Đồ án Thiết kế, thi công thiết bị đeo tay quét vật cản hổ trợ việc sinh hoạt cho người khiếm thị ứng dụng công nghệ Haptic (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Thiết kế, thi công thiết bị đeo tay quét vật cản hổ trợ việc sinh hoạt cho người khiếm thị ứng dụng công nghệ Haptic (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ÐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ, THI CÔNG THIẾT BỊ ĐEO TAY QUÉT VẬT CẢN HỔ TRỢ VIỆC SINH HOẠT CHO NGƯỜI KHIẾM THỊ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ HAPTIC SVTH: NGUYỄN VĂN MINH MSSV:10111165 SVTH:TRẦN QUỐC TRUNG MSSV:10111160 GVHD: T.S NGUYỄN BÁ HẢI SKL003006 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8/ 2014
2. TR ƯỜNG ĐẠ I H ỌC S Ư PH ẠM K Ỹ THUẬT THÀNH PH Ố H Ồ CHÍ MINH KHOA ĐÀO T ẠO CH ẤT L ƯỢNG CAO BỘ MÔN C Ơ ĐIỆN T Ử t&u ĐỒ ÁN T ỐT NGHI ỆP THI ẾT K Ế, THI CÔNG THI ẾT B Ị ĐEO TAY QUÉT VẬT C ẢN H Ỗ TR Ợ VI ỆC SINH HO ẠT CHO NG ƯỜI KHI ẾM TH Ị ỨNG D ỤNG CÔNG NGH Ệ HAPTIC SVTH: Nguy ễn V ăn Minh MSSV: 10111165 SVTH: Tr ần Qu ốc Trung MSSV: 10111160 GVHD: T.s Nguy ễn Bá H ải TP. H ồ Chí Minh, tháng 8 n ăm 2014
3. CỘNG HÒA XÃ H ỘI CH Ủ NGH ĨA VI ỆT NAM Độc L ập – Tự Do – Hạnh Phúc Tp. H ồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014 NHI ỆM V Ụ ĐỒ ÁN T ỐT NGHI ỆP Họ và tên sinh viên: MSSV: Ngành: Lớp: Gi ảng viên h ướng d ẫn: ĐT: Ngày nh ận đề tài: Ngày n ộp đề tài: 1. Tên đề tài: 2. Các s ố li ệu, tài li ệu ban đầu: 3. Nội dung th ực hi ện đề tài: 4. Sản ph ẩm: TR ƯỞNG NGÀNH GI ẢNG VIÊN H ƯỚNG D ẪN
4. CỘNG HÒA XÃ H ỘI CH Ủ NGH ĨA VI ỆT NAM Độc L ập – Tự Do – Hạnh Phúc PHI ẾU NH ẬN XÉT C ỦA GIÁO VIÊN H ƯỚNG D ẪN Họ và tên Sinh viên: MSSV: MSSV: Ngành: Tên đề tài: Họ và tên Giáo viên h ướng d ẫn: NH ẬN XÉT 1. Về n ội dung đề tài và kh ối l ượng công vi ệc: 2. Ưu điểm: 3. Khuy ết điểm: 4. Đề ngh ị cho b ảo v ệ hay không? 5. Đánh giá lo ại: 6. Điểm: ( B ằng ch ữ: ) T.p H ồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014 Giáo viên h ướng d ẫn (Ký tên và ghi rõ h ọ trên)
5. CỘNG HÒA XÃ H ỘI CH Ủ NGH ĨA VI ỆT NAM Độc L ập – Tự Do – Hạnh Phúc PHI ẾU NH ẬN XÉT C ỦA GIÁO VIÊN PH ẢN BI ỆN Họ và tên Sinh viên: MSSV: MSSV: Ngành: Tên đề tài: Họ và tên Giáo viên ph ản bi ện: NH ẬN XÉT 7. Về n ội dung đề tài và kh ối l ượng công vi ệc: 8. Ưu điểm: 9. Khuy ết điểm: 10. Đề ngh ị cho b ảo v ệ hay không? 11. Đánh giá lo ại: 12. Điểm: ( B ằng ch ữ: ) T.p H ồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014 Giáo viên h ướng d ẫn (Ký tên và ghi rõ h ọ trên)
6. LỜI C ẢM ƠN Lu ận v ăn t ốt nghi ệp là c ơ h ội qúy báu để sinh viên nghiên c ứu ứng d ụng ki ến th ức tích l ũy trong quá trình h ọc t ập t ại tr ường. Đó là k ết qu ả c ủa s ự n ỗ l ực không ng ừng c ủa nhóm cùng v ới s ự h ướng d ẫn c ủa th ầy cô, s ự giúp đỡ ủng h ộ c ủa gia đình và bạn bè trong su ốt nh ững n ăm tháng qua. Xin t ỏ lòng c ảm ơn sâu s ắc t ới th ầy h ướng d ẫn Ts.Nguy ễn Bá H ải, ng ười luôn có nh ững góp ý và giúp đỡ thi ết th ực để nhóm th ực hi ện lu ận v ăn này. Cảm ơn tập th ể l ớp C ơ Điện T ử khóa 2010 đã g ắn bó và động viên nhóm trong su ốt th ời gian qua, t ạo điều ki ện cho nhóm hoàn thành t ốt lu ận v ăn. Xin c ảm ơn các th ầy cô trong bộ môn C ơ điện t ử và khoa Đào t ạo ch ất l ượng cao đã góp ý ch ỉ d ẫn nhi ệt tình m ỗi khi nhóm g ặp khó kh ăn. Cu ối cùng, n ếu không có s ự ủng h ộ c ủa gia đình thì lu ận v ăn này đã không th ể hoàn thành. Xin c ảm ơn Ba M ẹ thân yêu. Nhóm sinh viên th ực hi ện
7. TÓM T ẮT ĐỀ TÀI Hi ện nay công ngh ệ Haptic (CNH) được ứng d ụng r ất r ộng rãi trong nhi ều l ĩnh vực nh ư: y h ọc, quân sự, gi ải trí, s ản xu ất, giáo d ục.v.v Trong đó có vi ệc ứng d ụng CNH vào l ĩnh v ực thay th ế ho ặc h ỗ tr ợ các giác quan, b ộ ph ận c ơ th ể c ủa con ng ười(c ụ th ể là ng ười khuy ết t ật). Trong bài báo này, thi ết b ị c ầm tay ứng d ụng CNH được đề xu ất nh ằm m ục đích h ỗ tr ợng ười khi ếm th ị (NKT), có th ể c ảm giác kho ảng cách so v ới nh ững v ật th ểxung quanh trong quá trình di chuy ển, b ằng s ự kéo - đẩy ngón tay thông qua vi ệc k ết n ối v ới b ộ truy ền bánh r ăng- thanh r ăng tác động b ởi độ ng c ơ. Giá tr ị c ảm bi ến được s ửdụng trên thi ết b ị tr ả v ề tín hi ệu kho ảng cách th ực t ế, t ỷ l ệvới bi ến tr ở thanh được k ết n ối tr ực ti ếp vào thanh r ăng để xác đị nh v ị trí ngón tay NKT. Bộ vi điều khi ển đọ c các giá tr ị c ủa c ảm bi ến và bi ến tr ở, s ửdụng thu ật toán điều khi ển để c ấp xung PWM điều khi ển độ ng c ơ. Và cu ối cùng, vi ệc đánh giá s ự hi ệu qu ả c ủa thi ết b ị thông qua quá trình th ực nghi ệm đố i v ới NKT.
8. ABSTRACT Today, Haptic technology was applied popular in many field, including : medical, military, entertaiment, manufacturing, education,v.v and Haptic technology was applied to replace or assistance the senses, parts of the human body (specifically is people with disabilities). In this thesis, the handheld devices was applied by Haptic technology was proposed to assist the blind, that can feel the distance to around objects in moving process, by pull-push the roller on the skin through the connection to mechanism screw – nut was impacted forces by motor. Sensor value was used on device feedback real distance signal, that proportional to variable resistor push was connected to nut, identified the positions of roller on the skin and warning to the blind sense long or near distances objects. Microcontroller reads sensor value and variable resistor push, Algorithm Controller was used to export the PWM pulses, controller the motor. Final, assessing effectiveness device was through practice process with the blind.
9. MỤC L ỤC TRANG BÌA NHI ỆM V Ụ ĐỒ ÁN T ỐT NGHI ỆP NH ẬN XÉT C ỦA GIÁO VIÊN H ƯỚNG D ẪN NH ẬN XÉT C ỦA GIÁO VIÊN PH ẢN BI ỆN LỜI C ẢM ƠN TÓM T ẮT B ẮNG TI ẾNG VI ỆT TÓM T ẮT B ẰNG TI ẾNG ANH MỤC L ỤC DANH M ỤC VI ẾT T ẮT DANH M ỤC CÁC B ẢNG BI ỂU DANH M ỤC CÁC BI ỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH TÀI LI ỆU THAM KH ẢO TRÌNH BÀY TRANG VI ẾT NỘI DUNG CHÍNH DANH SÁCH CÁC TỪ VI ẾT T ẮT DANH M ỤC CÁC B ẢNG BI ỂU DANH M ỤC CÁC HÌNH ẢNH, BI ỂU ĐỒ TÀI LI ỆU THAM KH ẢO
10. TRÌNH BÀY TRANG VI ẾT
11. NỘI DUNG CHÍNH
12. CH ƯƠ NG 1 TỔNG QUAN 1.1.Gi ới thi ệu Tại sao vi ệc h ỗ tr ợ ng ười mù lại quan tr ọng? Theo khái ni ệm c ủa T ổ ch ức Y t ế th ế gi ới: “ Khi ếm th ị hay khi ếm khuy ết v ề ch ức n ăng th ị giác là m ột gi ới h ạn tr ầm tr ọng c ủa ch ức n ăng th ị giác gây ra do m ắc các bệnh m ắc ph ải, di truy ền, b ẩm sinh hay do tr ấn th ươ ng mà không th ể điều tr ị kh ỏi bằng các ph ươ ng pháp điều tr ị khúc x ạ, n ội khoa hay ngo ại khoa.” Theo Ti ến s ĩ Gillian Burrington – nguyên gi ảng viên Khoa Thông tin – Th ư vi ện c ủa Tr ường Đạ i h ọc Bách Khoa Manchester, ng ười đã vi ết và điều hành nhi ều ch ươ ng trình t ập hu ấn v ề công tác qu ản lý trong đó có c ả v ấn đề ng ười khuy ết t ật quan ni ệm r ằng: “Thu ật ng ữ “khi ếm th ị” dùng để mô t ả tình tr ạng th ị l ực không th ể điều ch ỉnh b ằng kính hay ph ẫu thu ật. Nó bao g ồm nh ững ng ười m ắc bệnh th ị l ực ch ỉ còn một ph ần và nh ững ng ười b ị mù hoàn toàn. M ột s ố ng ười khi ếm th ị khó nhìn th ấy nh ững v ật ngay tr ước m ặt nh ưng có th ể nhìn th ấy các v ật trên sàn nhà ho ặc ở hai bên, một s ố khác l ại có th ể nhìn th ấy nh ững v ật ngay tr ước m ắt nh ưng không nhìn th ấy gì ở hai bên. M ột s ố tr ường h ợp b ệnh lý có th ể gây th ị l ực ch ỉ nhìn th ấy l ốm đố m t ừng vùng, m ột s ố b ệnh lý khác ảnh h ưởng t ới s ự nh ận bi ết m ầu s ắc ho ặc kh ả n ăng nh ận bi ết kho ảng cách. C ũng có m ột s ố ng ười r ất khó kh ăn khi g ặp ánh n ắng chói chang và m ột số khác r ất khó kh ăn khi g ặp ánh n ắng sáng y ếu Theo T ừ điển Ti ếng Vi ệt: “ng ười khi ếm th ị là ng ười có khi ếm khuy ết v ề th ị giác, m ất kh ả n ăng nhìn ho ặc ch ỉ nhìn được r ất kém, không rõ ràng” Căn c ứ vào m ức độ khi ếm khuy ết c ủa th ị giác ng ười ta chia t ật th ị giác thành 2 lo ại: mù và nhìn kém. Ng ười mù có 2 m ức độ : + Mù hoàn toàn: th ị l ực b ằng 0 + Mù th ực t ế: th ị l ực còn t ừ 0,05 đế n 0,04 Vis ho ặc th ị tr ường còn nh ỏ h ơn 10 o mắt còn kh ả n ăng phân bi ệt sáng t ối và phân bi ệt đường vi ền v ật th ể. Ng ười nhìn kém có 2 m ức độ :
13. - Nhìn quá kém: th ị l ực còn t ừ 0,05 đế n 0,09 Vis khi có các ph ươ ng ti ện tr ợ giúp tối đa. H ọ g ặp r ất nhi ều khó kh ăn trong vi ệc s ử d ụng m ắt và c ần có s ự quan tâm, giúp đỡ th ường xuyên trong sinh ho ạt h ằng ngày. - Nhìn kém: th ị l ực còn t ừ 0,09 đế n 0,3 Vis khi đã có các ph ươ ng ti ện tr ợ giúp t ối đa nh ưng v ẫn còn g ặp khó kh ăn trong ho ạt độ ng. Nh ững nguyên nhân chính gây nên khuy ết t ật th ị giác là: - Do b ẩm sinh (t ừ trong b ụng m ẹ): Do di truy ền gen, b ố ho ặc m ẹ b ị nhi ễm ch ất độc hóa h ọc, m ẹ b ị cúm lúc mang thai ho ặc b ị tai n ạn gây ch ấn th ươ ng thai nhi. - Hậu qu ả c ủa các b ệnh t ật: Thi ếu vitamin A, đau m ắt h ột, ti ểu đường, HIV/AIDS - Hậu qu ả c ủa tai n ạn: Lao độ ng, giao thông, chi ến tranh, đánh nhau, ch ơi trò ch ơi nguy hi ểm Năm 2011, T ổ ch ức Y t ế th ế gi ới WTO đã công b ố s ố ng ười b ị suy gi ảm th ị l ực trên th ế gi ới là 285 tri ệu ng ười. Trong đó, s ố ng ười có th ị l ực t ừ kém đế n m ức độ v ừa ph ải là 246 tri ệu ng ười và ng ười mù là 39 tri ệu ng ười. Trong t ổng s ố 285 tri ệu này thì có đến 90% ng ười đang sinh s ống ở các qu ốc gia nghèo nh ất th ế gi ới. Vi ệt Nam được xếp vào nhóm các qu ốc gia này. Vào n ăm 2002, theo k ết qu ả điều tra c ủa Vi ện m ắt Trung ươ ng thì có kho ảng 900.000 ng ười khi ếm th ị, h ơn 600.000 ng ười trong s ố đó thu ộc đố i t ượng mù chi ếm 1,2% dân s ố c ả n ước. Vì Vi ệt Nam chưa có các cu ộc điều tra nghiên c ứu nào quy mô và toàn di ện nên các s ố li ệu trên ch ỉ mang tính th ống kê và c ục b ộ. Nh ư chúng ta đã bi ết, m ột ng ười bình th ường ti ếp nh ận thông tin thông qua th ị giác là 80%, thính giác 15%, xúc giác 4%, kh ứu giác và v ị giác 1%. Đôi m ắt là c ơ quan ch ủ yếu giúp cho ta nh ận th ức th ế gi ới bên ngoài. M ắt gi ữ vai trò chính trong vi ệc ph ản ánh th ế gi ới h ữu hình v ới l ượng thông tin kh ổng l ồ, ph ản ánh v ới t ốc độ nhanh và có th ể thu nh ận thông tin t ừ kho ảng cách t ừ gần đến xa. Mắt có thể quan sát không gian r ộng l ớn, v ươ n t ới m ọi đối t ượng l ộ thiên, không cần ti ệm c ận. M ắt giúp ta hi ểu được các di ễn bi ến thay hình đổi d ạng c ủa s ự vật, hi ện tượng.
14. Mắt giúp con ng ười định h ướng b ản thân và điều khi ển các ph ươ ng ti ện khác trong không gian thu ận l ợi h ơn nh ững giác quan khác. Thông qua m ỗi ánh m ắt, ng ười ta có th ể đoán được tâm t ư, nguy ện v ọng, tình c ảm, mong mu ốn, tr ạng thái tâm lý c ủa con ng ười. Có th ể nói r ằng: "con m ắt là c ủa s ổ tâm h ồn", là m ột ph ần c ủa não b ộ được đư a ra ngoài. Do v ậy khi ch ức n ăng th ị giác b ị suy gi ảm hay m ất đi, ng ười khi ếm th ị b ị h ạn ch ế v ề kh ả n ăng di chuy ển, h ọ th ường đi ch ậm, đi l ệch h ướng, va v ấp vào các v ật c ản. Ngoài ra, kh ả n ăng ti ếp nh ận và trao đổi thông tin v ới th ế gi ới bên ngoài s ẽ b ị m ất đi rất nhi ều, m ất đi s ự vui ch ơi, gi ải trí, l ượng ki ến th ức được tích l ũy t ừ m ắt nhìn. ng ười khi ếm th ị còn m ất đi s ự t ự l ập c ủa b ản thân. Trong gia đình, ng ười khi ếm th ị ph ụ thu ộc vào ng ười thân và ngoài xã h ội, h ọ c ần đế n s ự tr ợ giúp c ủa nh ững ng ười khác. C ơ h ội ngh ề nghi ệp c ủa ng ười khi ếm th ị cũng b ị gi ới h ạn, h ọ ch ỉ có th ể làm các công vi ệc đơn gi ản và ít c ần đế n chuyên môn cao để ki ếm s ống cho chính mình và gia đình. Thu nh ập của h ọ th ường th ấp, ph ải ph ụ thu ộc vào gia đình. Hình 1.1: Một bác ng ười khi ếm th ị va ph ải c ột điện Do khó kh ăn khi ti ếp nh ận các thông tin, m ất đi s ự t ư duy tr ừu t ượng nên khi tham gia vào môi tr ường h ọc t ập, h ọ th ường g ặp nh ững tr ở ng ại trong vi ệc h ọc. Thêm
15. nữa là s ự kì th ị c ủa gia đình và xã h ội, ng ười ta th ường ngh ĩ là ng ười khi ếm th ị không thể làm b ất c ứ vi ệc gì, vô d ụng, b ất l ực, vì th ế ít có gia đình cho ng ười khi ếm th ị được tham gia vi ệc h ọc t ập, có nh ững hành vi phân bi ệt đố i x ử v ới h ọ. Theo Bộ Lao độ ng Th ươ ng binh và Xã h ội Vi ệt Nam, trình độ h ọc v ấn c ủa ng ười khuy ết t ật ở Vi ệt Nam r ất th ấp. 41% s ố ng ười khuy ết t ật ch ỉ bi ết đọ c bi ết vi ết; 19,5% h ọc h ết c ấp m ột; 2,75% có trình độ trung h ọc chuyên nghi ệp hay ch ứng ch ỉ h ọc ngh ề và ít h ơn 0.1% có b ằng đại h ọc ho ặc cao đẳng. Nhìn chung, ch ỉ có kho ảng 3% được đào t ạo ngh ề chuyên môn, và ch ỉ h ơn 4% ng ười có vi ệc làm ổn đị nh. Hi ện có h ơn 40% ng ười khuy ết t ật s ống d ưới chu ẩn nghèo (B ộ L ĐTBXH, 2005). Chính nh ững ý ngh ĩ c ủa m ọi ng ười, c ủa xã h ội nên đã m ột ph ần gây ra m ặc c ảm trong NKT, h ọ s ống nội tâm, ít giao ti ếp, khép kín chính mình, ng ại tham gia các ho ạt độ ng c ủa xã h ội. Kém phát tri ển thì c ũng đề u có nh ững ng ười khuy ết t ật và khi ếm th ị. Có th ể tùy theo hoàn c ảnh mà h ọ có nh ững điều ki ện ch ăm sóc t ốt ho ặc khó kh ăn nh ưng th ực t ế, ng ười khuy ết t ật c ũng đã tham gia và công hi ến cho xã h ội b ằng nhi ều cách khác nhau, dù ít hay nhi ều. Nên h ọ đáng được tôn tr ọng và đối x ử bình đẳng. Ng ười khuy ết t ật nói chung và ng ừoi khi ếm th ị nói riêng là m ột trong nh ững đố i tượng r ất c ần s ự quan tâm c ủa xã h ội. Khi ếm thính, khi ếm th ị, là nh ững khi ếm khuy ết, h ạn ch ế trên m ột c ơ th ể ch ứ không phải là toàn b ộ c ủa m ột con ng ười. Hãy giao ti ếp v ới h ọ b ằng ý th ức xem h ọ là m ột ch ủ th ể độ c l ập, đáng được tôn tr ọng ch ứ không ph ải là v ấn đề khuy ết t ật hay không khuy ết t ật. Chính điều này đã kh ẳng đị nh rằng: nh ững v ấn đề liên quan đến ng ười khi ếm th ị mang tính toàn c ầu và gi ải quy ết nó không h ề đơn gi ản. Vì v ậy, để gi ải quy ết được v ấn đề này r ất c ần s ự chung tay góp s ức của toàn xã h ội. 1.2. Ứng d ụng c ủa công ngh ệ haptic Hi ện nay, công ngh ệ Haptic được ứng d ụng r ất r ộng rãi trong các l ĩnh v ực: y học, giáo d ục, quân s ự, gi ải trí v.v Ví d ụ điển hình nh ất th ường được nh ắc đế n là ứng dụng trong chi ếc điện tho ại smart phone, hi ệu ứng “rung độ ng” khi th ực hi ện vi ệc b ấm các phím nh ấn c ảm ứng. Vi ệc rung độ ng này, báo hi ệu cho ng ười s ử d ụng bi ết sau khi hoàn thành nhi ệm v ụ. 1.2.1. Ứng d ụng trong y h ọc 1.2.1.1.Robot, thi ết b ị h ỗ tr ợ quá trình ph ẫu thu ật t ừ xa
16. Năm 1985, Robot IBM Puma 560, th ực hi ện ca ph ẫu thu ật lấy m ột m ẫu mô ra kh ỏi c ơ th ể để ti ến hành ch ẩn đoán b ệnh (sinh thi ết) mở đầ u cho vi ệc ứng d ụng robot vào vi ệc ph ẫu thu ật. Tuy nhiên, IBM Puma 560 b ị t ừ ch ối cho phép s ử d ụng cho m ục đích ph ẫu thu ật ngay sau đó, vì lí do không an toàn. Vi ệc ứng d ụng thi ết b ị ph ản h ồi lực trên các h ệ th ống mô ph ỏng ph ẫu thu ật giúp bác s ĩ có th ể c ảm nh ận được l ực c ắt mỗ trên tay gi ống nh ư l ực th ực t ế t ại các đầ u cánh tay robot. Điều này đồng ngh ĩa v ới vi ệc cảm giác được s ức c ản c ủa d ụng c ụ khi ch ạm vào m ột mô b ất kì và g ần nh ư ngay lập t ức, khi ến h ọ có th ể thao tác d ễ dàng nh ư đang ph ẫu thu ật tr ực ti ếp trên b ệnh nhân. Hệ th ống Robot ph ẫu thu ật Da Vinci, là m ột trong nh ững ứng d ụng thành công của công ngh ệ Haptic vào y h ọc, được phát tri ển vào nh ững n ăm 1990. Thông qua m ột hệ th ống điều khi ển riêng bi ệt, các bác s ĩ ph ẫu thu ật có th ể quan sát được các hình ảnh 3D v ới ch ất l ượng cao HD v ới th ời gian th ực t ừ Camera. H ệ th ống này không nh ững cho phép th ực hi ện các ca ph ẫu thu ật n ội soi mà còn cho phép th ực hi ện các ca ph ẫu thu ật t ừ xa. Hình 1.2: Hệ th ống ph ẫu thu ật Da vinci 1.2.1.2.Thi ết b ị h ỗ tr ợ h ồi ch ức n ăng cho b ệnh nhân độ t qu ỵ, sau ph ẫu thu ật, ch ấn th ươ ng Ph ục h ồi chức n ăng sau ph ẫu thu ật, độ t qu ỵ ho ặc ch ấn th ươ ng đòi h ỏi b ệnh nhân tham gia vào các ho ạt độ ng tích c ực. Tuy nhiên, các chuyên gia v ật lý tr ị liêu đều th ừa nh ận, vi ệc m ột b ệnh nhân tham gia m ột ch ươ ng trình v ật lý tr ị li ệu là khó kh ăn.Các ch ươ ng trình v ật lý tr ị li ệu đề u là nh ững chuy ển độ ng được l ặp đi, l ặp l ại. Vì th ế, có nhi ều nghiên c ứu v ề các thi ết b ị h ỗ tr ợ, giúp các b ệnh nhân h ồi ph ục ch ức n ăng, nh ư
17. ch ơi game, th ực t ại ảo, robot v.v Các thi ết b ị được s ử dụng nh ằm l ấy l ại c ảm giác cho b ệnh nhân b ằng vi ệc hỗ tr ợ tác động l ực, rung độ ng, nhi ệt độ v.v lên b ộ ph ận b ị th ươ ng và k ết h ợp v ới môi tr ường th ực t ại ảo. Ngoài ra, thông qua quá trình tác động, thi ết b ị có th ể phân tích ảnh h ưởng c ủa nó đế n b ệnh nhân, từ đó có th ể k ết h ợp v ới các ph ươ ng pháp điều tr ị khác. Một nghiên c ứu được đă ng trên t ạp chí Physical Therapy, tác gi ả cho r ằng vi ệc kết h ợp gi ữa th ực t ế ảo và các ch ươ ng trình h ồi h ồi ph ục ch ức n ăng tim giúp đẩ y nhanh ti ến độ h ồi ph ục tim m ạch cho các b ệnh nhân. Thi ết b ị h ồi ph ục ch ức n ăng th ực t ại ảo, bao g ồm 2 b ộ ph ận: màn hình t ươ ng tác và thi ết b ị ph ản h ồi l ực. Các b ệnh nhân có th ể sử d ụng các thi ết b ị này, nh ư m ột máy ch ơi game 3D, th ực hi ện các bài t ập v ận độ ng có s ẵn v.v Ví d ụ vi ệc h ồi ph ục ch ức năng ở m ột b ệnh nhân b ị li ệt tay trái (Hình ), khi đó, thi ết b ị ph ản h ồi l ực được g ắn v ới tay trái c ủa h ọ, m ột màn hình th ực t ại ảo cho bi ết thông tin c ần th ực hi ện. Hình 1.3: Thi ết b ị ph ục h ồi ch ức n ăng tay th ực t ế ảo 1.2.1.3 .Thi ết b ị h ỗ tr ợ ng ười khi ếm th ị Haptic có th ể đóng vai trò quan tr ọng trong vi ệc c ải thi ện ch ất l ượng cuộc s ống của nh ững ng ười khi ếm th ị ho ặc th ị giác y ếu, vi ệc s ử d ụng haptic giúp nâng cao nh ận
18. th ức ng ười mù ho ặc ng ười khi ếm th ị trong các công vi ệc nh ư h ọc t ập đánh máy, đọ c sách.Trong thập k ỷ qua đã có nhi ều nghiên c ứu được th ực hi ện để xây d ựng h ệ th ống và ứng d ụng riêng bi ệt dành cho ng ười mù. Ví d ụ nh ư s ản ph ẩm Haptic Reader, là m ột sản ph ẩm c ải thi ện vi ệc đọ c sách dành cho ng ười khi ếm th ị b ằng cách chuy ển đổ i các kí t ự trong các trang sách thành kí t ự ch ữ n ổi, ngoài ra thi ết b ị c ũng có ch ức n ăng phát âm thanh đọc dành cho nh ững ng ười không bi ết đọ c ch ữ n ổi. Ngoài ra, còn nhi ều s ản ph ẩm khác ứng d ụng công ngh ệ Haptic dành cho ng ười khi ếm th ị nh ư các g ậy thông minh, thi ết b ị phân bi ệt màu s ắc, b ản đồ dành cho ng ười khi ếm th ị v.v Hình 1.4: Haptic Reader 1.2.2. Ứng d ụng trong quân s ự Một trong nh ững ứng d ụng c ủa Hapti trong quân s ự là nh ững h ệ th ống h ỗ tr ợ hướng cho binh s ĩ trong quá trình di chuy ển ở các khu v ực h ạn ch ế t ầm nhìn, được điều khi ển thông qua h ệ th ống giám sát t ừ xa. Quân đội m ĩ đã th ử nghi ệm m ột lo ại đai Haptic có th ể giúp binh s ĩ đị nh v ị đị nh h ướng được trong s ươ ng mù, b ằng vi ệc rung động. Ngoài ra, công ngh ệ Haptic còn được ứng d ụng để hu ấn luy ện và mô ph ỏng quân sự Trong các môi tr ường làm vi ệc khó kh ăn, nguy hi ểm, Haptic còn được ứng d ụng trên các thi ết b ị điều khi ển t ừ xa, s ử d ụng m ột thi ết b ị ch ủ (Master device) có giao di ện Haptic điều khi ển thi ết b ị t ớ (Slave device), là c ơ c ấu, thi ết b ị th ực thi, có th ể là mobie robot, cánh tay robot v.v Ng ười v ận hành thi ết b ị có th ể ở n ơi r ất xa so v ới thi ết b ị th ực thi.
19. Hình 1.5: Đai haptic cho binh s ĩ m ỹ 1.2.3. Ứng d ụng trong gi ải trí Vi ệc ứng d ụng công ngh ệ Haptic vào ngành gi ải trí phát tri ển t ừ r ất s ớm, thông qua các tay game trong các trò ch ơi điện t ử, vi ệc c ảm giác “rung” t ừ tay game khi ng ười ch ơi tác động vào v ật th ể ho ặc b ị tác độ ng trong môi tr ường ảo, tạo c ảm giác th ật h ơn khi ch ơi. Tr ường đạ i h ọc MIT, đã thi ết k ế ra m ột trò ch ơi, trong đó ng ười ch ơi có nhi ệm v ụ lái phi c ơ chi ến đấ u, các rung động được t ạo ra m ỗi khi ng ười ch ơi b ị k ẻ thù t ấn công ho ặc th ực hi ện vi ệc t ấn công. Hi ện nay, công ngh ệ Haptic được ứng d ụng vào l ĩnh v ực gi ải trí r ất đa d ạng. Bằng vi ệc k ết h ợp v ới ph ần m ềm đồ h ọa cao trên máy tính t ạo ra các phươ ng tiên giải trí c ảm giác gi ống nh ư th ật. Từ công ngh ệ phim 4D đế n các trò ch ơi th ực t ại ảo v.v Ng ười xem phim 4D được ng ồi trên m ột cái gh ế, có th ể chuy ển độ ng theo ba tr ục (và có th ể quay theo ba tr ục) khác nhau. Khi ng ười xem đeo m ột cái kính 3D và quan sát màn hình chi ếu phim thì sẽ có nh ững tr ải nghi ệm chuy ển độ ng m ạnh m ẽ. Ví d ụ khi ng ười xem được gi ả đị nh ng ồi trên m ột đoàn tàu để du l ịch ở m ột khu v ực r ừng núi, thì họ s ẽ tr ải nghi ệm được c ảm giác sóc, c ảm giác leo d ốc hay xu ống d ốc, c ảm giác phanh của đoàn tàu,
20. Hình 1.6: Thi ết b ị Haptic trong m ột trò ch ơi b ắn súng 1.2.4. Ứng d ụng trong giáo d ục Thi ết b ị Haptic k ết h ợp v ới công ngh ệ th ực t ại ảo t ạo nên nh ững h ệ th ống đào tạo giúp th ực hành các h ệ th ống lái xe oto, lái máy bay, tàu v ũ tr ụ, v ận hành các thi ết b ị trong công nghi ệp v.v Trong h ệ th ống th ực hành lái máy xúc, m ột cabin được xây d ựng v ới các tay lái, phanh và m ột s ố nút điều khi ển, chúng có th ể giao ti ếp v ới máy tính. Trong khi đó, công ngh ệ th ực t ế ảo được ứng d ụng để xây dựng mô h ỉnh c ủa máy xúc và môi tr ường làm vi ệc. Nh ư v ậy ng ười v ận hành có th ể s ử d ụng cabin này để điều khi ển máy xúc mô hình trên máy tính. Vi ệc th ực hành này s ẽ giúp cho các h ọc viên làm quen v ới cách v ận hành máy xúc tr ước khi thao tác trên môi tr ường th ực t ế.
21. Hinh 1.7: Th ực hành lái xe v ới h ệ th ống Haptic 1.2.5. Ứng d ụng trong công nghi ệp Trong môi tr ường nghi ệp, nh ất là các ngành hóa ch ất, các lò ph ản ứng h ạt nhân v.v T ồn t ại nh ững tác nhân độ c h ại, gây nguy hi ểm cho con ng ười. Do đó, vi ệc ứng dụng các c ỗ máy, robot có kh ả n ăng điều khi ển t ừ xa là r ất c ần thi ết. Thi ết b ị Haptic ch ủ s ẽ cung c ấp v ị trí điều khi ển robot (thi ết b ị t ớ) ho ạt độ ng, đồ ng th ời c ũng cung c ấp cả thông tin v ề l ực ti ếp xúc.