Sinh viên sáng chế khung xương "Người Sắt" cho người khuyết tật

Được lấy cảm hứng từ khung giáp dưới của "Người Sắt" Tony Stark trong bộ phim cùng tên của hãng phim Marvel, dự án Exoskeleton Suit do các bạn sinh viên đến từ Đại học Bách Khoa Hà Nội đã giành giải Khuyến khích cuộc thi Sáng tạo trẻ 2022. 

Nhóm có 5 năm thành viên đến từ Đại học Bách khoa Hà Nội, bao gồm: Trần Văn Minh Hiếu, Trần Văn Cường, Phạm Xuân Việt, Lê Thị Thu Phương, Đàm Quốc Khánh. 

Trần Văn Minh Hiếu, sinh viên năm 3 Chương trình tiên tiến Cơ điện tử, đồng thời cũng là trưởng nhóm cho biết ý tưởng về khung xương xuất phát từ người ông là thương binh của mình: "Suốt quãng thời gian tuổi thơ, em đã chứng kiến ông phải dùng nạng, đeo chân giả.

Ông đã gặp nhiều khó khăn trong việc di chuyển; cũng như cần sự hỗ trợ của nhiều người…

Em luôn băn khoăn rằng: Liệu mình có làm gì để có thể giúp đỡ ông từ ngành học hiện tại của mình hay không?

Nguyên mẫu khung giáp Người sắt là do thầy giáo em, thầy Bùi Đình Bá (giáo viên hướng dẫn) phát triển từ trước. 

Sau đó, khi được tiếp nhận sản phẩm từ thầy, ông ngoại đã trở thành động lực chính giúp em phát triển khung giáp hoàn thiện hơn". 

Minh Hiếu và Văn Cường quen biết nhau từ trước do cả hai bạn đều có chung niềm đam mê về máy móc và kỹ thuật. 

Sau khi cả hai cùng tham gia với nhau vài cuộc thi, đến Sáng tạo trẻ 2022, Cường đã kết nối cùng với Phạm Xuân Việt, Lê Thị Thu Phương và Đàm Quốc Khánh để lập thành một đội. 

"Chúng em làm việc với nhau khá ăn ý và nhiệt huyết. Đôi lúc, giữa chúng em có xảy ra chút cãi vã, tuy nhiên, những cuộc tranh luận đó chính là cách để chúng em có thể đặt ra vấn đề nào cần phải giải quyết và hoàn thiện sản phẩm hơn", Lê Thị Thu Phương chia sẻ. 

"Ngoài câu chuyện của ông bạn Hiếu, mục đích của dự án chúng em còn hướng đến các đối tượng khác như hỗ trợ người bệnh trong quá trình phục hồi chức năng do các chấn thương, người bị mắc các bệnh về xương khớp; hoặc giúp những người bị mất khả năng di chuyển có thể đi lại được... 

Chúng em nhận thấy rằng những sản phẩm trước đây như xe lăn, nạng chống có nhiều hạn chế như sự bất tiện, thiếu tính đa năng, chất lượng giảm theo thời gian, chưa ăn khớp với người sử dụng... 

Do đó, sản phẩm nghiên cứu khung giáp Người Sắt của chúng em ra đời với mong muốn hỗ trợ những người cần đến sự trợ giúp từ máy móc", Trần Văn Cường nói. 

Nói về điểm cải tiến so với sản phẩm nguyên mẫu của thầy Bùi Đình Bá, Trần Văn Minh Hiếu cho biết, cả nhóm đã nghiên cứu để thay đổi lập trình giúp cho khung xương di chuyển được vững hơn, khung xương ôm vào chân và giúp cho người sử dụng không phải dùng quá nhiều lực. 

Về nguyên lý hoạt động của khung xương gồm 3 bước: cảm giác, diễn giải và thực thi. 

Cả nhóm đã dựa trên kết quả phân tích từ thuật toán xử lý kết hợp với cơ cấu tự thăng bằng, thiết bị điều khiển sẽ phát đi tín hiệu phù hợp tới 4 chiếc xi lanh điện, từ đó tạo nên chuyển động của các bộ phận cơ học của chân robot một cách tự nhiên nhất

Và dưới sự điều khiển của bộ phận xử lý là Arduino, các chuyển động cơ học của khung xương robot được kết hợp với chuyển động tự nhiên của chân người tạo nên một khối đồng bộ thống nhất và di chuyển theo đúng ý định ban đầu của người dùng. 

"Tuy nhiên, để sản phẩm được đưa vào sử dụng thì chúng em phải trải qua khá nhiều quá trình như kiểm định, thử nghiệm...

Vì đây là sản phẩm liên quan đến lĩnh vực Khoa học công nghệ và Sức khỏe con người nên những tiêu chuẩn về mặt y học rất quan trọng. 

Trong tương lai, chúng em sẽ nỗ lực phát triển và hoàn thành khung xương Người sắt ở mức tối ưu nhất", Thu Phương tâm sự. 

Nhận xét về khung giáp hiện tại, Phạm Xuân Việt cho biết, ngoài việc các đai chân đã cố định và vừa vặn với cơ thể, sản phẩm còn di chuyển khá chậm và lực hỗ trợ vẫn chưa đảm bảo cho người sử dụng 

"Nguyên nhân vì kết cấu khung của chúng em còn thiếu các vật liệu tối ưu để phù hợp với con người", Việt cho biết. 

Theo Thu Phương, nhóm mong muốn sản phẩm sau khi được kiểm định sẽ được bán với mức giá 40 triệu đồng. 

"Em nghĩ đây không phải là một mức giá quá cao nếu công dụng của nó là hỗ trợ đời sống, sinh hoạt cho người khuyết tật. Họ sẽ không còn quá phụ thuộc vào sự chăm sóc từ người thân nữa", Khánh chia sẻ. 

Để sản phẩm có thể đạt được mục tiêu đề ra, cả nhóm đã chăm chỉ nghiên cứu, sửa chữa và phát triển sản phẩm. 

Có những hôm Minh Hiếu phải vừa ôn bài để chuẩn bị cho kì thi, vừa phải ở trên phòng lab để tiếp tục cùng cả đội nghiên cứu: "Khoảng thời gian đó em khá áp lực khi phải cân bằng giữa việc học và nghiên cứu. 

Tuy nhiên, câu chuyện của ông ngoại em chính là động lực để giúp em tiếp tục hành trình này". 

Chia sẻ từ thầy Bùi Đình Bá về ý tưởng nguyên mẫu, thầy cho biết: "Ý tưởng của tôi xuất phát khung xương robot hỗ trợ người bệnh bị chấn thương chi đang trong giai đoạn tập phục hồi chức năng. 

Xa hơn nữa, tôi mong muốn sản phẩm này có thể giúp đỡ những người bị khuyết tật có thể đi lại được bình thường. Tôi đã đề xuất ý tưởng cho các bạn sinh viên ở BB Lab thực hiện. 

Sau đó, nhóm của Minh Hiếu đã tiếp nhận sản phẩm, phát triển và cải tiến chương trình điều khiển của khung xương. Trong tương lai, nhóm sẽ tiếp tục cải tiến phần động cơ, cảm biến và tốc độ xử lý để khung xương di chuyển linh hoạt, mềm mại"

Minh Hiếu sẽ sang du học trao đổi tại Nhật Bản để biết thêm về nhiều kỹ thuật, phương pháp. Sau đó, Hiếu sẽ quay về Việt Nam và tiếp tục cùng đồng đội phát triển sản phẩm.