Nam sinh Bách khoa và sáng chế cánh tay kỳ diệu giúp người khuyết tật

Có anh họ bị tai nạn lao động mất đi một cánh tay phải, Tài cùng nhóm bạn quyết tâm nghiên cứu và ứng dụng công nghệ đọc sóng não để điều khiển cánh tay nhân tạo cho người khuyết tật.

Đỗ Xuân Vương, Hoàng Thế Nam, Ngô Quang Tài là 3 sinh viên năm cuối chuyên ngành Cơ điện tử của Trường ĐH Bách khoa Hà Nội. Cả ba cùng chung sự trăn trở khi biết có hàng triệu người Việt Nam bị khuyết tật vận động do các di chứng khác nhau của chiến tranh và tai nạn để lại.

Đặc biệt đối với Tài, chàng trai 22 tuổi từng chứng kiến sự khó khăn trong sinh hoạt của người anh họ do mất đi cánh tay phải vì tai nạn lao động vài năm trước...

Điều đó đã thôi thúc cả 3 mong muốn tạo ra một sản phẩm hỗ trợ những người khuyết tật, giúp cuộc sống của họ trở nên dễ dàng hơn. 

Với mỗi hành động cần tập luyện nhiều lần, sau đó phân tích nhằm đưa ra dạng sóng chuẩn nhất để tập luyện.

Cuối tháng 12/2019, Vương, Nam và Tài bắt đầu nhen nhóm ý tưởng về việc ứng dụng công nghệ đọc sóng não để điều khiển cánh tay nhân tạo, giúp người khuyết tật có thể sử dụng và điều khiển giống như cánh tay thật.

Tài cho biết, so với một số nghiên cứu về cánh tay robot trước đó vốn chỉ dùng cảm biến vào bàn tay hoặc bắp tay, sản phẩm của nhóm sẽ kết nối tín hiệu từ tai nghe Mindwave thông qua giao thức bluetooth.

Các tín hiệu thu nhận sẽ truyền về bộ vi xử lý thông qua giao tiếp UART để phân tích, từ đó đưa ra tín hiệu điều khiển cánh tay. Mỗi một suy nghĩ về cử chỉ, cánh tay sẽ tạo ra những dạng tín hiệu khác nhau. Tương ứng với đó, mạch điện tử sẽ điều khiển các động cơ để co duỗi ngón tay.

Như vậy, bằng cách này, người sử dụng chỉ cần đeo một cánh tay nhân tạo có gắn các mạch điện bên trong bắp tay, bắt đầu cầm nắm, thậm chí là gõ bàn phím thông qua sóng thần kinh truyền từ não tới các ngón tay.

Điều khó khăn nhất, theo nhóm là phải luyện tập để thu được sóng não cố định. Cụ thể, khi cử động, con người sẽ phát ra nhiều loại sóng não khác nhau, nhiệm vụ của nhóm là phải phân tích và tạo ra một thư viện chuẩn với các dạng sóng cố định.

“Người sử dụng cần phải luyện tập trong suy nghĩ cùng với tai nghe để có biên dạng sóng chuẩn. Với mỗi hành động cần tập luyện nhiều lần, sau đó phân tích nhằm đưa ra dạng sóng chuẩn nhất để tập luyện. Quá trình này phải diễn ra liên tục sao cho sự kiểm soát sóng não được thành thạo trong thời gian dài”.

Điều này theo Xuân Vương cũng sẽ mất rất nhiều thời gian do các dạng sóng còn tùy thuộc vào cảm xúc và độ tuổi của mỗi người. Cả nhóm dự tính, phải mất ít nhất khoảng 4 tháng liên tục, thư viện này mới có thể hoàn thiện với những động tác cơ bản.

{keywords}
Nhóm nghiên cứu gồm 3 sinh viên là Hoàng Thế Nam, Ngô Quang Tài, Đỗ Xuân Vương (từ trái qua phải).

Một nghiên cứu khó

Lên ý tưởng từ tháng 12 năm ngoái, nhưng vì Covid-19, những thiết bị được mua từ nước ngoài không thể chuyển về theo đúng kế hoạch, cả nhóm đành tạm gián đoạn việc nghiên cứu.

Phải đến tháng 4, nhóm mới gấp rút hoàn thiện sản phẩm và đến hiện tại, cánh tay nhân tạo bước đầu thành công với việc cầm, nắm cơ bản.

“Dù đây mới chỉ là sản phẩm thử nghiệm nhưng chúng em vẫn đang có gắng hoàn thiện dần dần. Đôi lúc bọn em làm đến đâu lại thấy thiếu đến đó”, Thế Nam nói.

Theo Thế Nam, có khi chỉ với một thao tác cơ bản, cả nhóm cũng phải tập luyện mất một tuần, lập trình từ sáng đến tận 9-10h tối, nhưng rất nhiều lần vẫn thất bại.

“Có những khi nản, cả ba kéo nhau ra trà đá hay đứng giữa sân trường, tĩnh tâm một lát rồi lại quay về phòng tiếp tục. Do đây là bản thử đầu tiên nên vẫn còn nhiều thứ cần chỉnh sửa và tập luyện để đem lại xác suất cao hơn. Cả nhóm sẽ cố gắng thử khoảng 10.000 lần, như vậy dữ liệu sóng sẽ chuẩn nhất”.

{keywords}

Cánh tay điều khiển bằng suy nghĩ giành giải Sáng tạo Sinh viên Nghiên cứu khoa học 2020 của Trường ĐH Bách khoa Hà Nội

Cũng theo nhóm nghiên cứu, trong quá trình phát triển ý tưởng, cả ba đã tìm ra thiết kế cánh tay, bàn chân giả của nhóm kỹ sư và nhà khoa học tại Đại học Johns Hopkins (Mỹ).

“Chúng em đã có sự kế thừa và phát triển để sản phẩm trở nên ưu việt hơn. Hiện tại, mức chi phí cho một sản phẩm dao động từ 10-13 triệu đồng. Chúng em vẫn đang tiếp tục nghiên cứu để giảm tối đa chi phí, đồng thời thiết bị không chỉ cử động trên bàn tay mà có thể cử động cả cổ và khuỷu tay. Ngoài ra, thiết bị vẫn đang hơi cồng kềnh, do đó về lâu dài, chúng em sẽ xử lý các mạch điện trong bắp tay sao cho tối giản nhất có thể để người dùng dễ dàng sử dụng như một cánh tay thật”.

TS. Mạc Thị Thoa - Trưởng bộ môn Cơ điện tử, người hướng dẫn nhóm khẳng định đây là một nghiên cứu khó và có ít tài liệu được công bố công khai. Điểm mới và nổi bật của nghiên cứu này là sự liên kết giữa tín hiệu điều khiển sóng não với một thiết bị phần cứng.

Còn TS. Trương Công Tuấn, Phó trưởng bộ môn Cơ điện tử cho rằng đây là một sản phẩm tiềm năng, có thể phát triển và ứng dụng trong tương lai.

“Tuy nhiên, để hoàn thiện và ứng dụng vào thực tế đòi hỏi kinh phí nghiên cứu rất lớn. Song, nếu thành công, các em hoàn toàn có thể ứng dụng để điều khiển các thiết bị hỗ trợ người tàn tật, bại liệt như chân, tay giả, xe lăn…, hay những trò chơi sử dụng sóng não để phát triển trí tuệ cho trẻ nhỏ, trẻ chậm phát triển”.

Về phía Vương, Nam và Tài, hướng phát triển của nhóm sau khi điều khiển ổn định là sẽ dùng xử lý ảnh để hỗ trợ cánh tay có thể phân tích những loại vật dụng khác nhau, qua đó áp dựng lực mạnh, nhẹ phù hợp để cầm nắm một vật nhất định.

Nhóm dự kiến sẽ hoàn thiện sản phẩm cánh tay điều khiển bằng suy nghĩ trong vòng 2 năm tới. 

Thúy Nga

Sinh viên có 8 bài báo khoa học: "Kiên trì rất đáng quý!"

Sinh viên có 8 bài báo khoa học: "Kiên trì rất đáng quý!"

 -Dù là tác giả của 8 bài báo khoa học quốc tế, trong đó 4 bài là tác giả chính, tế nhưng với Hoàng Trung Hiếu, sinh viên Trường ĐH Khoa học tự nhiên TP.HCM, nghiên cứu hay dạy học sẽ khó thành công trong lần đầu tiên.

tin nổi bật

Nam sinh mồ côi trúng tuyển 4 đại học Mỹ

Phan Nhân Đức (SN 2004, quê xã Xuân Giang, Nghi Xuân, Hà Tĩnh) học sinh lớp 12A1 – Trường THPT Chuyên Đại học Vinh vừa xuất sắc trúng tuyển với các gói hỗ trợ tài chính từ 4 trường đại học Mỹ.

Nam sinh Đà Lạt giành huy chương Olympic Kinh tế quốc tế

Nhà vô địch cuộc thi tuần Đường lên đỉnh Olympia - Nguyễn Minh Khoa (2005, Đà Lạt) vừa xuất sắc giành huy chương Đồng trong cuộc thi Olympic Kinh tế quốc tế 2022 (IEO).

Nữ sinh TP.HCM trúng học bổng toàn phần Đại học Bắc Kinh

Huỳnh Gia Hân là một trong số ít du học sinh Việt Nam vừa trúng tuyển học bổng toàn phần thạc sĩ của Đại học Bắc Kinh hay được gọi tắt là Bắc Đại (Trung Quốc).

Nam sinh thủ khoa ở Thanh Hóa được kết nạp Đảng

Nam sinh trường huyện ở Thanh Hóa là thủ khoa khối A của tỉnh, em cũng vừa được kết nạp Đảng đầu tháng 7 vừa rồi.

ĐH Quốc gia Hà Nội khen thưởng 6 nam sinh giành HCV quốc tế

ĐH Quốc gia Hà Nội vừa tuyên dương và trao thưởng cho các học sinh của Trường THPT chuyên Khoa học Tự nhiên giành huy chương Vàng tại các kỳ thi Olympic quốc tế năm 2022.

Chàng trai Hà Nội 2 lần trở thành thủ khoa

Trước khi trở thành thủ khoa khối B toàn quốc năm 2022, nam sinh chuyên Anh từng giành nhiều giải thưởng Toán, là thủ khoa lớp 10 chuyên Lý của Trường THPT Chu Văn An và Á khoa của Trường THPT chuyên Ngoại ngữ (Hà Nội).

Á khoa khối B toàn quốc từng là học sinh 'trung bình khá'

Nguyễn Minh Tâm, nam sinh Thanh Hóa vừa đạt Á khoa khối B toàn quốc với số điểm 29,3, đồng thời là thủ khoa khối B của tỉnh.

Nam sinh chế tạo cánh tay robot gây bất ngờ với điểm 10 môn Văn

Có nhiều thành tích trong các hội thi Khoa học kỹ thuật, Võ Tá Thành Minh khiến nhiều người bất ngờ khi đạt điểm 10 môn Ngữ văn tại kỳ thi tốt nghiệp THPT 2022.

Thủ khoa khối D toàn quốc tự học ngoại ngữ ở nhà

Đạt tổng điểm 28,9, Vũ Thị Thi, lớp 12A7, Trường THPT Nguyễn Viết Xuân (Vĩnh Phúc) trở thành thủ khoa toàn quốc khối D00 năm 2022. Nữ sinh cũng là thí sinh có điểm thi tốt nghiệp THPT cao nhất tỉnh Vĩnh Phúc năm 2022.

Thủ khoa khối B tự học online 4 - 5 tiếng mỗi ngày

Em Bùi Đức Anh, nam sinh Thái Bình xuất sắc trở thành thủ khoa khối B00 toàn quốc khi đạt số điểm 29,35 điểm. Trước đó, em cũng giành giải Nhì kỳ thi HSG tỉnh môn Hóa.

Lớp học ở Hà Nội có 2 thủ khoa toàn quốc

2 nam sinh thủ khoa khối B và A1 là học sinh lớp chuyên Anh của Trường THPT chuyên Ngoại ngữ (ĐH Quốc gia Hà Nội) sở hữu thành tích học tập vô cùng xuất sắc.

Nữ sinh Bắc Ninh là thủ khoa khối C toàn quốc

Nữ sinh thủ khoa khối C năm 2022 với tổng điểm 29,75 từng từ bỏ cơ hội ôn luyện vào đội tuyển quốc gia để dành thời gian trải nghiệm nhiều môn học khác.

Nam sinh Hà Nội thủ khoa khối A1 có 8.5 IELTS, điểm ACT ấn tượng

Với tổng số điểm 29,8, Lò Hải Long (dân tộc Thái, học sinh lớp 12A1, Trường THPT Chuyên Ngoại ngữ) trở thành thí sinh có tổng điểm 3 môn xét tuyển khối A1 cao nhất cả nước trong kỳ thi tốt nghiệp THPT 2022.

Các thủ khoa, á khoa năm 2022 đến từ tỉnh, thành nào?

Trong số các thủ khoa của các khối thi truyền thống, năm 2022, có 3 thủ khoa là học sinh của Hà Nội. Các địa phương Hải Phòng, Bắc Ninh, Hà Tĩnh, Thái Bình mỗi nơi có 1 thủ khoa.

Nam sinh Hà Nội là thủ khoa toàn quốc với 3 điểm 10 tuyệt đối

Giành được 3 điểm 10 môn Toán, Lý, Hóa, nam sinh lớp 12A6 của Trường THPT Quốc Oai, Hà Nội không chỉ trở thành thủ khoa khối A mà còn là thủ khoa toàn quốc.