Nghiên cứu này được thực hiện trên cơ sở khảo sát tình hình và nhu cầu của người Việt Nam trong việc điều trị và chữa các bệnh về lưng. Đề tài tập trung vào việc xây dựng chu trình xoa bóp trị liệu hoàn chỉnh cho người chữa bệnh. Nghiên cứu thiết kế và chế tạo phần cơ khí của robot phù hợp với các kỹ thuật trong massage.
Trang 1Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO ROBOT XOA BÓP (MASSAGE)
DỰA TRÊN NỀN TẢNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO
Trương Công Toại*, Lương Hữu Thành Nam, Nguyễn Đào Xuân Hải, Nguyễn Trần Thanh Phong
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh
*Tác giả liên lạc: truongcongtoai110196@gmail.com
TÓM TẮT
Nghiên cứu này được thực hiện trên cơ sở khảo sát tình hình và nhu cầu của người Việt Nam trong việc điều trị và chữa các bệnh về lưng Đề tài tập trung vào việc xây dựng chu trình xoa bóp trị liệu hoàn chỉnh cho người chữa bệnh Nghiên cứu thiết kế và chế tạo phần cơ khí của robot phù hợp với các kỹ thuật trong massage Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình massage, dữ liêu đầu vào cần thiết đề cho ra kết quả đúng nhất dựa trên nền tảng trí tuệ thông minh nhân tạo và mạng thần kinh noron Xây dựng thuật tóa n và điều khiển cánh tay robot chuyển động theo quĩ đạo và bám sát theo lưng người Sau quá trình xoa bóp, toàn bộ dữ liệu sẽ được lưu vào hệ thống cũng như là chuyển đến app
để cho người dùng có thể thuận tiện trong việc theo dõi tình trạnh bệnh và có lời khuyên tốt nhất từ bác sĩ
Từ khóa: Xoa bóp, trí tuệ nhân tạo
RESEARCH DESIGN AND MANUFACTURING MASSAGE ROBOT
BASED ON ARTIFICIAL INTELLIGENCE Truong Cong Toai*, Luong Huu Thanh Nam, Nguyen Dao Xuan Hai, Nguyen Tran Thanh Phong
Ho Chi Minh City University of Technology and Education
*Corresponding Author: truongcongtoai110196@gmail.com
ABSTRACT
Over thousands of years, many Eastern countries such as China, Japan or Viet Nam developed the traditional medicine which can cure pain and illness without causing side-effect One of popular traditional cure method is massage based on human points This research was conducted on the basis of the situation and needs of the Vietnamese people in the treatment of the human back We focused
on the development of a complete therapeutic massage cycle for healers Research and design mechanical parts of robots in accordance with techniques
in massage Identify the factors that affect the massage process, the input data needed to produce the best result based on artificial intelligence and the neural network Massage Bot build algorithms and control the robot arm moving in the orbit and sticking to the back After the massage process is complete, all data will
be saved to the system as well as transferred to the app so that the user can conveniently monitor the disease and get the best advice from the doctor.Massage robot is also a partner of human being in the near future It can make massage operation be automatic, fast and precise Moreover, it also inherits the artificial intelligence with can be used to diagnose, analyze and process optimally
Keywords: Massage, artificial intelligence
Trang 2Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
TỔNG QUAN
Hiện nay, theo thống kê số liệu từ Tổng
cục Thống kê và WHO có 69,3% dân
số Việt Nam trong độ tuổi lao động từ
15 đến 64 tuổi, trong đó 90% bệnh
nhân bị đau lưng do thói quen làm việc
không tốt; 6.5% dân số bị mắc các
bệnh về cột sống và 75% trong số đó là
người bị mắc các bệnh liên quan đến
lưng Nhưng hiện nay gần 98% các cơ
sở điều trị đều bị quá tải không thể đáp ứng được nhu cầu thực tế cũng như phần lớn bệnh nhân cảm thấy không thoải mái khi chuyên viên massage chạm vào cơ thể lúc điều trị Chính vì thế chế tạo một robot xoa bóp ứng dụng vào điều trị y học cổ truyền là một điều cấp thiết ở thời điểm này
Hình 1 Biểu đồ thể hiện độ tuổi đi vật lý trị liệu tại Việt Nam
Xoa bóp bấm huyệt là một hình thức
tác động vật lý trực tiếp vào da thịt
nhằm làm cho cơ thể thoải mái hay
thay đổi về thần kinh, thể dịch, nội tiết
để chữa bệnh Do tính chất công việc
nặng nhọc, căng thẳng hay ít vận động
của phần lớn lao động Việt Nam nên
dẫn đến nhu cầu massage trị liệu là rất
cao Việc áp dụng tự động hóa và trí
tuệ nhân tạo vào việc chăm sóc sức
khỏe con người là hết sức cần thiết
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
Đối tượng
Đối tượng chính mà đề tài hướng đến
đó là những người có nhu cầu về vật lý
trị liệu vùng lưng và được bác sĩ chỉ
định, chuyên trị các bệnh về vùng lưng
như: cột sống, bả vai, viêm cơ, theo
phương pháp và phác đồ cụ thể của y
học cổ truyền Việt Nam Công việc
massage thực hiện chính là trên lưng
người, không triển khai ở phần mông
và cổ cũng như 2 bên tay người
Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện đề tài này, phương pháp
sử dụng cho nghiên cứu này chủ yếu là kết hợp giữa nghiên cứu giữa lý thuyết với thực nghiệm Về nghiên cứu lý thuyết, tham khảo các tài liệu có liên quan đến quá trình xoa bóp bấm huyệt theo y học cổ truyền Việt Nam, các tài liệu và thông tin về việc nghiên cứu ứng dụng robot vào các hoạt động công nghiệp và dịch vụ Hơn nữa, nhóm còn
sử dụng các kiến thức về trí tuệ nhân tạo (AI), máy học (Machine Learning),
xử lý ảnh (Image Processing), Vạn vật kết nối (iOT), để thực hiện đề tài này Ngoài ra, nhóm còn tiến hành đánh giá thực nghiệm, sau khi hoàn thành xong việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo để có được những nhận xét và đánh giá những gì đã đạt được và chưa đạt được so với mục tiêu nhiệm vụ đã đặt ra từ lúc ban đầu của đề tài Cùng với các kiến thức đa ngành, để thực
27%
20%
43%
10% Độ tuổi
15 - 25 tuổi
Trang 3Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học hiện đề tài cần sự hỗ trợ vô cùng đắc
lực của công cụ máy tính để tính tóa n,
thiết kế, mô phỏng và xây dựng mô
hình thực nghiệm
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Kết quả
Sử dụng phần mềm để mô hình hóa
trước khi tiến hành chế tạo hệ thống
robot massage Với hệ thống 2 cánh tay
nhằm triển khai thực thi hoạt động
massage với toàn bộ lưng của người
bệnh, ngoài ra với hệ thống này nhằm
tối ưu không gian hoạt động cũng như
kích thước của robot phù hợp với
người trị bệnh
Người thực hiện liệu pháp xoa bóp
massage sẽ cởi áo, nằm sấp trên giường
massage để hệ thống thị giác máy lấy
hình ảnh cơ thể người bao gồm: Kích
thước chiều dài chiều rộng của lưng,
trường tọa độ của tất cả các điểm trên
lưng Đồng thời, dựa trên dữ liệu của
người massage cung cấp về độ tuổi,
giới tính mà hệ thống sẽ xác lập gia trị
lực tác động của đầu massage lên cơ
thể người theo từng vùng xác định
Thông tin và phác đồ điều trị của bệnh
nhân sẽ được đưa vào phần mêm quản
lý của bác sĩ và app trên điện thoại của
người dùng để thuận tiện trong việc
theo dõi tình trạng bệnh cũng như là
phác đồ điều trị của từng loại bệnh
Thảo luận
Trong y học cổ truyền Việt Nam thì
quá trình massage trị liệu xoa bóp đang
được triển khai và áp dụng rất rộng rãi,
nhu cầu các kỹ thuật viên massage
được đào tạo và huấn luyện ngày càng
nhiều Hiện nay, các hoạt động
massage đang có nhiều tai tiếng, vì
những hoạt động ngoài hoạt động
chăm sóc sức khỏe Ngoài ra, việc
massage còn phải đảm bảo an toàn,
hiệu quả, tránh lây nhiễm bệnh Vì lý
do này, một hệ thống robot massage đã
được nghiên cứu, thiết kế và chế tạo
Hệ thống robot massage này dựa trên các kỹ thuật massage cơ bản của y học
cổ truyền Việt Nam Hệ thống gồm 2 cánh tay robot massage cùng với hệ thống xác định vị trí điểm huyệt, tạo quỹ đạo massage và tiên đóa n lực tác động dựa trên ngưỡng chịu đựng đau của bệnh nhân bằng trí tuệ nhân tạo AI
Cụ thể là mạng thần kinh nhân tạo, logic mờ, máy học và xử lý ảnh Các ngưỡng đau dựa trên giới tính, lứa tuổi, kích thước lưng, chiều dày lưng để tìm
ra trường dữ liệu massage này Quá trình massage bằng robot theo y học cổ truyền Việt Nam đang được thử nghiệm với kết quả khá tốt Với quá trình massage cho người của robot này chỉ cần cung cấp chương trình hoạt động cho robot mà không cần đòi hỏi
kỹ thuật viên là người có nhiều kinh nghiệm và kỹ năng Do đó, đây là hiệu quả khi sử dụng tự động hóa vào trong quá trình chăm sóc sức khỏe con người
và giảm sức lao động của người kỹ thuật viên, vì hệ thống robot massage này được sử dụng nhằm bắt chước hoạt động con người với các tham số điều khiển riêng biệt và nâng cao quá trình điều khiển an toàn
Để áp dụng đề này này vào thực tế, cần phải tiến hành triển khai thực nghiệm, điều chỉnh lại các thông số nhằm đáp ứng yêu cầu về xoa bóp massage với nhiều độ tuổi và giới tính phù hợp Cần nới rộng ra cơ sở tập mẫu nhằm tạo cơ
sở dữ liệu lớn hơn cho việc huấn luyện nhằm tìm ra các thông số đáp ứng cho quá trình này đạt hiệu quả cao
KẾT LUẬN
Nhóm nghiên cứu đã tiên phong trong việc thực hiện và áp dụng khoa học kỹ thuật hiện đại vào việc chăm sóc sức khỏe Cụ thể là ứng dụng kiến thức về
tự động hóa vào y học cổ truyền Việt Nam, thiết kế và chế tạo thành công sản phẩm hoàn chỉnh robot massage,
Trang 4Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học ứng dụng các kiến thức nền tảng trí tuệ
nhân tạo (AI), máy học (Machine
Learning), xử lý ảnh (Image
Processing), trong việc phán đóa n,
nhận diện các điểm huyệt trên lưng,
đưa ra phác đồ điều trị, cập nhật và chuyển thông tin của người bệnh đến từng thiết bị di động, thực nghiệm thiết bị trên người thật và nhận các phản hồi từ người sử dụng
TÀI LIỆU THAM KHẢO
CHRISTOPHER A MOYER, JAMES ROUNDS, AND JAMES W HANNUM
A Meta-Analysis of Massage Therapy Research, Psychological Bulletin
Vol 130, No 1, pp.3–18, 2004
REN C LUO, CHIEN-WEI HSU, AND SHEN-YU CHEN
Electroencephalogram Signal Analysis as Basis for Effective Evaluation of Robotic Therapeutic Massage 2016 IEEE/RSJ International Conference
on Intelligent Robots and Systems (IROS), 2016, Korea
YOSHIKIYO YAMASAKI, SHINICHIRO FUJIMOTO Patent USA 5247925A:
Chair for office work with vibration structure