del 100%.

Los citados requisitos se resuelven teniendo en cuenta en la realización preferente los siguientes criterios de constructivos:

\bullet: Uso de Modelos Ocultos de Markov (MOM) continuos para modelar la fonética. Para la estimación de los parámetros de dichos modelos se utiliza la herramienta HTK.

\bullet: Utilización de un modelo de lenguaje sencillo para modelar las posiblemente distintas pronunciaciones de las palabras y/o frases cortas.

\bullet: Empleo en el reconocimiento, el conocido algoritmo de Viterbi para obtener el alineamiento de máxima verosimilitud entre la pronunciación registrada y los modelos estimados en la fase de aprendizaje.

\bullet: Con el fin de dotar de mayor robustez al sistema y hacerlo menos sensible al ruido se hace uso de técnicas de corrección de errores en combinación con el algoritmo de "Viterbi".

\bullet: Así mismo, se emplean medidas de confianza que permitan determinar la seguridad del sistema en el reconocimiento, de tal forma que se pueda solicitar confirmación cuando no se esté seguro. Esto permitirá obtener, en la práctica, una tasa de acierto del 100%.

Módulo de control del dispositivo de baño

Para controlar los mandos de la bañera de hidromasaje, mini piscinas o bien de la cabina de ducha se realiza el envío de señales mediante cableado a través del puerto serie, o bien a distancia utilizando dispositivos de radiofrecuencia similar a los que se utilizan, por ejemplo, para el control remoto de coches de juguete.

Características del hardware a emplear

\bullet: Procesador gama media-alta.

\bullet: Disco Duro y/o lector de CDROM.

\bullet: Placa base de tamaño reducido para portátil y características estándar, incluyendo puertos serie, paralelo y USB.

\bullet: Altavoces para comunicación con usuario.

\bullet: Tarjeta de sonido o DSP (procesador digital de la señal) específico integrado en placa.

\bullet: 128 ó 256 MB de memoria.

\bullet: Dispositivo para control de los mandos de bañera y ducha.

Micrófonos

El micrófono es un dispositivo crítico para el correcto funcionamiento de la invención y hay que tener en cuenta dos aspectos fundamentales a la hora de elegir el micrófono:

\bullet: Ergonomía y comodidad de uso: En este sentido es necesario que sea de tipo "manos libres", cómodo de manejar y no suponga una molestia para el usuario. Igualmente hay que tener en cuenta la conexión con el ordenador en el que se está ejecutando el programa de reconocimiento de voz. Una opción es usar un micrófono direccional en lugar de uno de contacto que incluso permite e que el usuario no lleve el micrófono, sino que éste esté algo alejado del usuario. No obstante, hay que tener en cuenta que cuanto más alejemos el micrófono del usuario, mayor puede ser el efecto del ruido en la distorsión de la señal vocal. También habría que tener en cuenta si el micrófono se conecta al ordenador mediante un cable (conexión USB o, más comúnmente, a la entrada de micrófono de la tarjeta de sonido o DSP), o bien transmite por radiofrecuencia.

\bullet: Resistencia al agua y humedad: Es indudable que, por la naturaleza de la aplicación objeto de la invención, es muy probable que el micrófono se moje y humedezca por lo que se debe utilizar un micrófono que sea resistente al agua o, incluso, sumergible.

A partir de dichas restricciones los siguiente modelos se adaptan a las necesidades de la presente invención:

\ding{226}: Micrófonos para cascos de motos de la marca Adonis. En particular, los modelos HP-1000, HP-1200D y HP-750GX. Estos micrófonos son "manos libres", operan mediante radiofrecuencia (radioaficionado, CB, FRS, GMRS), son resistentes y/o sumergibles, cómodos, direccionales y con cancelación de ruido.

\ding{226}: El micrófono modelo M-560 de la compañía Telex. Es un micrófono direccional con soporte que se conecta al ordenador a través del puerto USB, especial para tareas de reconocimiento de voz, con cancelación de ruido y que funciona correctamente hasta una distancia de unos 60 cm. de la boca del usuario. No es resistente al agua, pero tal vez a esa distancia pueda evitarse el contacto con ésta.

\ding{226}: El micrófono modelo CK 77 WR de la compañía AKG. Es un micrófono en miniatura, cómodo de utilizar y "manos libres", con eliminación de ruido y resistente al agua.

\ding{226}: Los micrófonos de la serie FB de la compañía Emkay. Son micrófonos de contacto, sumergibles y fácilmente adaptables al usuario.

Claims

1. Cabinas de ducha, mini piscinas (spas), y bañeras de hidromasaje controladas por voz caracterizada por estar constituido por un módulo de software para el reconocimiento del habla, un módulo de control mediante software para la transmisión de señales de control según la orden reconocida por el módulo de voz y el hardware necesario (figura 1) para la integración entre el módulo de control y los mandos de la bañera, mini piscina o ducha que incluye un micrófono direccional y resistente al agua.

2. Cabinas de ducha, mini piscinas (spas), y bañeras de hidromasaje controladas por voz según reivindicación 1, caracterizadas por su módulo de software para el reconocimiento del habla independiente del locutor, según modelos acústicos continuos y según modelos de lenguaje para interpretar el conjunto de órdenes posible utilizando técnicas de corrección de errores.

3. Cabinas de ducha, mini piscinas (spas), y bañeras de hidromasaje controladas por voz según reivindicación 1 y 2, caracterizadas por su módulo de software para el reconocimiento del habla que interacciona con el usuario mediante mensajes pregrabados o mediante la utilización de un subsistema de síntesis del habla.

4. Cabinas de ducha, mini piscinas (spas), y bañeras de hidromasaje controladas por voz según reivindicación 1, 2 y 3 caracterizada por su módulo de control mediante software para la codificación y envío de señales de control según la orden reconocida por el módulo de voz y el driver o manejador de dispositivo que se encargue de activar físicamente el dispositivo que envía la señal a los mandos de la bañera, mini piscina o ducha.

5. Cabinas de ducha, mini piscina (spas), y bañeras de hidromasaje controladas por voz según reivindicación 1, 2, 3 y 4 caracterizada por su hardware de control (figura 1) que envía físicamente la señal de activación correspondiente a los mandos de la bañera, mini piscina o ducha.