Thời gian qua, nhiều giải pháp khoa học công nghệ được ứng dụng trong giáo dục thông minh như: công nghệ thông tin, mô hình hóa, mô phỏng, ... Trên thế giới, ở các nước như Mỹ, Nhật, Hàn Quốc, Thụy Sỹ, … robot thông minh, hình dáng giống người đã được đưa vào dạy ngôn ngữ và ngoại ngữ tại các trường học mẫu giáo và tiểu học. Các nghiên cứu chỉ ra việc ứng dụng robot trong hỗ trợ dạy ngôn ngữ đem lại hiệu quả cao, giúp học sinh phát triển các kỹ năng ngôn ngữ nhanh hơn. Ở nước ta, việc áp dụng các robot thông minh giống người vào dạy học còn hạn chế.

Robot phục vụ thông minh hình dáng giống người, có thể thực hiện một số chức năng như con người là sản phẩm tích hợp của nhiều lĩnh vực kỹ thuật công nghệ cao, bao gồm: cơ khí, điện, điện tử, tự động hóa, xử lý tín hiệu, lập trình nhúng, quản trị cơ sở dữ liệu, trí thông minh nhân tạo, ... Vì vậy, việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo một robot thông minh hình dáng giống người, ứng dụng hỗ trợ dạy tiếng Anh có tính thực tế cao, là một vấn đề khó và có ý nghĩa lớn trong việc làm chủ các kỹ thuật công nghệ, tạo ra một nền tảng về thiết kế, chế tạo, điều khiển và công nghệ thông tin của cuộc cách công nghiệp 4.0.

Tại Việt Nam, việc triển khai các robot trong hỗ trợ giáo dục trẻ em vẫn còn tương đối hạn chế. Để triển khai ứng dụng robot vào hệ thống giáo dục đòi hỏi cần phải thực hiện từng bước tiếp cận phù hợp. Một trong những hướng tiếp cận khả thi và mang lại hiệu ứng tích cực nhất trong giai đoạn hiện nay đó là đưa robot vào hỗ trợ giảng dạy ngoại ngữ cho trẻ em, cụ thể là ngôn ngữ tiếng Anh.

Xuất phát từ thực tiễn trên, Chủ nhiệm đề tài TS. Lê Đình Sơn cùng nhóm nghiên cứu tại Học viện Kỹ thuật Quân sự thực hiện “Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot thông minh hình dáng giống người hỗ trợ dạy tiếng Anh trong trường tiểu học” với các mục tiêu:

 - Làm chủ thiết kế, chế tạo, điều khiển robot thông minh hình dáng giống người trên cơ sở tích hợp các công nghệ tiên tiến: hệ điều hành robot (ROS), cơ điện tử, trí tuệ nhân tạo, hệ thống thông tin, ...

- Thiết kế, chế tạo thành công một robot thông minh hình dáng giống người, hỗ trợ dạy tiếng Anh cấp tiểu học,

- Thử nghiệm hỗ trợ dạy học tại 2 trường tiểu học, - Định hướng, tạo nền tảng về công nghệ và kỹ thuật để phát triển các loại sản phẩm robot thông minh ở các ứng dụng khác nhau.

Robot đã và đang góp phần hỗ trợ hiệu quả trong hệ thống giáo dục với những chức năng phong phú từ khả năng nhận biết con người và môi trường xung quanh đến khả năng phân tích, đánh giá tình huống và cảm xúc của con người. Robot cũng được trang bị khả năng tương tác dựa trên nhiều mô hình khác nhau và đặc biệt quan trọng đó là chúng có một thực thể vật lý. Các robot hình dạng giống người được thiết kế với hình dáng thân thiện giống như con người được bổ sung ngôn ngữ cơ thể và những khả năng tương tác xã hội: đây chính là cơ sở cốt lõi trong tương tác tự nhiên giữa robot và con người.

Thiết kế tổng thể của robot

Robot thông minh hình dáng giống người bao gồm hệ thống cơ khí, hệ thống điều khiển phần cứng, hệ thống cảm biến, hệ thống điều khiển phần mềm, hệ thống các phần mềm giao tiếp, tương tác tự nhiên, phần mềm tri thức của robot trong các lĩnh vực ứng dụng. Robot hình dáng giống người có cấu trúc phần cứng và phần mềm tinh vi, phức tạp hơn nhiều so với các loại robot khác. Kết cấu cơ khí của robot, các thiết bị dẫn động, điều khiển, cảm biến của các bộ phận của robot được bố trí trong không gian hạn chế, dẫn đến mật độ thiết bị rất cao; số bậc dự do của robot lớn, dẫn đến hệ thống điều khiển phải xử lý, điều khiển nhiều động cơ, nhiều cảm biến, nhiều thiết bị cùng một lúc, các hệ thống phần mềm phải đảm bảo tính toán, xử lý khối lượng dữ liệu, thông tin lớn. Mặc dù khối lượng công việc lớn, thời gian thực hiện trong hai năm, nhưng đề tài đã hoàn thành được các nội dung, các dạng sản phẩm đã đăng ký.

Đề tài đã thiết kế, chế tạo thành công một robot có ngoại hình giống người, cao khoảng 127 cm, khối lượng 39,6 kg. Robot bao gồm phần thân trên giống người và phần thân dưới là một mô đun di động. Phần thân trên có tổng cộng 21 bậc tự do, bao gồm một thân trên; hai cánh tay, mỗi cánh tay có 6 bậc tự do; hai bàn tay, mỗi bàn tay có 3 bậc tự do; một đầu có 3 bậc tự do. Mô đun di động có ba bánh xe đa hướng để robot có thể di chuyển tự do trên mặt phằng nằm ngang. Robot được thiết kế có hình dáng giống một cậu bé, đảm bảo khả năng di chuyển, thực hiện các thao tác giống con người. Thiết kế đã tích hợp đầy đủ phần cứng của hệ thống điện, điều khiển, hệ thống cảm biến, truyền thông.

Các module phần mềm điều khiển chuyển động được phát triển chủ yếu trên ROS framework cho phép khả năng tích hợp và quản lý khá linh hoạt mọi nguồn tài nguyên cũng như sự điều chỉnh của các khối chức năng.

Robot có khả năng tương tác với con người thông qua các mô đun xử lý thông minh (nhận dạng khuôn mặt, giọng nói và cử chỉ), cho phép nó phân tích, dự đoán và thực hiện các hành động thân thiện phù hợp với bối cảnh.

Robot Bonbon có thể được coi là một trong những robot hình người thông minh mới được phát triển tại Việt Nam. Robot có thể thực hiện được nhiều nhiệm vụ, nhưng vẫn còn những vấn đề cần được cải thiện trong các nghiên cứu sâu hơn. Một số khối chức năng vẫn đang được phát triển với các giải pháp tốt hơn để kiểm soát các vấn đề nhằm đạt hiệu quả cao hơn.

Đ.T.V (NASTIS) Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 22155/2023) tại Cục Thông tin, Thống kê