Robot chữa cháy của học sinh Cần Thơ
Trong 6 tháng đầu năm 2020, cả nước đã xảy ra gần 1.500 vụ cháy, gây thiệt hại nặng về tài sản, tính mạng. Lực lượng làm công tác chữa cháy cũng đối mặt với nhiều hiểm nguy. Làm sao để lực lượng chữa cháy an toàn khi làm nhiệm vụ và hiệu quả chữa cháy tốt nhất là vấn đề mà nhiều người trăn trở. Nhóm học sinh của Trường THPT Phan Văn Trị (huyện Phong Điền) đã tìm ra câu trả lời bằng giải pháp “Robot chữa cháy”.
Thầy Nguyễn Phúc Thịnh và các học sinh bên robot chữa cháy.
Robot chữa cháy ra đời từ giải pháp “Thiết kế, điều khiển robot hỗ trợ chữa cháy”, vừa đoạt giải Nhất Cuộc thi Sáng tạo thanh thiếu niên, nhi đồng TP Cần Thơ lần thứ 9, năm 2019-2020. Nhóm tác giả của giải pháp gồm: Liêu Vinh Khôi, lớp 12A4; Tống Quốc Hảo, lớp 12A4 và Phan Xuân Ái, lớp 11A6, Trường THPT Phan Văn Trị. Em Tống Quốc Hảo cho biết, qua xem tin tức từ báo đài, các em bị “ám ảnh” bởi những vụ cháy và hậu quả mà nó mang lại. Có lần, hình ảnh người lính cứu hỏa nhễ nhại mồ hôi, vương đầy khói bụi, ngồi ăn vội ổ bánh mì để tiếp tục cùng đồng đội làm nhiệm vụ, khiến các em thán phục nhưng cũng trăn trở rằng, làm gì để giúp các anh. Vậy là nhóm nghĩ ra làm robot chữa cháy để thay nhiệm vụ người lính cứu hỏa trong những trường hợp nguy hiểm.
Ðể hiện thực hóa ý tưởng này, nhóm đã thiết kế mô hình robot, thử nghiệm, cải tiến và hiện được nâng cấp đến phiên bản thứ 5 theo hướng ngày càng hiện đại, đa dạng công năng hơn. Robot chữa cháy gồm “phần cứng” và “phần mềm”. Khung robot là sự kết hợp giữa kết cấu bánh xe sau gồm 3 bánh liên hoàn và bánh xe trước với xích, hoạt động giống như bánh xe tăng. Chính nhờ thiết kế này mà robot có thể di chuyển dễ dàng trên mọi địa hình, kể cả leo cầu thang. Em Liêu Vinh Khôi giải thích thêm: Với thiết kế này, tòa nhà cao khoảng 5 tầng thì robot chữa cháy có thể di chuyển từ mặt đất đến tầng thượng trong thời gian khoảng 5-7 phút, tùy độ khó địa hình.
Cánh tay robot có thể quay 360o với 3 bậc tự do linh hoạt, tiếp cận được mọi vị trí trong không gian. Ðiều này giúp cánh tay robot có thể đưa nước chữa cháy đến mọi nơi khi cần. Cánh tay robot còn được kết hợp với các xi-lanh chịu được lực lên đến 4.000 newton, giúp cánh tay giữ được những ống nước có công suất rất lớn, chịu được trong một khoảng thời gian dài. Công năng này rất tiện ích vì với người lính cứu hỏa, cần 1 người, thậm chí vài người, để giữ vòi nước điều khiển chữa cháy và thời gian không thể lâu vì rất mỏi. Trên cánh tay robot được lắp vòi rồng chữa các đám cháy lớn, vòi phun khí CO2 chữa các đám cháy cục bộ, đèn trợ sáng, vòi phun sương làm mát bảo vệ thiết bị. Ðặc biệt, với camera quan sát không gian xung quanh, người điều khiển có thể đứng xa vài trăm mét, thậm chí cả cây số vẫn theo dõi được diễn biến vụ cháy qua màn hình và điều khiển vòi nước đến những nơi cần chữa cháy.
Với “phần mềm”, robot chữa cháy được vận hành bằng các lưu đồ thuật toán: thuật toán cho tay cầm điều khiển; thuật toán cho các chức năng robot; thuật toán di chuyển; thuật toán điều khiển cánh tay robot. Các thành viên nhóm cũng cho biết, việc vẽ lưu đồ thuật toán được thực hiện song song với việc viết mã code và thử liên tục với “phần cứng” để đảm bảo đến khi tương thích.
Trình bày thêm về công năng của robot đặc biệt này, em Liêu Vinh Khôi, đồng tác giả giải pháp, cho biết thêm: Ngoài xoay được 360o, cánh tay robot còn có ưu điểm nữa là các khớp cánh tay nâng, hạ được một cách linh hoạt giúp điều khiển hướng phun hợp lý. Chiều cao vươn lên tối đa của robot là 1,8m. Hệ thống trợ sáng để tăng tầm nhìn trong điều kiện thiếu sáng, khói, bụi. Robot có khả năng chịu được sức nước mạnh và tia nước phun được xa và cao với khoảng cách phun lên đến 45m.
Robot chữa cháy có chi phí thiết kế không lớn nhưng nhiều tính năng và tính khả thi cao. Em Phan Xuân Ái, đồng tác giả giải pháp, nói: “Giải pháp này không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế mà quan trọng là giúp giảm thiểu tối đa thiệt hại về người và tài sản trong mỗi vụ cháy khi mà công tác chữa cháy được thực hiện hiệu quả”.
Thạc sĩ Nguyễn Phúc Thịnh, giáo viên hướng dẫn, thông tin: Nhóm đang nâng cấp robot chữa cháy lên phiên bản 5, với những hướng phát triển như nâng cấp tăng công suất tải, tối ưu hóa thuật toán điều khiển, chống nhiễu cho hệ thống điều khiển, tăng khả năng bảo mật, hiển thị dung lượng ắc-quy và cảnh báo, gắn cảm biến phát hiện người và âm thanh bất thường, hỗ trợ cứu nạn. Ðặc biệt, nhóm đang xây dựng mạng lưới điều khiển hiệp đồng giữa các con robot chữa cháy để chúng có thể “hiệp đồng tác chiến” trong cùng một vụ cháy, mang lại hiệu quả cao hơn.
* * *
Những năm qua, Trường THPT Phan Văn Trị nổi bật với phong trào nghiên cứu, sáng tạo khoa học kỹ thuật trong học đường. Năm 2019, hai học sinh của trường là Nguyễn Quốc Thông và Nguyễn Hoàng Hồng Ngọc đã đoạt giải Ðặc biệt Cuộc thi Sáng tạo Thanh thiếu niên nhi đồng toàn quốc lần thứ 15, năm 2018-2019 với giải pháp “Xe lăn tiện ích”.
