Sản phẩm của Hùng, lớp 11 và Minh, lớp 12 trường THPT Phú Bài (Thừa Thiên Huế) đã đạt giải Nhì cuộc thi khoa học kỹ thuật cấp quốc gia năm học 2021-2022 diễn ra vào cuối tháng 3 vừa qua.
Hùng cho biết, công nghệ nhận dạng cử chỉ AI đã được tích hợp trong một số phần mềm mã nguồn mở và cho kết quả chính xác. Vì vậy, hai nam sinh nảy ra ý tưởng xin chế tạo cánh tay robot với mục đích có thể nâng vật nặng, làm việc trong phòng thí nghiệm có nhiều hóa chất độc hại, vi khuẩn hoặc khu vực dễ cháy nổ …
Cánh tay robot được điều khiển bằng nhận dạng hình ảnh và cử chỉ tay người. “Công nghệ nhận dạng và xử lý ảnh đã có nhiều đột phá mới khi ứng dụng sâu các kỹ thuật AI, từ đó giúp cánh tay hoạt động linh hoạt và chính xác hơn”, nhóm chia sẻ.
Học sinh chế tạo cánh tay robot bằng trí tuệ nhân tạo
Video chuyển động của cánh tay robot theo cử chỉ tay của con người. Video: NVCC
Thay vì sử dụng dây thông thường gây bất tiện khi di chuyển, nhóm nghiên cứu sử dụng sóng vô tuyến để truyền dữ liệu tới cánh tay. Sau khi nhận dữ liệu, khối mạch chính sẽ chuyển dữ liệu thành các góc quay tương ứng để các động cơ hoạt động. Trong ước tính tư thế cánh tay, nhóm đã sử dụng mô hình BlazePose do Google phát triển để tính toán tọa độ 3D của 33 điểm mốc trên cơ thể.
Hùng cho biết, cánh tay robot đã kết nối thành công phần mềm nhận dạng cử chỉ thông qua vi mạch điện tử. Nhóm nghiên cứu cũng lập trình truyền tín hiệu từ phần mềm nhận dạng đến cánh tay để điều khiển cánh tay robot di chuyển theo cử chỉ tay của con người. Phương pháp này giúp robot dễ dàng di chuyển và thuận tiện trong các môi trường làm việc khác nhau.
Hơn sáu tháng từ ý tưởng đến sản phẩm thực tế, hai sinh viên gặp rất nhiều khó khăn. “Có những thứ tốt về mặt lý thuyết, nhưng lại gặp vấn đề về triển khai. Đôi khi động cơ liên tục cháy, phương thức điều khiển không hoạt động. Trước phiên bản hoạt động trơn tru, cánh tay robot đã trải qua 6 phiên bản lỗi trước đó. Đôi khi nhận ra. cũng khó nếu không có điều kiện ánh sáng tốt ”, anh Hùng nói.
Khoa Hùng (trái) và Thanh Minh đang thử nghiệm cánh tay robot. Ảnh: NVCC
Tổng chi phí phát triển cánh tay robot hơn 10 triệu đồng nên Minh và Hùng đã nhờ gia đình và thầy cô hỗ trợ. Ngoài ra, hai nam sinh còn tìm việc làm thêm trên mạng để kiếm tiền duy trì việc nghiên cứu. Cả hai phải tranh thủ mọi thời gian rảnh rỗi cho đề tài vì khối lượng công việc nhiều, cũng như phải cân đối giữa việc học và nghiên cứu.
Hùng chia sẻ, anh may mắn được bố mẹ cho tiếp xúc với máy tính từ nhỏ. Với tính tò mò, thích khám phá, từ năm lớp 8, tôi đã đăng ký học lập trình. Sử dụng kiến thức có được để tạo ra một dự án thực sự, Hùng đã mang nó đi dự thi cuộc thi Khoa học kỹ thuật do trường tổ chức vào năm lớp 9.
Theo Hùng, càng có nhiều ý tưởng hay thì càng phải tìm hiểu nhiều kiến thức mới về công nghệ để có thể biến ý tưởng thành sản phẩm thực tế. Vì vậy, dù mới học lớp 11 nhưng em đã có kiến thức về lập trình nhúng và lập trình web. Ngoài ra, sinh viên còn được học về xử lý ảnh, thuật toán trích xuất mẫu nhị phân cục bộ và thuật toán phân loại cân bằng sắc độ.
Trước khi có cánh tay robot, Hùng đã thực hiện thành công hai dự án: xây dựng hệ thống quản lý lượng khách trên xe buýt và chế tạo hệ thống xác định người nhiễm Covid-19 bằng thuật toán LBPH.
Thầy Hoàng Minh, Hiệu trưởng trường THPT Phú Bài, giáo viên chủ nhiệm đề tài, đánh giá cao sự sáng tạo, say mê nghiên cứu của nhóm khi biết kết hợp các kết quả nghiên cứu, thiết kế trước đó với chương trình. Google nhận dạng để tạo ra cánh tay robot. Tuy nhiên, thách thức đối với nhóm là cải tiến các bảng mạch và sử dụng các cảm biến có độ chính xác cao hơn, điều này sẽ cải thiện tốc độ xử lý và độ ổn định của sản phẩm cánh tay robot.
Về kế hoạch mở rộng cho sản phẩm, hai chàng trai muốn đổi phần khung nhựa thành hợp kim để cánh tay có thể sử dụng trong nhiều môi trường khác nhau. Nhóm nghiên cứu cũng sẽ chuyển sang sử dụng bảng mạch nhanh hơn và chính xác hơn, bổ sung chức năng cho cánh tay để mở rộng phạm vi sử dụng. Cả hai cũng mong muốn công trình có thêm kinh phí để hoàn thiện và đưa vào sử dụng thực tế.
Nguyên Hạnh
Tổng hợp: Công Nghệ Chính Nhân
