Dự án của Cao Trung Quân và Lê Minh Hiếu mang đi thi ở Mỹ có tên gọi “Xe lăn tự hành hỗ trợ người mắc bệnh xơ cứng teo cơ một bên trong di chuyển và giao tiếp”, hai em cho biết, sớm có niềm đam mê khoa học và sáng tạo từ nhỏ, năm lớp 7, hai em cùng đoạt giải ba Cuộc thi Sáng tạo trẻ cấp thị xã với dự án “Máy hút bụi thông minh”. Năm học lớp 10, Quân và Hiếu tiếp tục đoạt giải khuyến khích dự án “Hệ thống cảnh báo, chống trộm thông minh” tại Cuộc thi Khoa học, kỹ thuật cấp tỉnh. Tiêu biểu, sau nhiều năm đồng hành tìm tòi, sáng tạo nghiên cứu, dự án “Xe lăn tự hành hỗ trợ người mắc bệnh xơ cứng teo cơ một bên trong di chuyển và giao tiếp” của hai em tham dự Cuộc thi Khoa học, kỹ thuật cấp tỉnh và đoạt giải nhì. Trên cơ sở này, Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Quảng Trị đã lựa chọn dự án của hai em tham dự Cuộc thi Nghiên cứu Khoa học, kỹ thuật cấp quốc gia năm 2025 và vinh dự đoạt giải nhất cùng với các dự án khác trên toàn quốc.
Câu chuyện về nhà Vật lý nổi tiếng người Anh Stephen Hawking luôn truyền cảm hứng sáng tạo và ngưỡng mộ cho hai em. Ông bị mắc bệnh xơ cứng teo cơ một bên từ năm 21 tuổi. Sống chung với bệnh tật cho đến cuối đời, Stephen Hawking có nhiều cống hiến vĩ đại cho khoa học. Bệnh xơ cứng teo cơ một bên (Amyotrophic Lateral Sclerosis) gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến các tế bào thần kinh vận động dẫn đến việc mất dần khả năng kiểm soát cơ bắp, khiến người bệnh gặp khó khăn trong di chuyển và giao tiếp. Hình ảnh nhà vật lý nổi tiếng với chiếc xe lăn đã gợi lên cho hai em ý tưởng chế tạo ra xe lăn hiệu quả hơn để hỗ trợ người bệnh. Quân và Hiếu cho biết, trên thế giới và trong nước, một số công trình nghiên cứu xe lăn hỗ trợ bệnh nhân yếu thế đã được triển khai và phát huy khá nhiều tác dụng. Tuy nhiên, các thiết bị này vẫn còn một số hạn chế. Hai em mong muốn nghiên cứu, chế tạo ra xe lăn từ khung có sẵn và bổ sung các tính năng cải tiến vượt trội để hỗ trợ người bệnh trong di chuyển và giao tiếp được tốt hơn.
Ý tưởng nhân văn này của Quân và Hiếu được thầy giáo Lê Công Long của Trường THPT thị xã Quảng Trị hết mình hỗ trợ. Để có được sản phẩm dự thi, các em phải đề ra và hoàn thành các tiêu chí của dự án gồm: Áp dụng thuật toán Gaze Tracking bằng xử lý hình ảnh mô phỏng điểm người bệnh tập trung nhìn trên màn hình với sai số dưới 2 cm. Sử dụng mạch DAC MCP4725 tạo ra tín hiệu điện áp chính xác để giả lập tín hiệu điều khiển joystick và áp dụng thuật toán PID giúp điều khiển xe lăn thủ công di chuyển 8 hướng với các điều kiện trọng tải và ma sát khác nhau. Áp dụng thuật toán SLAM tạo lập bản đồ 2D và các thuật toán điều hướng giúp xe lăn tự động di chuyển đến các điểm mà đồng tử đã chọn trên bản đồ, có thể né vật cản và tìm được đường đi mới. Cải tiến thuật toán lùi thông qua biên va chạm (Collision Boundary) để phù hợp với mô hình động học robot của xe lăn khi di chuyển trong môi trường có phạm vi hẹp. Xây dựng hệ thống hỗ trợ giao tiếp gần và giao tiếp từ xa thông qua ứng dụng Telegram giữa bệnh nhân với người nhà. Hệ thống có thể sử dụng hai ngôn ngữ tiếng Việt và tiếng Anh, ứng dụng phần mềm xử lý ngôn ngữ tự nhiên tạo ra ba câu hoàn chỉnh khác nhau dựa trên các từ đơn rời rạc và ngữ cảnh giao tiếp để bệnh nhân có thể chọn câu văn phù hợp nhằm gia tăng hiệu quả giao tiếp. Xây dựng phần mềm điều khiển bảo đảm sự an toàn, dễ thao tác, và phù hợp nhu cầu sử dụng của bệnh nhân.
Sản phẩm xe lăn hoạt động theo cơ chế đồng tử mắt với kết quả đầu ra là các hoạt động của đồng tử thực hiện các tác vụ như điều khiển xe lăn thủ công, chọn điểm đến trên bản đồ cho công nghệ tự hành, hệ thống giao tiếp. Các tác vụ này được điều khiển thông qua phần mềm dễ thao tác bằng mắt, phù hợp với nhu cầu của người bệnh.
Thầy giáo hướng dẫn đề tài Lê Công Long cùng Giám đốc Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Quảng Trị Lê Thị Hương chia sẻ, trong quá trình thực hiện dự án, Quân và Hiếu có tinh thần làm việc rất say mê, nghiêm túc để cho ra đời sản phẩm mang đậm tính khoa học, có giá trị xã hội và rất nhân văn. Xe lăn của nhóm tác giả đã thành công trong tạo lập bản đồ 2D trong môi trường thực nghiệm, đã có thể tự động di chuyển đến các điểm mong muốn bằng cách sử dụng đồng tử. Hai em đã cải tiến thuật toán lùi, từ đó xe lăn có thể di chuyển linh hoạt hơn trong môi trường có phạm vi chật hẹp, giúp nâng cao tính thực tiễn của đề tài.
Được Bộ Giáo dục và Đào tạo chọn dự án “Xe lăn tự hành hỗ trợ người mắc bệnh xơ cứng teo cơ một bên trong di chuyển và giao tiếp” dự thi ở Mỹ, Quân và Hiếu khiêm tốn chia sẻ, đây là chuyến đi học hỏi ở sân chơi lớn và tiếp tục nuôi dưỡng ước mơ trở thành những nhà nghiên cứu sáng tạo khoa học, kỹ thuật, giúp ích cho xã hội. Thành tích của Quân và Hiếu có được ở các đấu trường ngoài nỗ lực vượt bậc của bản thân, đầu tư của gia đình, là quá trình tuyển chọn, ôn luyện kỹ càng từ công sức của các thầy cô. Các em đã cùng nhau làm rạng danh đất học Quảng Trị.
