Sản phẩm sáng tạo của học sinh

Những giá trị này thể hiện trong hai đề tài vừa đoạt giải nhất cuộc thi Khoa học kỹ thuật dành cho học sinh THPT do Sở GD-ĐT TP.HCM tổ chức là “Hệ thống điều khiển xe lăn hỗ trợ người khuyết tật” và “Thiết bị cảnh báo buồn ngủ tự động thông qua trạng thái của mắt dành cho người tham gia giao thông”. Cả hai đề tài đều thuộc nhóm học sinh Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong (hai đề tài này sẽ tham dự cuộc thi cấp quốc gia trong thời gian tới).

Mặc dù trên thị trường hiện nay có không ít loại xe lăn chạy bằng điện dành cho người khuyết tật, tuy nhiên các loại xe mới chỉ phù hợp với người khuyết tật nhẹ ở chân mà chưa có xe dành cho người khuyết tật toàn thân. “Hệ thống điều khiển xe lăn hỗ trợ người khuyết tật” của hai học sinh Mai Trần Hải Đăng và Võ Trần Thế Bảo (lớp 12C11) đã giải quyết được hạn chế này thông qua cảm biến trọng lực (MPU-6050) – hệ thống có khả năng nhận dạng cử chỉ đầu để điều khiển xe.

Theo Thế Bảo, hệ thống gồm bo mạch xử lý các tín hiệu đầu vào, điều khiển các thiết bị ngoại vi (Arduino) và một số cảm biến nhận biết góc, cảm biến hồng ngoại, siêu âm để hỗ trợ điều khiển, tránh vật cản tự động dành cho xe. Mặt khác, hệ thống tích hợp chuẩn kết nối không dây tầm ngắn (module Bluetooth HC-05), giúp người khuyết tật khi dùng xe có thể tương tác với điện thoại để điều khiển xe thông qua chương trình chạy trên hệ điều hành Android.

Nói về cơ chế hoạt động, Thế Bảo cho biết: “Hệ thống nhận tín hiệu từ Bluetooth HC-05, truyền tín hiệu cho điểm trung tâm (cầu H) điều khiển motor. Nếu bluetooth không kết nối, hệ thống sẽ tự động chuyển qua sử dụng MUP-6050 để đo góc, nhận dạng cử chỉ đầu và điều khiển động cơ. Chính vì thế, người khuyết tật toàn thân có thể dùng đầu để điều khiển xe lăn một cách dễ dàng mà không cần sự hỗ trợ từ người bên ngoài”.

“Không chỉ dùng đầu để điều khiển, người khuyết tật còn dễ dàng điều khiển xe thông qua cử động ngón tay kết hợp với modul sim để gửi tín hiệu nếu cần đến điện thoại người thân nhờ hệ thống tích hợp các biến đo góc MPU-6050”, Hải Đăng chia sẻ thêm.

Để chế tạo ra được hệ thống này, hai em đã vận dụng kiến thức lập trình C++ và Arduino. Hệ thống được đánh giá đem lại tiện nghi mới trong cuộc sống người khuyết tật, giúp họ có cuộc sống tốt đẹp hơn khi có thể tự điều khiển xe. Ngoài ra, hệ thống còn có thể áp dụng lên các xe lăn chạy bằng điện hiện nay nhằm giảm giá thành so với chi phí chế tạo hệ thống mới hoàn toàn, qua đó người khuyết tật có nhiều cơ hội sở hữu hơn. Mặc dù còn gặp một số khó khăn trong việc nghiên cứu các cử động tay để quá trình truyền và nhận dữ liệu đạt hiệu quả cao, tuy nhiên, trong tương lai, hai em muốn cải tiến sản phẩm của mình theo hướng điều khiển bằng sóng não để dành cho những người liệt toàn thân có thể sử dụng được dễ dàng hơn nữa.

“Thiết bị cảnh báo buồn ngủ tự động thông qua trạng thái của mắt dành cho người tham gia giao thông” là sản phẩm của hai em Nguyễn Lê Hồng Hạnh và Nguyễn Xuân Hoàng Thoa (lớp 11CV2). Sản phẩm này được đánh giá cao bởi giúp người tham gia giao thông tránh được tình trạng lái xe khi buồn ngủ, theo đó rủi ro đáng tiếc cũng giảm theo. Thiết bị được chế tạo dưới dạng mắt kính, sử dụng webcam Colorvis CVC 2005 đã tháo ráp với các thông số kỹ thuật. Camera được gắn lên gọng kính bên phải của mắt kính, đảm bảo camera luôn quan sát được mắt.

Hồng Hạnh chia sẻ: “Dựa vào cấu tạo mắt và cơ chế đóng mở mi của mắt, chúng em bắt tay vào viết chương trình phát hiện hiện tượng ngủ gật. Khi rơi vào trạng thái buồn ngủ, cơ mi sụp xuống dẫn đến tròng đen của mắt hẹp hơn hoặc không thấy so với tròng đen lúc mắt mở. Trong trường hợp này, camera sẽ tiếp nhận hình ảnh, truyền dữ liệu đến phần mềm xử lí, phần mềm sẽ dựa vào màu sắc của mắt nhận được để xuất ra tín hiệu cảnh báo phù hợp cho người dùng”.

Với chương trình này, Hồng Hạnh và Hoàng Thoa đã tạo ra được mô hình cơ bản cho sản phẩm. Khi thử nghiệm, mô hình đã thu được những kết quả phù hợp. Ưu điểm của sản phẩm là dễ sử dụng, giá thành rẻ, chương trình nhận diện với đa dạng mắt, hạn chế tác động của môi trường xung quanh như ánh sáng, phương tiện di chuyển. “Hiện nay các tai nạn xảy ra do lái xe trong trạng thái mệt mỏi, thiếu ngủ khá nhiều. Không ít nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu tìm ra cách phòng tránh và thu được những kết quả nhất định. Ở Việt Nam, theo thống kê của Cục Cảnh sát giao thông đường bộ – đường sắt, số vụ tai nạn giao thông do ngủ gật và vượt quá tốc độ chiếm hơn 50% tổng số vụ tai nạn. Vì thế chúng em cũng hy vọng thiết bị sẽ giúp cảnh báo trạng thái buồn ngủ cho người tham gia giao thông một cách hiệu quả để tránh và giảm thiểu những rủi ro đáng tiếc”, Hoàng Thoa bày tỏ.

Bài, ảnh: N.Trinh