Cánh tay robot từ trái tim
Xuất hiện trong chương trình Ngày hội Stem, Anh Khôi và Thế Huy thuyết trình về cánh tay robot điều khiển bằng suy nghĩ khá tự tin và chững chạc so với độ tuổi 13-14 của các em.
Hỏi về lý do làm cánh tay robot, Khôi chia sẻ, do em lớn lên trong gia đình có bác là thương binh, bị bom đạn trong chiến dịch Khe Sanh cướp mất cánh tay phải. Thế nên, nhìn bác vất vả, bất tiện trong cuộc sống hàng ngày, em đã luôn ấp ủ sẽ làm một điều gì đó cho bác mình.
Và ý tưởng của hai bạn gặp nhau, khi Công Huy luôn suy nghĩ về con số hơn 2 triệu người Việt Nam bị khuyết tật vận động do di chứng chiến tranh, tai nạn giao thông, tai nạn lao động hay bẩm sinh. Họ gặp vô vàn vất vả trong cuộc sống. Thế nên, từ những ám ảnh đó cùng với niềm đa mê tin học, hai cậu bé đã bàn nhau từng bước một sáng chế ra một cánh tay có thể điều khiển được chỉ bằng chính suy nghĩ của người sử dụng.
Trước đó, Khôi từng giành giải tư cuộc thi về tin học quy mô toàn cầu XDA Global GuiderDroid Invitational 2017. Đến với sản phẩm này, Khôi cùng Huy đặt mục tiêu hoàn thành sản phẩm với hai tiêu chí: giá thành rẻ và dễ dàng cho người sử dụng. Vậy là chỉ sau ba tháng tập trung nghiên cứu, lập trình, in 3D cánh tay và lắp ráp, hai em đã tạo ra một mô hình cánh tay robot điều khiển bằng suy nghĩ với bốn bộ phận gồm: bộ đọc sóng não Emotiv Insight, máy tính với chương trình Python, mạch Arduino và cánh tay. Khi người dùng đội mũ Emotiv Insight và tập trung suy nghĩ, họ có thể điều khiển cánh tay co hoặc duỗi, cầm nắm các vật nhỏ.
Trong sản phẩm của mình, các em đã biết cách tích hợp công nghệ phân tích tín hiệu điện não Emotiv Insight, công nghệ in 3D - công nghệ của nền công nghiệp 4.0 và các ngôn ngữ lập trình. Nghiên cứu này cho phép thiết kế, chế tạo và ứng dụng sản phẩm cánh tay giả một cách thông minh với giá thành thấp. Đầu tiên, thiết bị phân tích sóng não Emotiv Insight sẽ thu tín hiệu điện não và gửi các tín hiệu này về máy tính thông qua wifi hoặc bluetooth. Máy tính làm nhiệm vụ chuyển các tín hiệu điện não thành các trạng thái tương ứng với hoạt động của não bộ. Các trạng thái vừa giải mã được sẽ được máy tính truyền xuống cho board mạch Arduino. Board mạch Arduino nhận lệnh và điều khiển các động cơ theo kịch bản có sẵn. Việc điều khiển bằng suy nghĩ có thể thực hiện dưới nhiều kịch bản vận động khác nhau thông qua giải mã ý nghĩ giúp quá trình vận động tự nhiên như người bình thường. Ngoài việc giải mã suy nghĩ để điều khiển cánh tay, Huy và Khôi còn bổ sung thêm phần điều khiển bằng giọng nói nhằm tăng thêm tùy chọn điều khiển cho cánh tay như chế độ cầm nắm, chế độ cầm bút, chế độ sử dụng chuột máy tính… Việc kết hợp này sẽ giúp các hoạt động của tay được ổn định và tự nhiên hơn.
Khôi chia sẻ: “Chúng em gặp nhiều khó khăn ở phần lập trình Python và Arduino. Python là phần nối giữa Emotiv và Arduino. Khi làm cho Emotiv hoạt động thì Arduino lại hỏng. Nó khiến hai đứa phải sửa code nhiều lần. Em đã mất hơn 3 tháng để lập trình cánh tay cơ bản với chi phí hơn 10 triệu đồng cho in 3D và mua thiết bị Emotiv”.
Nhấn mạnh cánh tay robot hiện chỉ là sản phẩm thử nghiệm, trong tương lai, Huy và Khôi sẽ thay thế máy tính cồng kềnh bằng một mạch Raspberry Pi nhỏ gọn, có thể gắn trên cánh tay; đồng thời thay động cơ servo bằng xi-lanh điện nhằm nâng cao độ ổn định và tăng tải trọng cho cánh tay. Hai em mong muốn nghiên cứu, lập trình điều khiển các ngón tay linh hoạt hơn, thêm các cử động cho bộ phận cổ tay, khuỷu tay và thực hiện nhiều cử động cùng lúc.
Với khả năng ứng dụng và tính nhân văn cao, chi phí hợp lý giúp hỗ trợ cho người khuyết tật chi hoặc bị bại liệt, hai em đã đạt giải nhì trong cuộc thi “Khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trung học cấp thành phố năm học 2017-2018” về lĩnh vực robot và máy thông minh; đồng thời được chọn để giới thiệu tại kỳ thi cấp quốc tế tại Mỹ vào trung tuần tháng 5.
Mặc dù trước đó, Phạm Huy, học sinh lớp 11 Trường THPT Quảng Trị đã giành giải ba cuộc thi Intel ISEF 2017 với một cánh tay robot. Tuy nhiên, Huy và Khôi vẫn quyết định làm một cánh tay khác mà theo hai em, có nhiều ưu việt hơn. Bởi theo Khôi, cánh tay robot của anh Phạm Huy dùng cử động của các ngón chân để điều khiển. Điều này có phần không tự nhiên và không dùng được cho những người bị khuyết tật cả tay và chân hay bị bại liệt, cánh tay do Huy và Khôi chế tạo khắc phục được nhược điểm đó.
| |
| Phan Trường Anh Khôi (đứng) và Nguyễn Công Huy trong phần thuyết trình về cánh tay robot |
Không ngại bị hoài nghi
Hỏi Khôi, em bắt đầu thích nghiên cứu từ khi nào, cậu bé chia sẻ, từ ngày lớp 4 em đã tự mày mò nghiên cứu về máy tính, hệ điều hành android nhưng em thực sự chú tâm và có bài bản khi lên lớp 6 Trường THCS Trưng Vương. Bởi Trường THCS Trưng Vương là một trong những trường tiên phong, rất quan tâm phát triển giáo dục STEM (học thiên về thực hành, ứng dụng công nghệ) nên chúng và Huy được tiếp cận được STEM từ rất sớm.
Có thể nói, nhìn vào sản phẩm nghiên cứu của nhóm Khôi và Huy, với một cánh tay robot điều khiển bằng suy nghĩ, dù muốn hay không, hẳn cũng sẽ có nhiều người nghĩ, liệu những học sinh lớp 8 (13 - 14 tuổi) có thể nghiên cứu để làm ra một sản phẩm đòi hỏi quá nhiều chất xám đến vậy hay không? Những câu hỏi hoài nghi luôn được đặt ra với các cậu bé. Thậm chí, với cánh tay robot này, khi hai em làm báo cáo để nhà trường gửi lên Phòng GD-ĐT quận Hoàn Kiếm phê duyệt, các thầy cô ở trên quận băn khoăn liệu các em học sinh lớp 8 có thể làm một dự án lớn như thế nay không? Thế nên, sản phẩm suýt bị loại “Và thế là, chúng em cùng Ban giám hiệu nhà trường cũng phải thuyết phục bằng lý lẽ, bằng thực tế để lãnh đạo Phòng Giáo dục yên tâm, tin tưởng cho dự thi cấp thành phố”, Khôi chia sẻ.
Thầy Hoàng Vân Đông, giảng viên Khoa Điện tử viễn thông, Đại học Điện lực, người hướng dẫn Khôi và Huy thực hiện cánh tay robot, khẳng định, thầy chỉ nhận lời mời hỗ trợ sau khi biết hai em là học sinh giỏi Tin, tham gia câu lạc bộ STEM và từng đạt giải quốc tế. Thầy Đông khẳng định, thầy chỉ đóng vai trò định hướng còn Khôi và Huy tự thực hiện, tự lập trình, tìm tài liệu, lắp ghép. Tuy nhiên, từ hướng dẫn của thầy, Khôi cho rằng thầy có ảnh hưởng rất lớn tới định hướng nghiên cứu chuyên nghiệp của em sau này.
Được biết, Khôi thực sự quan tâm tới lĩnh vực máy tính vào ba năm trước. Sau khi giành giải tiếng Anh thành phố, em được bố mẹ thưởng một máy tính bảng. Lúc đầu, em dành 90% thời gian dùng nó để chơi game và sau một thời gian thì hỏng. Bố Khôi nhất định không mang máy đi sửa. Và thế là không có gì dùng, Khôi tự mày mò và sửa được. Từ đó, Khôi học được những kiến thức cơ bản về tin học và bắt đầu đam mê lĩnh vực này. Thậm chí, Khôi từng xin chiếc laptop cũ của bố mẹ, cải tiến nó và cài lên máy tính 6 hệ điều hành cùng lúc. Và trước đó, một trong những niềm tin của Khôi về nghiên cứu khoa học kĩ thuật của Khôi, đó là anh trai, khi đang học THPT, cả gia đình đã đặt vé sang Thái Lan cổ vũ cho anh trai Khôi trong một cuộc thi quốc tế về khoa học kĩ thuật.
Lý giải về những thành công vừa qua, khi cả hai gia đình đều chỉ là công chức bình dị, không có ai theo hướng nghiên cứu chuyên nghiệp, tại sao các em có thể được bố mẹ hỗ trợ đầu tư, tới nay đã khoảng 20 triệu cho sản phẩm bước đầu? Cả hai cậu bé đều tự tin bày tỏ: “Chúng em được làm đúng với niềm đam mê của mình, niềm đam mê ấy đã thúc đẩy chúng em phải theo đuổi mục đích đến cùng. Cùng với mong mỏi được làm gì đó để hỗ trợ người khuyết tật đã giúp chúng em hoàn thành sản phẩm này và mong nó sẽ được sản xuất hàng loạt để có thể đến tay người khuyết tật, cụ thể là những người bị mất hoặc khuyết cánh tay”.
Khôi và Huy cũng giải thích thêm, nghiên cứu khoa học không phụ thuộc nhiều vào chương trình học ở trong nhà trường nên chỉ cần có đam mê, chịu khó mày mò tìm hiểu thì sẽ không có sự chênh lệch nào đáng kể về độ tuổi trong cuộc thi này. Hai cậu bé cũng bày tỏ, điều các cậu quan tâm là những bài học rút ra từ cuộc thi, chứ giải thưởng dù chỉ về nhì và phải đọ sức với các anh chị lớp lớn, các em không có chút băn khoăn hay tự mãn. Bởi đây chỉ là sản phẩm bước đầu, và các em sẽ tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện để sản phẩm thực sự hữu ích với người khuyết tật… Cũng như các em sẽ tiếp tục nghiên cứu nhiều sản phẩm khác nữa.
Theo thông tin từ Ban tổ chức, khoa học và kỹ thuật quốc tế (Intel ISEF) 2018 diễn ra tại Mỹ giới hạn độ tuổi học sinh lớp 9 đến lớp 12 nên nhóm của Khôi dù được đánh giá rất cao, kể cả phần thuyết trình bằng tiếng Anh cũng rất tốt, nhưng vì quy định về lứa tuổi nên nhóm của Khôi, Huy sẽ chỉ tham gia những hoạt động vòng ngoài của cuộc thi này. Ngày 10/5, một kênh truyền hình của Mỹ đã đến Trường Trưng Vương làm phóng sự về sản phẩm này…