Cánh tay robot E-ARM: Hỗ trợ người gặp khó khăn trong ăn uống
Cánh tay robot thông minh, được cho là trợ thủ đắc lực của những người khuyết tật hoặc mắc các bệnh về vận động, là thành quả sau một năm nghiên cứu của các sinh viên Đại học Bách khoa Hà Nội và Đại học Ngoại thương.
Thực nghiệm ra lệnh cánh tay thông minh bón đồ ăn. Ảnh: NVCC
“E-ARM có thể điều khiển bằng giọng nói và tự động nhận diện khuôn miệng để đưa thức ăn tới. Người dùng sẽ không phải bấm nút điều khiển nó”, đó là điều đầu tiên mà Nguyễn Anh Tú, sinh viên năm thứ ba trường Đại học Bách khoa Hà Nội và là trưởng nhóm nghiên cứu, nhấn mạnh với chúng tôi.
Tú tạo ra cánh tay robot này vì một người thân của cậu bị liệt và cần người chăm sóc để bón thức ăn hằng ngày. Nhưng không phải lúc nào mọi người trong nhà cũng ở bên để chăm sóc bệnh nhân, mà người thân của Tú cũng không cảm thấy dễ chịu khi phải phụ thuộc hoàn toàn vào người khác. Do vậy, cậu sinh viên nảy lên ý tưởng tạo ra một cánh tay robot để giải quyết nhu cầu của cả hai.
E-ARM chưa hoàn toàn tự động nhưng nó thực sự thành công trong việc làm cho việc ăn uống trở thành một trải nghiệm dễ dàng hơn. Nó được lắp đặt một chiếc micro để nhận biết các câu lệnh tiếng Việt lập trình sẵn như “Robot gắp”, “Robot ăn”, “Ô số 1/2/3/4” (lấy đồ ăn ở một ô xác định) mà không cần phải chạm vào hoặc dùng bộ điều khiển từ xa.
Nhờ một camera nhận diện khuôn miệng, cánh tay robot sẽ xúc/gắp thức ăn một cách chính xác và ổn định để đưa tới chính xác vị trí ngồi của người dùng. Nó sẽ tự thay đổi quỹ đạo di chuyển để bám theo vị trí khuôn mặt, do vậy người dùng có thể thoải mái cử động đầu mà không cần phải rướn người tới một chỗ cố định.
Trên thị trường đã có ít nhất hai sản phẩm robot xúc ăn tương tự, nhưng Tú nói rằng chúng cần điều khiển bằng các nút bấm vật lý. “Các sản phẩm đã có chỉ dành cho người bệnh gặp khó khăn nhưng vẫn còn khả năng thực hiện các cử động sinh hoạt nhỏ ở chi trên. Sản phẩm của chúng tôi bao quát hơn, dành cho cả những người đã mất hoàn toàn khả năng cử động chi trên nhưng vẫn có thể lên tiếng”, Tú nói.
Theo điều tra quốc gia về người khuyết tật năm 2016, ở Việt Nam có khoảng 2 triệu người khuyết tật vận động thân trên. Hàng chục nghìn người trong số đó sẽ không thể tự mình xúc thức ăn. Ngoài ra còn có các bệnh nhân mắc bệnh bại liệt, Parkinson, xơ cứng teo cơ, đa khớp, bại não, chấn thương tủy sống v.v cũng cần người trợ giúp trong sinh hoạt hằng ngày.
Cho dù họ là người khuyết tật hay người gặp các biến chứng liên quan đến vận động, tại vài thời điểm, họ đều cần có người chăm sóc để xúc/gắp thức ăn vào miệng.
Nhóm của Tú đã làm một cuộc khảo sát trực tuyến trên 100 gia đình có người thân bị khuyết tật. Những người chăm sóc thường là người thân trong nhà, chiếm tới gần 60%. Theo thời gian, họ đều gặp những thách thức liên quan đến tâm lý, thời gian, sắp xếp công việc. Phần còn lại, khoảng 30%, sẽ thuê người giúp việc, nhưng họ cũng sẽ gặp phải các vấn đề về tài chính hoặc những lý do bên lề như không phù hợp.
Cuộc khảo sát tuy nhỏ nhưng cũng đủ để cho các thành viên trong nhóm thấy rằng cánh tay robot của họ có thể đóng một vai trò nào đó trong việc giảm thiểu áp lực dai dẳng của gia đình có người thân bị khuyết tật nếu chúng có được tính năng thích hợp và giá cả phải chăng.
Nó cũng trao quyền chủ động hơn cho người bệnh. Tú nói, những người phải phụ thuộc vào người khác, đặc biệt là trong các hoạt động cơ bản như ăn uống, có thể cảm thấy bất lực và tự ti. Nhiều người lo lắng rằng mình đang trở thành gánh nặng cho người thân hoặc người chăm sóc. Cánh tay robot không chỉ mang lại cho họ cảm giác tự chủ và kiểm soát cuộc sống của bản thân mà còn giảm bớt cảm xúc tiêu cực.
Công nghệ cho cuộc sống
“Khi giới thiệu ý tưởng về cánh tay robot xúc ăn với một số gia đình, trạm y tế và trung tâm dưỡng lão, nhiều người cảm thấy thích thú và tò mò. Họ mong đợi dùng thử vì chưa thấy sản phẩm nào hỗ trợ “cụ thể” cho người dùng đến vậy", Nguyễn Mậu Đức Mạnh, một thành viên khác trong nhóm cũng đến từ trường Đại học Bách khoa Hà Nội, chia sẻ.
Trong tiềm thức của nhiều người, cánh tay robot chỉ mới được thấy trong công nghiệp - dùng để vận chuyển, cầm nắm, gắp các kiện hàng - chứ trong y tế thì chưa. Những người được giới thiệu về E-ARM nghĩ rằng nó có thể hữu ích và đã gửi rất nhiều phản hồi để cải thiện sản phẩm. “Nhu cầu của họ không nằm trên những sản phẩm đã có mặt trên thị trường mà vượt xa hơn”, Mạnh nói thêm.
Một phiên bản của cánh tay thông minh E-ARM. Ảnh: NVCC
Trên thực tế, E-ARM đáp ứng được yêu cầu cơ bản của người dùng nhưng vẫn còn tồn tại những hạn chế. Tuy nhiên các kỹ sư nói rằng họ hoàn toàn có thể khắc phục được trong những model tiếp theo.
Chẳng hạn, hiện nay robot thực hiện theo một câu lệnh, tức là múc một thìa thì phải ra lệnh một lần. Xong một lần robot sẽ nghỉ tầm vài giây.
“Điều này hơi rập khuôn và mất thời gian. Nhưng chúng tôi có thể phát triển thêm các thuật toán về điều khiển và trí tuệ nhân tạo (AI) để robot có thể thực hiện được một chuỗi hành động khiến bữa ăn liền mạch hơn, chẳng hạn như để robot tự động biết được khi nào người ăn đã nhai xong để đút tiếp, hoặc để người dùng không cần nói mà chỉ cần dùng các cử chỉ (gật đầu, nháy mắt v.v) mà robot có thể hiểu ý”, Mạnh nhận xét.
Đó sẽ là những giải pháp hoàn hảo vì nó cho phép người ta nói chuyện trong khi ăn và giao tiếp với mọi người. Nó sẽ khiến bữa ăn cho người bệnh trở nên ít cứng nhắc và thoải mái hơn.
Hoặc, cánh tay E-ARM đang nhận biết vị trí của ô thức ăn theo hệ tọa độ. Do vậy, các dạng thức ăn, chẳng hạn như thịt kho tàu hay rau củ, thường phải cắt theo hình dạng vuông hoặc chữ nhật để tăng xác xuất gắp/xúc trúng thức ăn của cánh tay robot.
“Nó chưa phải là phần mềm phát hiện đối tượng (detech) như các công nghệ trí tuệ nhân tạo khác. Về mặt kỹ thuật, để chuyển từ dạng tọa độ sang dạng detech sẽ cần khá nhiều thời gian thử nghiệm nhằm giúp robot học và phân biệt được hàng chục loại thực phẩm khác nhau theo hình dạng, màu sắc, từ đó có chiến lược gắp đồ tự nhiên hơn”, Mạnh nói.
Tuy nhiên cánh tay E-ARM theo cách hiện nay cũng vẫn có thể xúc ăn ở mức tương đối tốt, Tú nhận xét. Do vậy việc đưa vào công nghệ mới sẽ phải làm từng bước và cũng cần phải tính đến giá thành và hiệu quả tăng thêm mà nó có thể đem lại.
Với tính năng cơ bản hiện nay, nhóm phát triển đang dự trù kinh phí cho một sản phẩm bán lẻ vào khoảng 10 triệu đồng, phù hợp với các gia đình trung lưu.
Họ cũng nghĩ đến các mô hình kinh doanh như trả góp hoặc cho thuê cánh tay robot để hỗ trợ các gia đình không có đủ điều kiện kinh tế để chi trả toàn bộ.
Chặng đường phía trước
Dự án cánh tay E-ARM của các sinh viên nhận được sự khích lệ đáng kể từ những mentor của nó. GS. Vũ Toàn Thắng, Trưởng khoa Cơ điện tử, Trường Cơ khí, Đại học Bách khoa Hà Nội, người hướng dẫn nhóm nói rằng ông rất ấn tượng với nỗ lực của các bạn sinh viên. Các bạn trẻ đã đưa những công nghệ tiên tiến nhất hiện nay - bao gồm thị giác máy tính, AI xử lý hình ảnh, AI nhận diện giọng nói - để phục vụ cho một mục đích vô cùng nhân văn.
Dĩ nhiên, để sản phẩm ra được thị trường thì còn cần nhiều công đoạn phía trước và phải có sự đồng hành của các chuyên gia y tế, chuyên gia ngành công nghiệp và các nhà đầu tư. Tuy nhiên, những bạn trẻ này đã đi những bước đầu tiên và tạo được sản phẩm mẫu có thể hoạt động. Họ cũng có một cam kết lớn trong việc theo đuổi nó đến cùng.
Trên thực tế, đã có không ít dự án cánh tay robot bón thức ăn ở Việt Nam do các học sinh, sinh viên giới thiệu trong các cuộc thi khoa học kỹ thuật thường niên, nhưng đến nay chưa dự án nào vượt ra khỏi khuôn khổ nghiên cứu.
Nhóm sinh viên từ Đại học Bách khoa Hà Nội và Đại học Ngoại thương với mô hình cánh tay E-ARM. Ảnh: NVCC
Mạnh và Tú muốn thay đổi điều này. Ý định khởi nghiệp của họ chưa quá rõ ràng, nhưng nỗ lực cải thiện sản phẩm để tiến gần hơn tới tiêu chuẩn thị trường là một tín hiệu tích cực cho thấy tiềm năng. Hai chàng trai vẫn đang ở Nhật Bản trong một chương trình trao đổi kỹ sư ngắn hạn, nhưng cả hai cho biết họ vẫn làm việc online với các bạn ở Việt Nam để phát triển tiếp các phần mềm robot. Hai chàng sinh viên này cũng tranh thủ học tập kinh nghiệm phát triển robot ở Nhật để cải thiện cho sản phẩm của mình.
Ở Việt Nam, một sinh viên khác trong nhóm đang thiết kế lại phần cứng để robot trở nên gọn nhẹ và an toàn hơn cho người dùng. Nhóm cũng đang duy trì một đội ngũ nhỏ với một vài sinh viên đến từ Đại học Ngoại thương để thúc đẩy quá trình thực nghiệm, khảo sát thị trường và tiếp cận các đối tác tiềm năng. Nhóm bạn trẻ này thực sự muốn dấn thân, dù họ hiểu rõ việc đưa công nghệ mới vào một trong những lĩnh vực chặt chẽ như y tế là một chặng đường gian nan.
