Với số tiền đầu tư 30 triệu đồng, hai học sinh đến từ Quảng Trị đã ứng dụng công nghệ tiên tiến để phát triển một chiếc xe lăn tự động, qua đó giành được giải tư tại cuộc thi Khoa học Kỹ thuật Quốc tế.
Dự án xe lăn tự động của Cao Trung Quân và Lê Minh Hiếu, học sinh trường THPT thị xã Quảng Trị, nhằm hỗ trợ những người mắc bệnh xơ cứng teo cơ một bên trong việc di chuyển và giao tiếp. Sản phẩm của hai em đã xuất sắc giành giải tư trong lĩnh vực Robotics và máy móc thông minh tại cuộc thi Khoa học Kỹ thuật Quốc tế 2025 (ISEF) diễn ra tại Mỹ.
Trong buổi lễ trao giải vào ngày 16/5, Quân chia sẻ rằng cả hai em đều cảm thấy hồi hộp và phấn khích khi nghe tên mình được xướng lên. Họ đã nhảy cẫng lên và ôm chầm lấy nhau trước khi bước lên sân khấu nhận giải thưởng.
Đây là lần đầu tiên Quân và Hiếu tham gia một cuộc thi quốc tế, và họ đã rất ấn tượng khi thấy có đến 1.000 dự án từ 60 quốc gia khác nhau. Qua những cuộc trao đổi với các đội thi khác, Quân nhận thấy nhiều dự án rất ấn tượng và mạnh mẽ, trong khi chỉ có 25% trong số đó được ban tổ chức xét giải.
“Chúng em đã xác định rằng nếu có giải thưởng thì thật tuyệt vời, nhưng nếu không thì đây cũng là một cơ hội quý giá để giao lưu và học hỏi kinh nghiệm quốc tế,” Quân cho biết.
Mỗi đội thi đều có một gian trưng bày nhỏ để giới thiệu dự án của mình. Ban giám khảo sẽ lần lượt đến từng gian hàng và đặt câu hỏi. Đối với dự án xe lăn tự động, Quân nhận thấy ban giám khảo rất quan tâm đến tính ứng dụng thực tiễn và khả năng hỗ trợ cho bệnh nhân. Nhiều giám khảo đã hỏi sâu về công nghệ tự hành và cách theo dõi chuyển động của đồng tử.
Quân (trái) và Hiếu tại khu vực dự thi ISEF, Mỹ. Ảnh: Nhân vật cung cấp
Cả hai học sinh đều có niềm đam mê với khoa học kỹ thuật và đã từng hợp tác thực hiện một dự án hệ thống cảnh báo chống trộm thông minh, giành giải khuyến khích tại cuộc thi khoa học kỹ thuật cấp tỉnh khi còn học lớp 10. Vào tháng 6 năm ngoái, họ đã cùng nhau bàn bạc và lên ý tưởng cho chiếc xe lăn tự động này.
Quân cho biết, trong một lần tìm kiếm tài liệu trên mạng, em đã nhận thấy bệnh xơ cứng teo cơ một bên (ALS) khiến người bệnh mất dần khả năng kiểm soát cơ bắp, gây khó khăn trong việc di chuyển và giao tiếp. Hình ảnh của nhà vật lý Stephen Hawking đã truyền cảm hứng cho hai em theo đuổi đề tài này, vì ông cũng mắc bệnh ALS nhưng vẫn có nhiều đóng góp cho khoa học.
Quân nhận thấy rằng thị trường hiện có nhiều dự án xe lăn hỗ trợ người khuyết tật, nhưng chúng chưa thể tự vận hành và hỗ trợ giao tiếp cho bệnh nhân. Hai em đã tìm hiểu các công nghệ có thể hỗ trợ chức năng này và nhận ra rằng nếu kết hợp công nghệ theo dõi đồng tử và tự hành, chiếc xe lăn có thể giúp người bệnh nhiều hơn chỉ với chức năng di chuyển.
Đối với những người mắc bệnh xơ cứng teo cơ, việc giao tiếp và thao tác thường gặp khó khăn. Do đó, nhóm đã sử dụng giải pháp Gaze Tracking, mô phỏng điểm mà người bệnh tập trung nhìn trên màn hình. Người bệnh sẽ đeo kính gắn camera ở đầu để theo dõi chuyển động đồng tử. Kết hợp với dữ liệu hiệu chỉnh, họ có thể điều khiển chuột máy tính và sử dụng các chức năng của hệ thống mà nhóm đã phát triển.
Xe lăn tự hành của học sinh Quảng Trị giành giải khoa học kỹ thuật quốc tế
Cơ chế hoạt động của xe lăn tự động do Quân và Hiếu phát triển. Video: Nhân vật cung cấp
Phần mềm điều khiển xe lăn bao gồm ba chức năng chính: điều khiển thủ công, tự động và giao tiếp. Với chức năng điều khiển thủ công, nhóm đã giả lập tín hiệu điều khiển của Joystick bằng điện áp thông qua mạch, áp dụng thuật toán để điều khiển xe lăn với tốc độ mong muốn, các hướng di chuyển sẽ được hiển thị trên ứng dụng để người bệnh có thể lựa chọn.
Về chức năng tự động, Quân cho biết có thể hình dung nó giống như một robot hút bụi được lập trình để di chuyển đến các vị trí trong nhà. Xe lăn được trang bị hệ thống cảm biến và camera để quét bản đồ khu vực di chuyển, xác định vị trí và điều hướng đến vị trí đã chọn trên ứng dụng. Tính năng này cũng giúp xe dừng lại hoặc quay đầu khi gặp vật cản.
Để hỗ trợ người bệnh giao tiếp, nhóm đã sử dụng phương pháp đánh bàn phím ảo, từ đó tạo ra các từ đơn rời rạc và ứng dụng xử lý ngôn ngữ tự nhiên để tạo ra ba câu văn hoàn chỉnh. Người bệnh sẽ chọn câu phù hợp và gửi tin nhắn qua ứng dụng Telegram cho người thân.
Ví dụ, khi người bệnh gõ từ “cơm”, hệ thống sẽ tạo ra ba câu lệnh phỏng đoán liên quan như: “tôi muốn ăn cơm”, “tôi muốn nấu cơm”, “tôi muốn ăn cơm với cá”.
Hiếu cho biết sau 10 tháng nghiên cứu, dự án tiêu tốn khoảng 30 triệu đồng, chủ yếu cho vật liệu, linh kiện và mua xe lăn điện. Ban đầu, hai em dự định tự chế chiếc xe lăn và làm động cơ để nó di chuyển theo mong muốn. Tuy nhiên, họ đã nhận ra một số hạn chế như góc quay và di chuyển, nên quyết định mua một chiếc xe lăn điện mới và ứng dụng công nghệ để phát triển tiếp.
Cả hai đã thực hiện thử nghiệm không dưới 1.000 lần để kiểm tra công dụng của xe lăn. Không ít lần, họ đã gặp căng thẳng vì mã code sai hoặc phần cơ khí không đúng, điện áp quá cao hoặc quá thấp.
Hiếu cho biết khó khăn lớn nhất là thiếu kiến thức chuyên môn về công nghệ tự hành. Các tài liệu liên quan chủ yếu bằng tiếng Anh, vì vậy hai em đã phải tự mày mò, đọc hiểu và hỏi thêm thầy cô, anh chị sinh viên.
“Nhiều lần thử nghiệm mà điện áp không ổn định, xe chạy mạnh va vào tường hoặc không hoạt động bình thường,” Hiếu chia sẻ.
Hiếu và Quân lắp đặt xe tại cuộc thi Khoa học Kỹ thuật cấp quốc gia, tháng 3. Ảnh: Nhân vật cung cấp
Cô Phan Thiên Nga, Hiệu trưởng trường THPT thị xã Quảng Trị, cho biết giải thưởng của Quân và Hiếu là niềm tự hào của trường. Cô đánh giá hai học sinh đều xuất sắc trong học tập và có đam mê với kỹ thuật. Riêng Quân đã từng đạt giải nhất học sinh giỏi cấp tỉnh môn Vật lý.
“Hai em đã kiên trì, trải qua một quá trình dài mày mò, tìm tòi, sai rồi lại sửa để có được thành quả như ngày hôm nay và vẫn còn tiềm năng phát triển trong tương lai,” cô Nga nhận xét.
Dù đã đạt được hiệu quả tương đối trong thử nghiệm, Hiếu cho rằng dự án của nhóm vẫn đang dừng lại ở việc nghiên cứu nguyên lý hoạt động và chứng minh tính khả thi của việc áp dụng các công nghệ này vào xe lăn tự động. Từ ý tưởng đến việc hoàn thiện sản phẩm cho người bệnh sử dụng vẫn còn một khoảng cách rất xa.
Với giải thưởng quốc tế, cả hai sẽ được tuyển thẳng vào đại học. Hiếu dự định chọn ngành Hệ thống nhúng tại một trường đại học kỹ thuật, trong khi Quân sẽ theo học ngành Khoa học máy tính tại một trường đại học danh tiếng.
Cả hai đều khẳng định sẽ tiếp tục phát triển sản phẩm xe lăn tự động, với hy vọng hoàn thiện để đưa vào thực tế.
Lệ Nguyễn
