Dự án "Cánh tay robot cho người khuyết tật" của học sinh Việt đoạt giải quốc tế

“Cánh tay robot cho người khuyết tật liệt cơ tay toàn phần” của 2 em Phạm Đức Linh và Nguyễn Đức An, học sinh trường THPT Hàn Thuyên, tỉnh Bắc Ninh đoạt giải Ba quốc tế lĩnh vực Kỹ thuật cơ khí, cùng giải thưởng 1000 USD (khoảng 23 triệu đồng).

Nhận kết quả chung cuộc, hai nam sinh vui mừng nhưng cũng rất bất ngờ. Sáng chế đó được hai em vất vả nghiên cứu trong suốt 2 năm qua.

Phạm Đức Linh (trái) và Nguyễn Đức An (phải) cùng sản phẩm cánh tay robot.

Năm nay, do dịch COVID-19 nên cuộc thi tổ chức hình thức trực tuyến từ ngày 16 đến 21/5. Khi tham gia, Linh và An sẽ nộp các bản báo cáo nội dung công trình nghiên cứu, đồng thời thuyết trình về sản phẩm "cánh tay robot dành cho người liệt cơ tay toàn phần" bằng tiếng Anh trước hội đồng giám khảo.

Ý tưởng trên xuất phát từ khi Đức Linh chứng kiến nhiều người không may bị mất cánh tay phải trong quá trình lao động, gặp nhiều khó khăn trong sinh hoạt. Nhận thấy người khuyết tật luôn mơ ước có một cánh tay mới để cầm bút viết chữ như bình thường, Đức Linh và Đức An quyết định chế tạo một cánh tay robot để giúp họ.

Phạm Đức Linh cho biết, do năm 2017 từng có một dự án "Cánh tay robot giúp người khuyết tật" được trao giải ba tại Hội thi khoa học - kỹ thuật quốc tế của bạn Phạm Huy ở Quảng Trị, nên trước khi bắt tay nghiên cứu, Linh và An phải tìm hiểu rất kỹ về những dự án đi trước, để biết họ đã làm được gì và chưa làm được gì. Từ đó, hai nam sinh xác định mục tiêu và hướng đi mới, khắc phục nhược điểm công trình đi trước.

Nam sinh Bắc Ninh cho rằng, khi mới nghe qua tên đề tài thì ai cũng nghĩ là trùng lặp ý tưởng, nhưng thực chất dự án năm 2017 với dự án của cậu có sựu khác biệt rất rõ. Cánh tay trước đây (dự án của học sinh Phạm Huy) dùng nút bấm đặt dưới ngón chân để điều khiển. Tuy nhiên, nhược điểm là gặp khó khăn khi di chuyển, lái xe ôtô. 

Để khắc phục điều này, Đức Linh và Đức An nghĩ ra giải pháp mới là sử dụng biên độ co duỗi của ngón chân để điều khiển cánh tay. Tức là có một bộ phận cảm biến đặt trên ngón trỏ của bàn chân để thu tín hiệu độ bẻ cong. Khi người dùng co duỗi ngón chân, các tín hiệu độ cong sẽ được xử lý để điều khiển cánh tay robot. 

Cánh tay chế tạo có hai hộp điều khiển, mỗi hộp được đeo vào phần cẳng chân và kết nối với một bộ phận cảm biến đặt bên trên ngón chân cái để thu tín hiệu độ bẻ cong.

Khi người dùng co duỗi ngón chân, các tín hiệu độ cong sẽ được xử lý để truyền tín hiệu không dây điều khiển cánh tay robot. Cách làm này giúp người khuyết chi tiện lợi hơn khi đi lại mà vẫn đảm bảo cánh tay thực hiện tốt các thao tác cầm nắm cơ bản.

Ngoài ra, cánh tay robot do Đức Linh và Đức An chế tạo còn giúp người sử dụng cảm nhận được tín hiệu lực trên đầu ngón tay bằng động cơ rung. Tích hợp được tính năng xoay cổ tay, gập duỗi khủyu tay vốn dĩ rất hiếm ở các sản phẩm khác trên thị trường. Cách làm này giúp cho người dùng thuận tiện hơn khi đi lại mà vẫn đảm bảo cánh tay thực hiện được tốt các thao tác cầm nắm cơ bản cho người khuyết chi.

Sản phẩm cánh tay robot hoàn chính do Đức Linh và Đức An chế tạo.

Sau khi hoàn thiện cánh tay robot, Đức Linh và Đức An mang sản phẩm đến cho một người bị khuyết tật sử dụng thử. Điều hai em thấy vui nhất là lúc người này đeo cánh tay robot và viết được vài nét chữ đầu tiên. Dù viết chữ nguệch ngoạc, không được tròn trịa như bàn tay người bình thường khác, nhưng hai nam sinh cảm nhận được sự vui mừng của người khuyết tật.

Tổng chi phí để chế tạo cánh tay robot chỉ khoảng 9 triệu đồng. Nhưng chi phí phát sinh như kinh phí để thử nghiệm, sửa đổi, tái sửa đổi, in lại nguyên mẫu 3D, mua mạch do quá dòng cháy mạch, in báo cáo, tiền đi lại để mua linh kiện,… có thể gấp nhiều lần số tiền dự tính ban đầu.

Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện sản phẩm Đức Linh đóng vai trò chính, phụ trách thiết kế 3D, lập trình và viết báo cáo. Còn Đức An là cộng sự, phụ trách về tìm kiếm nguyên vật liệu, đóng góp ý kiến để cải tiến chất lượng sản phẩm sau mỗi lần thử nghiệm.

Hai nam sinh phải mất gần 2 năm để hoàn thiện cánh tay robot, từ việc lên ý tưởng, sửa lỗi đến hoàn thiện sản phẩm. Trong mỗi quá trình nghiên cứu đều phải ghi chép và trình bày thành bản báo cáo hoàn chỉnh. Dự án được dự tính làm trong thời gian rất ngắn, nhưng khi làm thì phát sinh nhiều vấn đề cần giải quyết. Đặc biệt, Linh và An gặp không ít khó khăn trong việc tìm kiếm vật liệu với các linh kiện điện tử.

Đức Linh cho biết, cánh tay robot này được in 3D, nên mỗi lần thử nghiệm bị lỗi là phải in lại bản mới. Từ lúc bắt đầu đến nay đã có tới bốn nguyên mẫu với 23 lần in 3D. Mỗi lần bị cháy mạch hay hỏng hóc, hai bạn thường tự đi xe máy từ Bắc Ninh lên các cửa hàng linh kiện điện tử ở Hà Nội để mua trực tiếp. Có tuần cứ sáng đi học, chiều đôi bạn thân lại đi Hà Nội tìm phụ kiện.

Thanh Tùng (T/h)