SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
THÀNH PHỐ CẦN THƠ
Học sinh lớp 12 chế tạo cánh tay robot thông minh cho người khuyết tật
Với mục tiêu chế tạo một cánh tay robot thông minh có nhiều tiện ích cho người khuyết tật, học sinh Phạm Mai Mẫn Nhi (lớp 12 Trường THPT chuyên tỉnh Tiền Giang) đã chế tạo thành công cánh tay robot hỗ trợ người khuyết tật - Smart Arm.

Cánh tay nguyên robot.

Nói về lý do thực hiện đề tài, Mẫn Nhi cho biết: hiện nay việc ứng dụng thiết bị thông minh hỗ trợ người khuyết tật ngày càng phổ biến, phát triển rộng rãi, như hệ thống xe lăn hỗ trợ người khuyết tật (leo cầu thang, di chuyển qua lại...), cánh tay robot hỗ trợ hành động (dựa trên cảm biến cơ, cảm biến chuyển động...), chân robot hỗ trợ người bị đoạn chi, các thiết bị hỗ trợ thực hiện phác đồ điều trị thương tật tại nhà… Chúng đều có ưu điểm nhanh, gọn, tiện lợi, phát triển tốt trong thực tế.

Tuy nhiên, để thực hiện tối ưu hóa các sản phẩm hỗ trợ người khuyết tật, ngoài kết hợp những cảm biến đa nhiệm như flex sensor (cảm biến ngón tay), cảm biến cơ sóng, cảm biến sóng âm... thì cần kết hợp nhiều phương pháp mới, như kết hợp trí tuệ nhân tạo (AI), xử lý hình ảnh để điều khiển tự động từ xa.

Việc ứng dụng xử lý hình ảnh tự động trong cánh tay hỗ trợ người khuyết tật sẽ phát triển thêm nhiều tính năng mới, hỗ trợ đa nhiệm các thao tác, cử chỉ một cách hiệu quả mà không cần phải dùng hệ thống cảm biến quá nhiều. Do đó, việc đưa trí tuệ nhân tạo vào cánh tay giả sẽ giúp người khuyết tật có những trải nghiệm mới rất thú vị và nhiều tiện ích khi sử dụng.

Thực tế khảo sát cho thấy, điểm hạn chế ở cánh tay hỗ trợ người khuyết tật hiện nay trên thị trường Việt Nam là: các cánh tay chỉ hỗ trợ tới khu vực bàn tay, cánh tay trước, mà chưa hỗ trợ cả cánh tay, việc thiếu mất phần vai của tay sẽ giảm đi cử chỉ các bậc của tay.

Hỗ trợ 2 bậc (bậc cổ tay, ngón tay) chỉ có thể hỗ trợ những thao tác cơ bản như cầm nắm đồ vật, xoay cổ tay, đặt đồ vật trong một phạm vi nhất định.

Nếu hỗ trợ 5 bậc (bậc cổ tay, ngón tay, cùi chỏ tay, vai, phần cơ thể xoay) thì sẽ thực hiện hết các thao tác của một cánh tay cụ thể. Đây là điểm mới, phát triển tốt và toàn diện cho người khuyết tật. Trước đây, các thiết bị sản phẩm khoa học kỹ thuật chỉ có 2 bậc cơ bản, sử dụng các công cụ cảm biến hỗ trợ để mô phỏng hành động; chưa có cánh tay 5 bậc, chưa mô phỏng cử động cả cánh tay thông qua hình ảnh hoàn toàn.

Sản phẩm nghiên cứu của Mẫn Nhi đã thành công với 2 định dạng là cánh tay nguyên và cánh tay cụt.

- Cánh tay nguyên: dùng cho người khuyết tật với 3 khớp động (khớp cổ tay, khớp khủy tay, khớp vai), dễ dàng trong sinh hoạt hằng ngày. Lớp da bọc ngoài trùng với màu da người, giúp người khuyết tật bớt tự ti trong cuộc sống.

Hỗ trợ trong công việc nhà: hệ thống bánh răng điều khiển qua phần mềm trên điện thoại nên sẽ giúp người dùng tiếp cận vị trí cần đến. Ngoài ra, công nghệ xử lý hình ảnh còn giúp con người có thể điều khiển cánh tay từ xa (có thể thay thế vị trí người giúp việc); có thể điều khiển cánh tay nhặt đồ vật bằng giọng nói, thực hiện yêu cầu thông qua lời nói.

Có trợ lý ảo để giao tiếp với người dùng, cập nhật thông tin.

Công nghệ tân tiến đổi mới form cánh tay tạo nên bản nâng cấp mới hơn so với các phiên bản cũ trước đó.

- Cánh tay cụt: sử dụng sóng cơ để phân tích chuyển động của các bó cơ ở bàn tay, giúp mô phỏng lại cách hoạt động của bàn tay, nhằm hỗ trợ người khuyết tật tay có khả năng cầm nắm đồ vật hoặc ra ký hiệu.

Nó cũng có trợ lý ảo, tay nguyên giúp người dùng tương tác với cánh tay như một người bạn thân thiết.

Tay giả (trắng) thực hiện hành động theo tay thật. Ảnh: M. Nhi.

Về tính mới và tính sáng tạo của đề tài, Mẫn Nhi cho biết thêm, công nghệ Google Assistant ở Việt Nam hiện nay vẫn còn là khái niệm tương đối mới và Google chỉ mới ưu tiên phát triển Tiếng Việt gần đây. Do đó, việc đưa trợ lý ảo vào cánh tay robot cho người khuyết tật là cần thiết để đáp ứng được trong thời đại 4.0.

Nền tảng trí tuệ nhân tạo được ứng dụng vào Smart Arm không chỉ tạo ra sự tiện nghi mà còn tạo nên sự linh hoạt trong phương thức quản lý, cũng như là vận hành, sửa chữa và nâng cấp.

Giao tiếp bằng tiếng Việt (hoặc bằng tiếng Anh) là điểm nổi bật, là vấn đề thiết yếu cho robot dịch vụ tại Việt Nam.

Việc sử dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo và big data ứng dụng vào trợ lý ảo đã giúp bệnh nhân kiểm soát điều khiển cánh tay robot, có thể ngồi một chỗ cập nhật kiến thức, thông tin một cách dễ dàng.

Với tính năng có thể giao tiếp với người, khi tương tác với cánh tay robot, người bệnh sẽ cảm thấy vui vẻ hơn như có thêm một người bạn tri kỉ.

Về hướng phát triển, trong giai đoạn tới, hệ thống trợ lý ảo sẽ được nâng cấp để chương trình có chức năng nhận dạng chủ nhân; có khả năng nhận diện vật thể cho bệnh nhân khiếm thị; có thể điều khiển các thiết bị từ xa trong gia đình thông qua trợ lý ảo.

Cánh tay robot sẽ tiếp tục được hoàn thiện để có thể ứng dụng rộng rãi trong các đơn vị bệnh viện, cộng đồng người khuyết tật…

Với những hiệu quả thiết thực mang lại, đây là đề tài đã xuất sắc đạt giải nhất cuộc thi Nghiên cứu khoa học & kỹ thuật dành cho học sinh trung học năm học 2020 – 2021 cấp tỉnh Tiền Giang.

Việt Thy

www.vietq.vn (ctngoc)
Bản quyền @ 2017 thuộc về Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Cần Thơ
Địa chỉ: Số 02, Lý Thường kiệt, phường Tân An, quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ
Điện thoại: 0292.3820674, Fax: 0292.3821471; Email: sokhcn@cantho.gov.vn
Trưởng Ban biên tập: Bà Trần Hoài Phương - Phó Giám đốc Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Cần Thơ