Sinh viên chế tạo tay robot cho người sau tai biến

Sản phẩm do 7 sinh viên Đại học Công nghiệp TP HCM chế tạo vừa giành giải ba cuộc thi Sáng kiến xây dựng thành phố thông minh (DigiTrans Smart City) tổ chức hồi tháng 11. Bàn tay robot giúp bệnh nhân đột quỵ, người gặp vấn đề về dây thần kinh, cơ xương tăng cường khả năng vận động tay.

Theo Trần Bình Nguyên, phụ trách công nghệ nhóm, các thiết bị phục hồi chức năng hiện có trên thị trường chủ yếu luyện tập các thao tác cầm nắm cả bàn tay, chưa có nhiều sản phẩm chú trọng luyện tập các ngón và đốt ngón tay.

Tìm hiểu thị trường, nhóm đánh giá, để mua được sản phẩm tương tự cần 4 - 20 triệu đồng tùy loại. Mong muốn có sản phẩm giá phải chăng, chế độ tập luyện đa dạng, nhóm chế tạo bộ truyền động khung xương ngoài, có cơ cấu hoạt động tương tự bàn tay người, hoạt động tự động với giá thành rẻ từ 600.000 đến 2 triệu đồng để bệnh nhân có thể tập tại nhà.

Khung bàn tay làm bằng vật liệu nhựa sinh học PLA được thiết kế với độ lớn các đốt, góc co duỗi hoạt động tương tự bàn tay của người trưởng thành. Chức năng chính của các đốt ngón tay là tạo thành góc nghiêng phù hợp với các điểm tới hạn khi luyện tập theo phác đồ điều trị từng giai đoạn mà vẫn đảm bảo được ngón tay trong quá trình tập không bị lệch hoặc nghiêng.

Khi bàn tay robot hoạt động, các tay quay truyền chuyển động cho thanh truyền đẩy hệ cơ cấu về phía trước, gián tiếp đẩy các đốt ngón tay quay tạo chuyển động cho ngón tay. Các động cơ servo được tích hợp vào khung xương để đồng bộ hóa các chuyển động các ngón tay, giúp dễ dàng hơn trong quá trình cầm nắm hoặc luyện tập co duỗi.

Để thiết kế sản phẩm, nhóm tìm đến các bệnh nhân thực tế để tính toán các lực cần thiết. Nhóm cũng nhờ sự giúp đỡ các bác sĩ về xương bàn tay và phục hồi chức năng tư vấn xây dựng các phác đồ điều trị cho từng loại bệnh. Điều này giúp sản phẩm được lập trình chính xác các chế độ luyện tập cho bệnh nhân.

Khi sử dụng, người dùng sẽ đeo thiết bị vào tay, dùng các dây vải cao su để cố định các đầu ngón tay. Trên thiết bị có tích hợp bộ điều khiển nút bấm với các chức năng tập. Người dùng cài đặt các chế độ riêng theo phác đồ điều trị của từng giai đoạn như co duỗi, cầm nắm, luyện tập từng ngón... để bệnh nhân có thể dễ dàng sử dụng.

Để đánh giá khả năng ứng dụng, nhóm thử nghiệm cho bệnh nhân tại một bệnh viện tại Bình Dương. Bệnh nhân sử dụng robot hỗ trợ co duỗi bàn tay giúp tạo phản hồi của bàn tay với não bộ. Với mức độ luyện tập mỗi ngày hai lần, mỗi lần một giờ, sau một tháng điều trị, bệnh nhân đã cử động được các ngón tay nhẹ, tỷ lệ hồi phục khoảng 30%. Tháng tiếp theo, bệnh nhân tăng tần suất tập lên bốn lần mỗi ngày với cường độ tập nhanh hơn khiến tỷ lệ hồi phục lên 60 - 70%. Sang tháng thứ 3, bệnh nhân có thể cầm nắm đồ vật nặng 100 gram và tự cầm cốc uống nước.

Theo Bình Nguyên, hạn chế của sản phẩm là thiết kế cơ khí của bộ truyền chưa tối ưu, còn cồng kềnh, có thể gây khó khăn khi sử dụng. Ngoài ra, hệ thống điều khiển còn phải thao tác trên máy tính, chưa có ứng dụng điều khiển qua app điện thoại để thuận tiện hơn.

Sắp tới nhóm dự kiến chế tạo sản phẩm nhỏ gọn, không chỉ tập cho bàn tay mà các bộ phận vận động khác trên cơ thể. Điều này giúp bác sĩ thu thập các số liệu quan trọng để đưa ra các phác đồ điều trị cho bệnh nhân hồi phục nhanh hơn.

Ông Quách Anh Sen, Phó giám đốc Vườn ươm doanh nghiệp công nghệ cao, Khu công nghệ cao TP HCM đánh giá, sản phẩm của nhóm thể hiện sự đầu tư công nghệ và tiềm năng ứng dụng cao hướng đến những bệnh nhân tai biến, có dấu hiệu gia tăng trong vài năm trở lại đây. Tuy nhiên, để một sản phẩm vào thị trường cần có quá trình tối ưu hóa công nghệ, thử nghiệm quy mô bệnh nhân lớn để đánh giá hiệu quả.

Ông Sen cho biết, vườn ươm sẽ xem xét đưa các dự án tham gia chương trình ươm tạo hỗ trợ các nguồn lực để sản phẩm tiếp tục hoàn thiện công nghệ, tiếp cận thị trường thời gian tới.