Ứng dụng công nghệ sóng não vào việc chế tạo cánh tay robot cho người khuyết tật

3 sinh viên đó là: Đỗ Xuân Vương, Hoàng Thế Nam và Ngô Quang Tài. Nghiên cứu mang tính đột phá của 3 sinh viên trường ĐH Bách khoa Hà Nội này được kỳ vọng sẽ giúp người khuyết tật dễ dàng hơn trong sinh hoạt, lao động và hòa nhập với cộng đồng một cách bền vững.

Chia sẻ về việc thực hiện ý tưởng, một thành viên trong nhóm nghiên cứu cho biết đề tài nghiên cứu này xuất phát từ câu chuyện người anh họ bị tai nạn lao động cách đây 10 năm, dường như không thể cử động được cánh tay và không khác gì người khuyết tật. Trong khi đó những cánh tay robot trên thị trường hiện nay giá lại khá đắt nên người anh họ này không có cơ hội được dùng đến.

Với khát khao cháy bỏng giúp chính anh của mình cũng như nhiều người khuyết tật khác có thể cầm, nắm kể cả khi kém may mắn mất đi cánh tay nên nhóm nghiên cứu đã bắt tay vào việc thực hiện ý tưởng.

“Chúng tôi lên ý tưởng và bắt tay vào việc nghiên cứu từ tháng 12/2019, song vì ảnh hưởng của dịch bệnh nhóm rất khó khăn trong việc mua thiết bị. Đến tháng 4/2020 nhóm nghiên cứu mới có trong tay đầy đủ thiết bị phục vụ cho việc nghiên cứu.

Ngay sau đó chúng tôi dành hầu hết thời gian của mình để gấp rút hoàn thiện sản phẩm mang tính công nghệ này. Đúng như mong muốn, khi người sử dụng đeo thiết bị tai nghe kết nối bluetooth, cánh tay robot mà chúng tôi thiết kế sẽ thực hiện mệnh lệnh cầm, nắm một số vật nhất định…

Sản phẩm công nghệ cánh tay robot của chúng tôi được kết nối tín hiệu từ tai nghe Mindwave, thông qua giao thức bluetooth. Các tín hiệu thu nhận được truyền về bộ vi xử lý để phân tích, từ đó đưa ra tín hiệu điều khiển bàn tay là cầm hay nắm các đồ vật”, sinh viên Đỗ Xuân Vương cho biết.

Cánh tay robot cho người khuyết tật có thể cầm chai nước

Cũng theo nam sinh Đỗ Xuân Vương, quá trình chế tạo sản phẩm công nghệ này, 3 thành viên của nhóm đã phân công nhau thực hiện các công việc với các phần: cơ khí là cánh tay robot với khoảng 24 chi tiết, mạch điều khiển dùng mô-đun bluetooth, vi xử lý điều khiển, động cơ hoạt động và thiết bị tai nghe thu nhận sóng não. 

“Giải mã được sóng não là việc khó khăn nhất trong quá trình thực hiện nghiên cứu này. Chúng tôi phải sử dụng tai nghe có cảm biến chạm tai, chạm trán, cảm biến áp vào mang tai phân tích tín hiệu. Khi não người hoạt động, các nơron thần kinh trao đổi với nhau tạo ra dòng điện nhất định, các cảm biến thu được tín hiệu điện, chuyển tín hiệu điện thành tín hiệu số rồi truyền về bộ trung tâm, qua môđun bluetooth với các giá trị khác nhau.

Quá trình nghiên cứu chúng tôi tiến hành phân tích gần 1.000 dữ liệu mới đưa ra được dữ liệu chuẩn hiện nay. Nhóm đã mất rất nhiều thời gian phân tích dữ liệu do các dạng sóng còn tùy thuộc vào cảm xúc và độ tuổi của mỗi người. Cả nhóm mất ít nhất khoảng 4 tháng liên tục, thư viện này mới có thể hoàn thiện với những động tác cơ bản cho sản phẩm khoa học công nghệ này.

Nói thật là 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 lúc thất bại liên tục, tưởng chừng như bỏ cuộc.

Có hôm, thất bại nối tiếp thất bại, cả 3 chúng tôi kéo nhau ra ra uống trà đá ở cổng trường rồi lại quay về phòng tiếp tục công việc",  nam sinh Đỗ Xuân Vương chia sẻ.

Các thành viên trong nhóm nghiên cứu đều mong muốn, sắp tới có thể thương mại hóa để sản phẩm sớm đến với người khuyết tật. Tuy nhiên muốn thương mại hóa được, phần cơ khí phải phù hợp, nhỏ gọn nhất, hoạt động trơn tru nhất, có thể nhận diện các sản phẩm, đồ vật nhất định.

Thời gian tới, nhóm cho biết sẽ phát triển mô hình cánh tay robot đọc được tất cả dạng sóng não ứng với các cử động của bàn tay, đồng thời đưa phần xử lý ảnh vào để nhận diện các đồ vật.

Theo TS. Trương Công Tuấn - Phó trưởng bộ môn Cơ điện tử (ĐH Bách khoa Hà Nội) thì ứng dụng công nghệ sóng não vào việc chế tạo cánh tay robot cho người khuyết tậtlà một sản phẩm tiềm năng, có thể phát triển và ứng dụng trong tương lai.

“Nghiên cứu này 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”, TS. Trương Công Tuấn cho hay.

Hoàng Thanh