Bại não là dạng khuyết tật vận động nặng nề nhất, chiếm 31,7% tổng số trẻ khuyết tật tại Việt Nam 1. Bại não ảnh hưởng đến vận động tinh và trương lực cơ của bàn tay, gây nhiều hạn chế vận động trong cuộc sống hằng ngày 2. Theo khuyến cáo, phục hồi chức năng (PHCN) cho trẻ bại não phải được tiến hành sớm ngay sau khi chẩn đoán 2. Tuy nhiên, PHCN chi trên hiện nay tại các bệnh viện thiếu đi sự đa dạng trong trò chơi cho các bé dẫn đến nhàm chán và giảm hiệu quả phục hồi 3. Do vậy, nhóm hướng đến xây dựng bộ công cụ tương tác và trò chơi nhằm kích thích sự hứng thú của trẻ trong PHCN, giúp trẻ tập luyện tích cực và duy trì trong thời gian dài. Giải pháp xây dựng hướng đến ba bài tập: (1) di chuyển đồ chơi trong không gian; (2) dùng bàn tay ấn đồ chơi và (3) đập gõ lên 1 mặt phẳng. Các cảm biến khác nhau bao gồm: cảm biến IMU 9 bậc tự do (DOF), cảm biến chạm điện dung và cảm biến lực được gắn trên các vật tượng tác để nhận biết các vận động của trẻ trong ba bài tập trên. Các vật cũng được thiết kế với kích thước vừa vặn và trang trí phù hợp với trẻ nhỏ, sử dụng công nghệ kết nối không dây với các trò chơi 2D được đa dạng hóa theo nhiều chủ đề với các nhân vật thường được trẻ yêu thích. Liệu trình phục hồi chức năng sử dụng thiết bị cũng được xây dựng đã và đang thử nghiệm trên tổng cộng 12 trẻ bại não (phiên bản trước: 4, phiên bản hiện tại: 8) tại bệnh viện Sản Nhi Quảng Ninh, tuổi từ 25, được lượng giá cơ lực chi trên trước tập mức 23, và được tập 2030 phútngày. Qua một thời gian nghiên cứu, nhóm đã chế tạo thành công bộ thiết bị gồm 3 dụng cụ tương tác và 3 chủ đề trò chơi, là thành quả kết hợp của nhiều lĩnh vực công nghệ gồm điện tử, viễn thông, lập trình, cơ khí, kỹ thuật y sinh và đồ họa. Kết quả thử nghiệm tại bệnh viện cho đến nay cho thấy (1) thiết bị đã và đang hoạt động hiệu quả và đáng tin cậy tại phòng tập PHCN và (2) thiết bị kích thích sự hứng thú ở trẻ, giúp trẻ chủ động tham gia vào các bài tập phục hồi. Trong tương lai, hệ thống sẽ tiếp tục mở rộng thử nghiệm và hướng tới trở thành thiết bị tại nhà, hỗ trợ phụ huynh tập luyện PHCN cho trẻ
Trang 1Xây dựng bộ thiết bị tương tác không dây và mô hình trò chơi 2D hỗ trợ phục hồi chức năng sớm
chi trên cho trẻ bại não từ 2-5 tuổi
Chu Minh Phượng- ĐTVT 05- K62
Nguyễn Xuân Trường- ĐTVT 04- K62
Đặng Văn Trường- ĐTVT 05- K62
Đoàn Ngọc Sơn- CTTT ĐT01- K65
TS.Nguyễn Minh Đức – Bộ môn Công nghệ điện tử
và Kỹ thuật y sinh
Tóm tắt - Bại não là dạng khuyết tật vận động nặng nề nhất,
chiếm 31,7% tổng số trẻ khuyết tật tại Việt Nam [1] Bại não ảnh
hưởng đến vận động tinh và trương lực cơ của bàn tay, gây nhiều
hạn chế vận động trong cuộc sống hằng ngày [2] Theo khuyến
cáo, phục hồi chức năng (PHCN) cho trẻ bại não phải được tiến
hành sớm ngay sau khi chẩn đoán [2] Tuy nhiên, PHCN chi trên
hiện nay tại các bệnh viện thiếu đi sự đa dạng trong trò chơi cho
các bé dẫn đến nhàm chán và giảm hiệu quả phục hồi [3] Do vậy,
nhóm hướng đến xây dựng bộ công cụ tương tác và trò chơi nhằm
kích thích sự hứng thú của trẻ trong PHCN, giúp trẻ tập luyện
tích cực và duy trì trong thời gian dài Giải pháp xây dựng hướng
đến ba bài tập: (1) di chuyển đồ chơi trong không gian; (2) dùng
bàn tay ấn đồ chơi và (3) đập/ gõ lên 1 mặt phẳng Các cảm biến
khác nhau bao gồm: cảm biến IMU 9 bậc tự do (DOF), cảm biến
chạm điện dung và cảm biến lực được gắn trên các vật tượng tác
để nhận biết các vận động của trẻ trong ba bài tập trên Các vật
cũng được thiết kế với kích thước vừa vặn và trang trí phù hợp
với trẻ nhỏ, sử dụng công nghệ kết nối không dây với các trò chơi
2D được đa dạng hóa theo nhiều chủ đề với các nhân vật thường
được trẻ yêu thích Liệu trình phục hồi chức năng sử dụng thiết bị
cũng được xây dựng đã và đang thử nghiệm trên tổng cộng 12 trẻ
bại não (phiên bản trước: 4, phiên bản hiện tại: 8) tại bệnh viện
Sản Nhi Quảng Ninh, tuổi từ 2-5, được lượng giá cơ lực chi trên
trước tập mức 2-3, và được tập 20-30 phút/ngày Qua một thời
gian nghiên cứu, nhóm đã chế tạo thành công bộ thiết bị gồm 3
dụng cụ tương tác và 3 chủ đề trò chơi, là thành quả kết hợp của
nhiều lĩnh vực công nghệ gồm điện tử, viễn thông, lập trình, cơ
khí, kỹ thuật y sinh và đồ họa Kết quả thử nghiệm tại bệnh viện
cho đến nay cho thấy (1) thiết bị đã và đang hoạt động hiệu quả và
đáng tin cậy tại phòng tập PHCN và (2) thiết bị kích thích sự hứng
thú ở trẻ, giúp trẻ chủ động tham gia vào các bài tập phục hồi
Trong tương lai, hệ thống sẽ tiếp tục mở rộng thử nghiệm và
hướng tới trở thành thiết bị tại nhà, hỗ trợ phụ huynh tập luyện
PHCN cho trẻ
Từ khóa - Bại não; phục hồi chức năng; vận động tinh; trương lực
cơ; lượng giá cơ lực chi trên
I ĐẶT VẤN ĐỀ
Bại não là nguyên nhân phổ biến nhất gây tàn phế ở trẻ nhỏ
và là dạng khuyết tật về vận động nặng nề nhất [2] Tỷ lệ mắc
bại não ở các nước phát triển là 1,4 - 2,1 trên 1.000 trẻ sơ sinh
sống [4] Tại Việt Nam, tỉ lệ mắc cũng tương đương khi ước
tính cứ 1000 trẻ thì có khoảng 2 trẻ bị bại não [1].Tuy nhiên, với
sự thiếu sót trong cung cấp các kiến thức thai kỳ cũng như chế
độ chăm sóc thai sản trước và sau khi sinh còn hạn chế, tỉ lệ bại não được cho là còn cao hơn [5] Bại não ảnh hưởng đến chức năng vận động tinh các ngón tay và lực co bóp của bàn tay và phần lớn trẻ bại não bị thêm các cơ luôn co rút (chiếm 70%) [2] Theo bản năng, các trẻ sẽ hạn chế vận động các tay bị ảnh hướng, dẫn đến các cơ co rút bị ngắn dần lại sau thời gian dài không vận động, gây biến dạng cổ, bàn và ngón tay Do vậy PHCN chi trên cho trẻ bại não phải được tiến hành càng sớm càng tốt, thường ngay sau khi được chẩn đoán trong năm đầu đời của bé [2] PHCN sớm sẽ giúp tối ưu hóa sự phát triển thần kinh vận động và giảm thiểu những thay đổi có hại đối với sự tăng triển và phát triển của cơ, xương [6] Hiện nay trên thế giới, Hoạt động trị liệu (HĐTL) là phương pháp PHCN cho chi trên được sử dụng phổ biến nhất bao gồm: (1) Trị liệu phối hợp hai tay, (2) Trị liệu hướng mục tiêu, nhiệm vụ, (3) Trị liệu vận động đồng cưỡng bức [7] Các bài tập nêu trên đều hướng tới cải thiện PHCN chi trên tập trung vào các kỹ năng quan trọng trong cuộc sống hằng ngày Tuy nhiên, hiệu quả các phương pháp này là không rõ ràng, với các bằng chứng lâm sàng trái ngược nhau và hầu hết đều không thể hiện rõ sự cải thiện vượt trội trong PHCN cho bệnh nhân bại não [8] Bên cạnh đó, các nhà nghiên cứu đang phát triển Công nghệ Rô-bốt và Thực tế ảo để có thể bổ sung cho các phương pháp HĐTL [4] Những hệ thống này mang lại nhiều hứa hẹn, đặc biệt là các kịch bản thực tế ảo thú
vị và thử thách có thể gia tăng động lực để người bệnh tích cực tập luyện trong một môi trường điều trị vui vẻ [4] Dù vậy cho đến nay vẫn chưa có nhiều hệ thống hỗ trợ bằng máy tính, rô-bốt, và các chương trình thực tế ảo nào được đánh giá kỹ lưỡng
ở trẻ bại não và vẫn còn thiếu các nghiên cứu ngẫu nhiên có đối chứng được thiết kế tốt trong lĩnh vực này [4] Hơn nữa, đối tượng được thử nghiệm trong đa số nghiên cứu cho đến nay hướng đến trẻ từ 6-8 tuổi trở lên, đã phát triển đủ nhận thức để thực hành theo các bài tập thực tế ảo phức tạp và nhiều quy trình [3] Việc các trẻ nhỏ tuổi hơn (2-5 tuổi), độ tuổi thích hợp có tỉ
lệ phục hồi cao các chức năng vận động và giảm thiểu được tối
đa biến dạng, có thể thích nghi được với các trò thực tế ảo đã được xây dựng vẫn còn là dấu hỏi Còn tại Việt Nam, chưa có nghiên cứu nào về phát triển các trò chơi hỗ trợ PHCN cho trẻ bại não PHCN cho chi trên chủ yếu thông qua các phương pháp HĐTL được chia làm hai giai đoạn: (1) Huấn luyện kỹ năng sử dụng hai tay sớm: cầm, nắm, di chuyển đồ vật, … (2) Huấn luyện kỹ năng sinh hoạt hằng ngày sớm: ăn uống, mặc quần áo,
đi giày dép, vệ sinh cá nhân, … Các bài tập trong HĐTL thường
sử dụng dụng cụ là đồ chơi để thu hút trẻ thực hiện lặp lại động
Trang 2tác nắm, bóp và di chuyển một cách tự nhiên và chủ động
Những bài tập này dễ nhàm chán khiến trẻ không hứng thú,
không chủ động tham gia tập luyện dẫn đến giảm hiệu quả phục
hồi Liệu trình PHCN phụ thuộc vào các kỹ thuật viên (KTV),
gia đình phải đưa trẻ đến viện tập hằng ngày hoặc ở nội trú, gây
tốn kém về thời gian và tiền bạc Do đó, các nghiên cứu đang
diễn ra trên toàn cầu tập trung vào các giải pháp kích thích sự
hứng thú của trẻ, giúp trẻ chủ động tham gia vào các bài tập
phục hồi, nâng cao hiệu quả PHCN sớm cho trẻ bại não
Do vậy, trong nghiên cứu này, nhóm đề xuất giải pháp ba
bài tập: (1) di chuyển đồ chơi trong không gian; (2) dùng bàn
tay ấn đồ chơi và (3) đập/ gõ lên 1 mặt phẳng Mỗi một bài tập
sẽ có các dụng cụ tương tác được gắn cảm biến để nhận biết các
vận động của trẻ Các dụng cụ tương tác không dây này được
thiết kế đa dạng, nhiều kích cỡ để phù hợp với từng đối tượng
trẻ khác nhau Bên cạnh đó là các mô hình trò chơi 2D tương
ứng với đa dạng hóa chủ đề và nhân vật mà trẻ yêu thích, tuy
nhiên vẫn đủ đơn giản và phù hợp với nhận thức còn sơ khai của
trẻ nhỏ, giúp trẻ vừa chơi vừa phát triển dần nhận thức về thế
giới quan xung quanh Phương pháp này tập trung kích thích
ham muốn tham gia tập luyện của trẻ để tăng hiệu quả phục hồi
chức năng Đồng thời, bộ thiết bị phải hiệu quả về mặt chi phí
để phù hợp với các nước đang phát triển như Việt Nam, hướng
tới trở thành thiết bị tại nhà, hỗ trợ phụ huynh tập luyện PHCN
cho trẻ Tính đến nay, nghiên cứu đã trải qua 2 giai đoạn phát
triển thiết bị Do đó, các phần tiếp theo sẽ trình bày phương
pháp nghiên cứu, chi tiết thiết kế và kết quả chế tạo và thử
nghiệm của cả 2 giai đoạn
Hình 1 Trẻ đang tập HĐTL Hình 2 Dụng cụ trong HĐTL
II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Trong nghiên cứu này nhóm đặt ra ba mục tiêu chính:
1) Thiết kế và chế tạo thành công bộ thiết bị tương tác
không dây và các mô hình trò chơi phù hợp với trẻ em
từ 2-5 tuổi
2) Mô hình PHCN sử dụng thiết bị hướng tới PHCN chi
trên bao gồm cải thiện vận động tinh các ngón tay, lực
cơ của cổ tay, bàn tay và cánh tay
3) Thử nghiệm và đánh giá tính khả thi, hiệu quả bộ thiết
bị trên đối tượng trẻ bại não
III PHƯƠNG PHÁP
A Mô hình PHCN tổng quát
1) Giai đọan 1
Tổng quan mô hình PHCN của giai đoạn 1 được thể hiện
trong Hình 3 tập trung vào 2 bài tập vận động: (1) Di chuyển đồ
chơi trong không gian và (2) Lực bóp bàn tay Trẻ phải đưa gậy
theo các hướng ngang/ dọc hoặc đeo găng tay có gắn cảm biến
lực và bóp quả bóng để tương tác với trò chơi có tên là Bắt sâu trong vườn Ý nghĩa từng trò đối với vận động như sau:
(1) Di chuyển gậy trong không gian giúp trẻ cải thiện khả năng cầm, nắm đồ vật một cách chắc chắn Ngoài ra, vận động cánh tay liên tục theo trục ngang hoặc dọc giúp trẻ có những tiến bộ trong việc cải thiện tầm vận động
(2) Bài tập bóp bóng có thể cải thiện cường lực cơ các ngón bị
ảnh hưởng
Hình 3 Liệu trình PHCN sử dụng thiết bị (GĐ1)
2) Giai đọan 2
Trong giai đoạn 2, mô hình Phục hồi chức năng được mở rộng hơn (Hình 4) tập trung vào 3 bài tập vận động chính: cầm nắm và di chuyển đồ vật trong không gian, lực ấn bàn tay, đập/
gõ lên mặt phẳng, được thực hiện qua các vật tương tác như hình minh họa là gậy điều khiển, bóng nén, ma trận cảm biến và búa đồ chơi Ý tưởng các vật tương tác được lựa chọn để khuyến khích trẻ thực hiện 3 vận động phía trên, được trình bày
cụ thể trong bảng 1 Các trò chơi để trẻ tương tác trên màn hình lần lượt là: Chiếc gậy thần kỳ; Khu vườn bí ẩn và Vườn cây diệu kỳ
Hình 4 Liệu trình PHCN sử dụng thiết bị (GĐ2)
Bảng 1 Mô hình các trò chơi và ý nghĩa với vận động Trò
chơi tương tác Vật Mô hình trò chơi Ý nghĩa vận động
Chiếc gậy thần
kỳ
Vòng tay cảm ứng
& gậy điều khiển
Trẻ đưa gậy theo đúng hướng chỉ thị in trên bong bóng (trái, phải, lên, xuống) trước khi quả bóng bay ra khỏi màn hình thì bóng sẽ
nổ ra một vật bất kỳ
Lực nắm và di chuyển đồ vật
sẽ được cải thiện qua thời gian khi trẻ dần dần bắt được những
Trang 3như 1 phần thưởng dành cho trẻ (rau, củ, quả, thức ăn, …)
quả bong bóng bay nhanh
Khu
vườn
bí ẩn
Bóng nén
Trẻ dùng tay ấn bóng với lực tương ứng trong từng level để nhân vật trong game nhảy lên tránh chướng ngại vật hoặc ăn các vật phẩm
Cải thiện lực nén và sức bền qua việc ấn bóng đủ nhanh
để tránh chướng ngại vật và ăn phần thưởng
Vườn
cây
diệu
kỳ
Ma trận
cảm biến
& búa đồ
chơi
Một nhân vật sẽ xuất hiện ngẫu nhiên ở 1 trong 16 ô đám mây và
ma trận cảm ứng sẽ báo đèn màu ở ô tương ứng Trẻ dùng búa đập trúng vào ô cảm ứng chứa đèn đang sáng thì nhân vật biến mất khỏi màn hình và ghi điểm
Tăng lực khỏe của cơ, sự khéo léo khi cầm búa với các kích thước,
độ nặng khác nhau Độ linh hoạt khi xoay
cổ tay và chính xác khi đập búa vào ô tương ứng
B Yêu cầu kỹ thuật
Từ mô hình PHCN, nhóm đưa ra các yêu cầu kỹ thuật cho
bộ thiết bị như sau:
1) Nhận biết được các chuyển động tương ứng trong các bài
tập, chuyển đổi thành tín hiệu tương tác với trò chơi
2) Thiết kế phù hợp với trẻ nhỏ 2-5 tuổi, vừa tầm với hoặc
chơi của trẻ nhỏ, hoặc nhẹ và vừa tay trẻ
3) Kết nối không dây và chạy pin, để trẻ thoải mái vận động
và lựa chọn chỗ ngồi/đứng chơi, thời gian chạy pin dài ít
nhất 40 phút để 1 trẻ chơi đủ 1 liệu trình
4) Thiết kế mở, cho phép trẻ sử dụng nhiều đồ chơi với vật
tương tác
5) Chủ đề trò chơi phù hợp với nhận thức của trẻ nhỏ Đủ đơn
giản để trẻ hiểu và chơi được
6) Hình ảnh, âm thanh, hiệu ứng tương tác, thu hút được
trẻ Âm thanh, hình ảnh vui nhộn, tương tác rõ nét để trẻ
hiểu vận động của mình tạo ra hiệu ứng gì, nhân vật phù
hợp với thị hiếu của trẻ
7) Vận hành đơn giản, ít thao tác để kỹ thuật viên sử dụng
được
C Thiết kế phần cứng
1) Giai đoạn 1
a) Sơ đồ thiết kế tổng quan
Trẻ bại não có cơ gấp cẳng tay cứng hơn và yếu hơn so với
trẻ bình thường Điều này làm giảm đáng kể phạm vi chuyển
động của cánh tay và độ cầm nắm của bàn tay Tình trạng này
sẽ càng xấu đi theo thời gian Do đó, các bài tập được chú trọng
bao gồm chuyển động của cánh tay, cầm nắm của bàn tay Hình
5 thể hiện sơ đồ tổng quát của thiết bị, bao gồm 2 đồ chơi
tương tác: gậy đồ chơi sử dụng cảm biến gia tốc MPU6050
(IMU) 6-DOF và găng tay được tích hợp cảm biến lực để bóp
bóng Trẻ nhỏ có xu hướng vung gậy và bóp một quả bóng,
tương ứng với các chuyển động gập vai và cánh tay và nắm, bóp tương ứng Cả hai đồ chơi tương tác nhận và phân tích các tín hiệu từ IMU và các cảm biến lực, và chuyển chúng thành các tham số phản ánh mức độ chuyển động hoặc lực bóp Những tín hiệu liên quan đến chuyển động được gửi không dây đến một module trung tâm và được hậu xử lý để phân loại các tương tác và lưu vào thẻ SD để đánh giá sự tiến bộ của trẻ
Hình 5 Sơ đồ tổng quan bộ thiết bị hỗ trợ PHCN b) Sơ đồ găng tay cảm biến lực
Hình 6 trình bày thiết kế của găng tay có 5 cảm biến lực FA400 2kg (FSRTEK, Trung Quốc) Đầu của cảm biến được được khâu và đính vào đầu ngón tay của găng tay và kết nối với
5 điện trở 100kΩ tạo thành các mạch phân áp dưới 3,3V Sự chuyển đổi từ điện áp được chia trở thành lực tác dụng (gram) dựa trên thông số kỹ thuật do nhà sản xuất đưa ra Thiết bị cũng
có module tăng áp MT 3608 để chuyển 3,7V (từ pin lithium) thành 5V đầu ra cung cấp cho ESP 32 Có hai chiếc găng tay được làm cho hai bên tay Trước khi tập, cha mẹ sẽ giúp trẻ đeo găng tay và giữ bóng trong tay nhưng không bóp bóng cho đến khi trò chơi bắt đầu Từ đó, lực nền ban đầu được đo trong 500ms và lấy trung bình Do các các ngón của đứa trẻ bị co cứng, lực giữ quả bóng ngay ở trạng thái nghỉ (lực nền) cũng khác 0:
𝑓0𝑛𝑔ó𝑛 𝑥=∑ 𝑓𝑛𝑔ó𝑛 𝑥(𝑡 − 𝑖)
49 𝑖=0
50 𝑤𝑖𝑡ℎ 𝑥 = 1 ÷ 5 (1) Trong trò chơi, những thay đổi trong lực của mỗi ngón tay được tính toán so với giá trị lực nền ban đầu mỗi 300ms Tuy nhiên, chỉ những sự thay đổi về lực của các ngón tay yếu, được lựa chọn trước khi trò chơi bắt đầu, được giữ lại trong khi các giá trị của ngón tay khỏe sẽ được đặt về 0 Mục đích là tránh trẻ dùng ngón tay mạnh bù lực vào ngón yếu:
∆𝑓̅̅̅̅̅̅̅̅̅ = 𝑘𝑛𝑔ó𝑛 𝑥 𝑥∗∑ ∆𝑓𝑛𝑔ó𝑛 𝑥(𝑡 − 𝑖)
29 𝑖=0 30
= 𝑘𝑥∗∑ (𝑓𝑛𝑔ó𝑛 𝑥(𝑡 − 𝑖) − 𝑓0𝑛𝑔ó𝑛 𝑥)
29 𝑖=0
Lực nền ban đầu sẽ được tính trung bình sau 500ms ngay sau khi trò chơi bắt đầu hoặc khi nhận được tín hiệu “hiệu chuẩn lại lực” từ bộ xử lý trung tâm ESP32 sẽ đọc tín hiệu lực của 5 ngón tay mỗi 10ms và sẽ chia level theo lực ấn đo được và gửi tín hiệu về game
Các bước xử lý tín hiệu găng tay được thực hiện bởi 5 bước như sau:
Trang 4 Bước 1: lựa chọn các ngón tay yếu được gửi từ khối trung
tâm
Bước 2: đọc giá trị lực cả 5 ngón tay mỗi 10ms
Bước 3: nếu nhận được tín hiệu “bắt đầu chơi” hoặc “hiệu
chỉnh lại” thì sẽ tính giá trị trung bình của 5 ngón tay trong
500ms theo công thức (1)
Bước 4: khi đã bắt đầu trò chơi thì tính lực trung bình của
5 ngón mỗi 300ms theo công thức (2)
Bước 5: gửi tín hiệu lực tốt nhất về trung tâm
Hình 6 Sơ đồ khối găng tay có 5 cảm biến lực
c) Sơ đồ gậy điều khiển
Hình 7 mô tả thiết kế của gậy đồ chơi Nó có IMU
MPU6050 6-DOF (TDK Corporation, Hoa Kỳ) để theo dõi sự
thay đổi chuyển động của cánh tay trê, một bộ vi điều khiển
ESP32(Hệ thống ESPRESSIF, Trung Quốc) để xử lý tín hiệu
và giao tiếp không dây, và khối nguồn cung cấp bao gồm một
pin lithium 3.7V 1200mAh (Bihuade Technology Co LTD,
Trung Quốc), bộ sạc và khối bảo vệ pin lithium TP4056
(NanJing Top Power ASICCorp., Trung Quốc) và một khối
chuyển đổi tăng áp MT3608 (Olimex LTD, Bulgaria) Sự lựa
chọn của tất cả các linh kiện, đặc biệt là pin, để làm cho gậy đồ
chơi nhẹ và giảm sự mỏi mệt của trẻ khi chơi trong thời gian
dài Một đèn led đỏ được gắn trên gậy để đánh dấu hướng của
IMU Cha mẹ hoặc các điều dưỡng viên đã được hướng dẫn để
hướng dẫn trẻ cầm gậy hướng lên trên lúc đầu Khi nhận tín
hiệu bắt đầu từ trò chơi thì sẽ đọc giá trị gia tốc và vận tốc góc
trong 10ms và sẽ tính trung bình trong 100ms, sau đó tính các
góc thay đổi theo trục dọc, ngang và cập nhật các góc mỗi
200ms
Hình 7 Sơ đồ khối của gậy điều khiển
Các bước xử lí tín hiệu gậy được thực hiện bởi 5 bước:
Bước 1: khi nhận tín hiệu “bắt đầu chơi” từ khối trung tâm thì
đọc gia tốc góc và vận tốc góc mỗi 10ms
Bước 2: để làm mượt nhiễu của gia tốc và vận tốc góc, nhóm
đã áp dụng simple moving average - tính giá trị trung bình trong 100ms:
𝑎𝑥
̅̅̅, 𝑎̅̅̅, 𝑎𝑦 ̅̅̅, 𝑉𝑧 ̅̅̅̅̅̅̅, 𝑉𝑃𝑖𝑡𝑐ℎ ̅̅̅̅̅̅, 𝑉𝑅𝑜𝑙𝑙 ̅̅̅̅̅̅(𝑡)𝑌𝑎𝑤
=∑ 𝑎𝑥, 𝑎𝑦, 𝑎𝑧, 𝑉𝑃𝑖𝑡𝑐ℎ, 𝑉𝑅𝑜𝑙𝑙, 𝑉𝑌𝑎𝑤(𝑡 − 𝑖)
9 𝑖=0
10 (3)
Bước 3: tính giá trị góc quay quanh 3 trục và vận tốc 3 trục
bằng cách áp dụng tích phân rời rạc bậc 1 cho các góc quay quanh trục:
𝑌𝑎𝑤(𝑡) = (𝑉̅̅̅̅̅̅(𝑡) − 𝑉𝑌𝑎𝑤 ̅̅̅̅̅̅(𝑡 − 1)) ∗ ∆𝑡 (4) 𝑌𝑎𝑤 𝑃𝑖𝑡𝑐ℎ(𝑡) = 𝑤 ∗ ((𝑉̅̅̅̅̅̅̅(𝑡) − 𝑉𝑃𝑖𝑡𝑐ℎ ̅̅̅̅̅̅̅(𝑡 − 1)) ∗ ∆𝑡) + (1 − 𝑤)𝑃𝑖𝑡𝑐ℎ
∗ 𝐴𝑐𝑐𝑒𝑃𝑖𝑡𝑐ℎ(𝑡) (5) 𝑅𝑜𝑙𝑙(𝑡) = 𝑤 ∗ ((𝑉̅̅̅̅̅̅(𝑡) − 𝑉𝑅𝑜𝑙𝑙 ̅̅̅̅̅̅(𝑡 − 1)) ∗ ∆𝑡) + (1 − 𝑤)𝑅𝑜𝑙𝑙
∗ 𝐴𝑐𝑐𝑒𝑅𝑜𝑙𝑙(𝑡) (6) AccePitch, AcceRoll là các góc thay đổi của góc quay quanh trục được tính toán dựa trên gia tốc:
𝐴𝑐𝑐𝑒𝑃𝑖𝑡𝑐ℎ = atan
(
𝑎𝑥
̅̅̅
√𝑎̅̅̅𝑧2+ 𝑎̅̅̅𝑦2)
(7)
𝐴𝑐𝑐𝑒𝑅𝑜𝑙𝑙 = atan
(
𝑎𝑧
̅̅̅
√𝑎̅̅̅𝑥2+ 𝑎̅̅̅𝑦2)
(8)
Bước 4: Các thông số nhóm quan tâm bao gồm góc thay đổi
theo phương dọc (trục x hay pitch) và ngang (trục y hay yaw) được tính mỗi 200ms như sau:
∆𝑃𝑖𝑡𝑐ℎ = 𝑘 ∗ (𝑃𝑖𝑡𝑐ℎ(𝑡) − 𝑃𝑖𝑡𝑐ℎ(𝑡 − 19)) (9)
∆𝑌𝑎𝑤 = 𝑘 ∗ (𝑌𝑎𝑤(𝑡) − 𝑌𝑎𝑤(𝑡 − 19)) (10) k=1 khi góc thay đổi theo trục y hay roll nhỏ hơn 30 độ và bằng
0 trong trường hợp còn lại
Bước 5: gửi thông số thay đổi góc về trung tâm
2) Giai đoạn 2
a) Sơ đồ khối tổng quát
Hình 8 là sơ đồ tổng quan của bộ thiết bị hỗ trợ phục hồi chức năng với ba vật tương tác là vòng tay điều khiển, ma trận cảm ứng và bóng nén Vòng tay điều khiển sử dụng cảm biến MPU 9250 9-DOF để chuẩn hóa các hướng di chuyển cánh tay của trẻ theo các hướng “trái, phải, lên, xuống” Ma trận cảm ứng sử dụng cảm biến điện dung TTP223 để phát hiện chuyển động đập khi trẻ dùng búa đồ chơi có gắn giấy bạc để đập lên màn cảm ứng Đối với bóng nén để nhận biết lực trẻ ấn, sử dụng cảm biến lực Loadcell có tải trọng 5kg Tất cả được kết nối không dây với bộ xử lí trung tâm, các thông số trẻ chơi như
số lần đập, các hướng di chuyển… sẽ được lưu vào thẻ SD để đánh giá sự tiến bộ của trẻ và khối xử lí trung tâm cũng kết nối
Trang 5với máy tính thông qua cổng USB để truyền nhận tín hiệu với
game
Hình 8 Sơ đồ khối bộ thiết bị hỗ trợ phục hồi chức năng
b) Thiết bị bóng ấn
Hình 9 trình bày thiết kế của hộp bóng ấn sử dụng cảm biến
lực Loadcell (Flintec, Sri Lanka) có tải trọng 5kg để đo lực ấn
của trẻ, tín hiệu từ cảm biến được mạch chuyển đổi HX71124bit
ADC (Shenzhen Efortune Trading Company Limited, Trung
Quốc) tinh chỉnh và khối ESP32 thu nhận rồi xử lí trước khi đẩy
tín hiệu lên game Pin lithium 3,7V 3000mah (NanJing Top
Power ASICCorp., Trung Quốc) được ghép nối với khối mạch
nạp CD42 (Import, Trung Quốc), mục đích để sạc pin và có đầu
ra 5V ổn định cung cấp cho khối ESP32 Về thiết kế vỏ ngoài
thì toàn bộ mạch được gắn xuống tấm mica hình vuông
(10*10cm) và dùng hai tấm mica vít vào cảm biến Loadcell để
tạo bàn cân cho trẻ ấn Phía trên nhóm cũng thiết kế hệ thống lò
xo giúp tạo lực cản vừa đủ và tạo sự kích thích khi trẻ ấn Tất cả
đươc đặt trong hộp có kích thước 12*12*7.5cm
Hình 9 Sơ đồ khối của bóng nén
Tín hiệu hộp bóng nén được xử lí bởi 3 bước:
Bước 1: khi nhận tín hiệu bắt đầu từ trò chơi thì sẽ hiệu
chỉnh loadcell về 0
Bước 2: cập nhật giá trị loadcell mỗi 100ms
Bước 3: nếu đo được lực ấn lớn hơn hoặc bằng
150g+lv*40g thì gửi tín hiệu nhảy về trung tâm
Hình 10 Thiết kế vỏ ngoài của bóng nén c) Ma trận cảm biến
Hình 11 miêu tả chi tiết sơ đồ khối của ma trận cảm biến
Ma trận cảm ứng gồm có 16 ô và mỗi ô đều có 1 cảm biến điện dung TTP223 (Zhejiang Xianfu Electric Co, Trung Quốc) và đèn led 7 màu WS2812(Hangzhou Yongdian Illumination Co Trung Quốc) Modul ESP32 sẽ thu nhận các tín hiệu của cảm biến thông qua IC CD4501 (Shenzhen Mygroup Electronics Limited, Trung Quốc) nhằm tiết kiệm chân của vi điều khiển, ESP32 cũng dùng 1 chân để điều khiển 16 đèn led Mạch cũng
sử dụng pin lithium (3,7V 4000mah) và mạch nạp pin CD 42
để nạp pin và cung cấp 5V cho ESP 32 Khi bật nguồn lên và nhận tín hiệu “bắt đầu” từ trò chơi, sẽ quét các cảm biến mỗi 1ms và hiện đèn sáng ở ô nhân vật xuất hiện Trẻ cầm búa có gắn giấy bạc ở đầu và đập vào ô phát sáng Nếu đập đúng đèn
sẽ tắt và gửi tín hiệu “đập đúng” về trò chơi
Tín hiệu ma trận cảm ứng được xử lí qua 3 bước trước khi gửi về trung tâm:
Bước 1: khi nhận tín hiệu bắt đầu từ game sẽ quét tất cả cảm
biến mỗi 1ms
Bước 2: cho đèn sáng tại ô mà nhân vật xuất hiện
Bước 3: trẻ đập đúng ô, đèn sẽ tắt và gửi tín hiệu đập đúng
về trung tâm
Để cố định vị trí các cảm biến thì nhóm đã thiết kế các khối nâng cảm biến với kích thước 14*12*7.5mm (hình 12) để nâng cảm biến cách mặt đập 2.5mm để có thể nhận biết khi nào trẻ đập Đồng thời để tăng cảm ứng cho cảm biến thì nhóm cũng gắn giấy bạc vào 2 đầu búa của các búa đồ chơi, trẻ sẽ dùng các búa này để đập lên mặt cảm ứng (hình 13)
Trang 6Hình 11 Sơ đồ khối chi tiết của ma trận cảm biến
Hình 12 Khối nâng cảm biến
Hình 13 Búa đồ chơi gắn giấy bạc
d) Vòng tay và gậy điều khiển
Hình 14 là sơ đồ khối của vòng tay sử dụng ESP8266(Hệ
thống ESPRESSIF, Trung Quốc) có kích thước nhỏ để dễ dàng
đặt lên tay trẻ, giao tiếp với cảm biến gia tốc MPU9250 bằng
giao thức SPI (Serial Peripheral Interface) Vòng tay cũng có 1
đèn led đỏ báo hiệu khi nào vòng tay sẵn sàng chơi Vật tương
tác sử dụng pin lithium (3.7V 1200mah) và modul sạc pin CD
42 để có đầu ra 5V cho ESP8266 Vì mục đích trò chơi là trẻ
vải cầm đồ vật mới chơi được thì nhóm gắn nam châm vào các
gậy như hình15để cảm biến MPU nhận biết được từ trường ở
đủ gần, khi đó mới bắt đầu nhận tín hiệu trò chơi, tín hiệu
MPU9250 được xử lí qua 6 bước sau:
Bước 1: khi bật nguồn lên sẽ tính giá trị offset của gia tốc
và vận tốc góc quay trong 2s
Bước 2: khi nhận tín hiệu từ trò chơi và trẻ đã cầm đồ
chơi thì cho phép bắt đầu chơi
Bước 3: về cơ bản xử lí tín hiệu sẽ giống các bước 2,3,4
trong giai đoạn 1 Ở đây nhóm phân biệt và hiệu chỉnh các hướng di chuyển của trẻ trong không gian như sau:
Nếu góc quay quanh trục Y hay roll<=450 thì cảm biến được xác định ở tư thế nằm úp Khi đó, các phương hướng được xác định với các điều kiện sau:
Nếu |∆𝑌𝑎𝑤 |> 40° :
o ∆𝑌𝑎𝑤 >40° là tín hiệu bên phải
o ∆𝑌𝑎𝑤 <-40° là tín hiệu bên trái
𝑁ếu ∆𝑌𝑎𝑤 < 40° và ∆𝑃𝑖𝑡𝑐ℎ >30°:
o ∆𝑃𝑖𝑡𝑐ℎ >30° là tín hiệu lên trên
o ∆𝑃𝑖𝑡𝑐ℎ <-30° là tín hiệu xuống dưới Ngược lại, nếu Nếu góc quay quanh trục Y hay roll >450 thì cảm biến ở tư thế nằm ngang và các phương hướng được xác định như sau:
Nếu |∆𝑃𝑖𝑡𝑐ℎ |>40°:
o ∆𝑃𝑖𝑡𝑐ℎ >40° là tín hiệu bên phải
o ∆𝑃𝑖𝑡𝑐ℎ <-40°là tín hiệu bên trái
Nếu |∆𝑃𝑖𝑡𝑐ℎ |<40°và ||∆𝑌𝑎𝑤 | > 30°:
o |∆𝑌𝑎𝑤 >30°là tín hiệu lên trên
o |∆𝑌𝑎𝑤 <-30°là tín hiệu xuống dưới Khi |∆θx|<30° và |∆θz|<30° thì cảm biến không gửi tín hiệu
gì về bộ trung tâm
Bước 4: gửi các tín hiệu “trái”, “phải”, “lên”,
“xuống” về hộp trung tâm
Trang 7Hình 14 Sơ đồ khối chi tiết của vòng tay
Hình 15 Gậy gắn nam châm
Ở giai đoạn 1 thấy trẻ cầm gậy trong thời gian dài chơi
sẽ nhanh chóng bị mỏi do các bé đã có cơ yếu sẵn, vì thế ở
đây nhóm đã thiết kế 1 vòng tay bằng vải có thể đeo lên
được cổ tay giúp trẻ chơi được trong thời gian của liệu trình
điểu trị, các linh kiện sẽ được đính lên vòng tay Vị trí đặt
các linh kiện được mô tả ở hình 16
Hình 16 Các thiết bị đặt lên vòng tay
e) Khối xử lý trung tâm
Hình 17 mô tả khối xử lí trung tâm gồm có ESP32 thu nhận
các tín hiệu không dây và giao tiếp với Arduino Mega
2560(Shenzhen Robotlinking Technology Co Trung Quốc)
bằng modul dịch mức 3.3V-5V (Zhejiang Xianfu Electric Co
Trung Quốc) Arduino Mega 2560 cũng giao tiếp với thẻ SD
(Guangzhou Huitou Information Technology Co Trung Quốc)
để lưu thông số trẻ chơi và kết nối với máy tính thông qua cổng USB để giao tiếp với game
Hình 17 Sơ đồ khối xử lí trung tâm
Tín hiệu không dây gửi về trung tâm được xử lí qua 3 bước:
Bước 1: ESP32 thu nhận các tín hiệu không dây từ
các vật tương tác
Bước 2: ESP32 giao tiếp với Arduino Mega 2560
để truyền các tín hiệu không dây
Bước 3: Arduino Mega 2560 giao tiếp với thẻ SD
để lưu giữ các thông số trẻ chơi, đồng thời cũng giao tiếp với game bằng cổng USB của máy tính
D Thiết kế phần mềm
Các trò chơi trong cả 2 giai đoạn đều được xây dựng bằng công cụ gamemaker studio 2 Công cụ này có ưu điểm là chuyên dụng cho thiết kế game 2D đơn giản, dễ sử dụng và hỗ trợ đa nền tảng, đặc biệt có hỗ trợ thư viện giao tiếp với Arduino
1) Giai đoạn 1
a) Lựa chọn chủ đề trò chơi
Chủ đề chơi cần tương tác với việc bóp bóng cho hoạt động nắm đồ vật và việc vung gậy cho vận động của cánh tay, do đó chủ đề được lựa chọn là trò bắt con sâu trong khu vườn Bắt sâu trong khu vườn cũng là một bối cảnh gần gũi với trẻ Việt Nam, giúp trẻ sớm phát triển nhận thức về cuộc sống xung quanh mình Để tăng sự thích thú của trẻ khi chơi, trò chơi được xây dựng với nhiều cấp độ với nhiều kích thước và màu sắc khác nhau với hình ảnh bắt mắt
b) Trò chơi bắt sâu trong vườn
M Ô HÌNH TƯƠNG TÁC
Mô hình trò chơi sẽ bao gồm các con sâu xuất hiện trong khung cảnh vườn rau với kích thước khác nhau Các cấp
độ sâu sẽ được random được gồm 5 loại với kích thước sâu tăng dần, sâu nhỏ hơn tương đương với cấp độ sâu thấp hơn Cấp độ game có 4 cấp độ chính với tỉ lệ xuất hiện sâu như sau:
Trang 8cấp độ 1 (90 % sâu cấp 1, 10% sâu cấp 2), cấp độ 2 (70 % sâu
cấp 1, 20% sâu cấp 2, 10% sâu cấp 3), cấp độ 3 (50% sâu cấp 1,
25 % sâu cấp 2, 20% sâu cấp 3, 5% sâu cấp 4), và cấp độ 4(10
% sâu cấp 2, 40% sâu cấp 3, 30% sâu cấp 4, 20% sâu cấp 5)
Trên màn hình sẽ hiện tối đa 5 con sâu và với tỉ lệ xuất hiện cấp
độ thấp nhiều hơn sẽ đảm bảo trẻ sẽ bắt được ít nhất 1-2 con,
tạo động lực chơi trong khi các con to hơn (khó bắt hơn) sẽ
giúp trẻ cố gắng tạo lực hoặc vung góc rộng hơn để bắt Về
tương tác, đối với găng tay thì sau khi nhận tín hiệu bóp bóng,
nếu lực đủ mạnh thì sâu sẽ biến mất và cộng điểm còn với gậy
nếu góc quét đủ lớn sẽ gửi tín hiệu về trò chơi và con sâu biến
mất đồng thời cộng điểm Bảng cấp độ dưới đây mô tả cụ thể
độ khó bắt sâu tăng dần và thời gian xuất hiện cũng mau hơn
theo cấp độ tăng dần
Bảng 2 Thời gian xuất hiện sâu của từng level
Thời gian xuất hiện sâu mới(s) 7 6 5 4
L ƯU ĐỒ THUẬT TOÁN
Các bước thực hiện trò chơi như sau:
Bước 1: Bắt đầu trò chơi các kĩ thuật viên sẽ nhập mã số
bệnh nhân
Bước 2: Gửi tín hiệu bắt đầu tới dụng cụ tương tác và bắt
đầu nhận tín hiệu từ các dụng cụ
Bước 3: Trò chơi sẽ kiểm tra cấp độ hiện tại và random
sâu ở các kích thước (5 cấp độ sâu) Khi nhận được tín
hiệu từ găng tay sẽ kiểm tra trẻ đã bóp bóng đủ lực chưa (5
cấp độ lực), còn đối với gậy thì nhận được tín hiệu vung
gậy sẽ kiểm tra vung đã đủ rộng chưa
Bước 4: nếu trẻ đã bóp đủ mạnh hoặc vung gậy đủ rộng thì
sâu sẽ biến mất và cộng điểm
Bước 5: tiếp tục random sâu xuất hiện Đối với từng cấp
độ thì thời gian tạo mới sâu sẽ khác nhau
Bước 6: khi điểm số ở mức tối đa (40 điểm) thì sẽ gửi tín
hiệu kết thúc tới dụng cụ tương tác và kết thúc trò chơi
Hình 18 Lưu đồ thuật toán game Bắt sâu
2) Giai đoạn 2
a) Lựa chọn các chủ đề trò chơi:
- Với việc thay thế dụng cụ găng tay cảm biến lực ở giai đoạn 1 bằng dụng cụ ấn bóng, trò chơi Bắt sâu trong vườn được phát triển với chủ đề khác phù hợp hơn: Trò khu rừng
bí ẩn, trong đó khuyến khích trẻ vận động cổ tay bằng cách
sử dụng dụng cụ ấn bóng giúp các con vật về đích
- Để cải thiện việc vận động cổ tay và cánh tay cũng như nắm và di chuyển đồ vật, trò chơi Khu vườn kì diệu và Chiếc gậy thần kì thích hợp để sử dụng:
Trò “Khu vười kì diệu”: trẻ dùng búa đồ chơi với nhiều kích cỡ đập vào bàn cảm ứng để bắt nhân vật (có đèn led sáng giúp trẻ tập trung)
Chiếc gậy thần kì: chủ đề sử dụng trong mục đích giúp trẻ di chuyển cánh tay theo chiều được định sẵn để định hướng trẻ
- Trong giai đoạn 2 này, các nhân vật cũng được đa dạng hóa cho phép trẻ lựa chọn theo sở thích
b) Trò chơi khu rừng bí ẩn
M Ô HÌNH TƯƠNG TÁC
Trò chơi khu rừng bí ẩn xây dựng trên nền môt khu rừng trong đó, nhân vật được chọn sẽ xuất hiện và chạy với 2 mục tiêu: ăn vật phẩm và tránh vật cản để tiến về đích Trong trò chơi, trẻ sẽ cần điều khiển các nhân vật của mình nhảy qua các vật cản trên đường, thu thập những vật phẩm xuất hiện ngẫu nhiên trên không và cố gắng về đích càng nhanh càng tốt Nhân vật chơi game chạy trong rừng nếu gặp vật phẩm và ấn bóng sẽ nhảy ăn vật phẩm, nhân vật ở trên thanh điểm tiến dần về tới đích Nếu va phải vật cản thì nhân vật trên thanh điểm sẽ lùi về vạch xuất phát Mục tiêu của trò chơi là trẻ điều khiển giúp nhân vật ăn nhiều vật phẩm và tránh vật cản Trò chơi kết thúc khi nhân vật trên thanh điểm về tới đích
Bảng 3 mô tả các level có trong game với level đầu chỉ xuất hiện vật phẩm, các level sau bắt đầu xuất hiện chướng ngại vật với tần suất lớn hơn
Bảng 3 Bảng mô tả level của game Khu rừng bí ẩn
Thời gian xuất hiện chướng ngại vật(s)
Không xuất hiện
5-10 4-8 3-6 2-4
T HIẾT KẾ ĐỒ HỌA
Trang 9Hình 19 Hình nền game Khu rừng bí ẩn
Backgound: Khu rừng là một khung cảnh quen thuộc với
trẻ, màu sắc và họa tiết tương đối tươi sáng dễ nhìn không quá
lòe loẹt, rối mắt; từ đó tạo được sự hứng thú cho trẻ tạo và hiệu
ứng thị giác tốt hơn khi phông nền liên tục chuyển động
Hình 20 các nhân vật và vật phẩm tương ứng
Bốn nhân vật theo tùy chọn của trẻ, giúp trẻ chủ động hơn
trong quá trình trị liệu và không gây nhàm chán khi chơi
Con mèo và con chó là những con vật quen thuộc gần
gũi trong mỗi gia đình
Pikachu là nhân vật hoạt hình ảo phổ biến, rất được
trẻ ưa thích, một phần là do màu vàng sáng bắt mắt,
phần nữa là do tạo hình dễ thương, thân thiện
Con hươu tuy không gần gũi với trẻ như con chó và
con mèo nhưng lại là một con vật rất hợp với nội dung
và chủ đề trò chơi, giúp cho trẻ học hỏi thêm về thế
giới xung quanh
Những vật phẩm khác nhau như con cá, khúc xương,
tia sét hay bông cải xanh tương ứng với từng nhân
vật được lựa chọn đảm bảo tính đa dạng cho trò chơi,
phù hợp logic và góp phần nào đó giúp trẻ có thể phát
triển nhận thức ban đầu về thế giới quan
L ƯU ĐỒ THUẬT TOÁN Bước 1: Bắt đầu trò chơi các kĩ thuật viên sẽ nhập mã số bệnh
nhân
Bước 2: Gửi tín hiệu bắt đầu tới dụng cụ tương tác và bắt đầu
nhận tín hiệu từ các dụng cụ
Bước 3: Trò chơi sẽ random vật phẩm và chướng ngại vật dựa
trên level hiện tại
Bước 4: Nếu nhận được tín hiệu nhấn thì nhân vật sẽ nhảy lên
Va chạm vật cản thì nhân vật trên thanh điểm sẽ bị lùi lại, va chạm vật phẩm thì nhân vật sẽ tiến dần tới đích Cấp độ game
sẽ tự động tăng khi nhân vật chơi ăn được 10 vật phẩm liên tiếp
và giảm khi va vào 5 chướng ngại vật liên tiếp Mỗi lần level thay đổi sẽ gửi tín hiệu về Arduino
Bước 5: Khi nhân vật trên thanh điểm về đích sẽ gửi tín hiệu
kết thúc và kết thúc trò chơi
Hình 21 Lưu đồ thuật toán game Khu rừng bí ẩn c) Trò chơi Vườn cây kỳ diệu
M Ô HÌNH TƯƠNG TÁC
Đến với "Vườn cây kỳ diệu" trẻ đóng vai người nông dân trồng và thu hoạch quả Nhân vật xuất hiện ngẫu nhiên ở 16 vị trí trên màn hình và trên mặt cảm biến sẽ phát sáng tại vị trí tương ứng Mỗi lần trẻ đập trúng nhân vật ứng với 1 quá trình phát triển của cây nhiệm vụ của trẻ là thu hoạch đủ 12 quả tương ứng với 12 ô trên màn hình
Trang 10Bảng 4 dưới đây hiển thị thời gian cụ thể nhân vật xuất
hiện trên màn hình khi chưa bị đập trúng Nhân vật sẽ biến mất
nhanh hơn khi cấp độ tăng lên, giúp trẻ phát triển vận động và
phản xạ dần dần
Bảng 4 Bảng mô tả level game Khu vườn kỳ diệu
Thời gian xuất hiện nhân
vật trên màn hình(s) 7 5 4 3 2
T HIẾT KẾ ĐỒ HỌA
Hình 22 Hình nền game khu vườn kì diệu
Background: Bầu trời với cầu vồng và núi non được lựa
chọn cho game Vườn cây diệu kỳ bởi hình ảnh bắt mắt, thơ
mộng kết hợp với các hiệu ứng nổi bật, vừa kích thích được thị
giác của trẻ mà vẫn đảm bảo những thành phần khác của game
được nổi bật, dễ nhìn
Hình 23 Nhân vật trong game Khu vườn kỳ diệu
Ba nhân vật Doraemon, Pikachu, Chuột Jerry được lựa
chọn đưa vào game đều là những nhân vật hoạt hình nổi tiếng
và phổ biến với đối tượng trẻ em, với tạo hình dễ thương, màu
sắc bắt mắt và những hoạt ảnh sinh động sẽ khiến trẻ thích thú
hơn và giúp cho quá trình trị liệu phần nào đó thuận lợi hơn đối
với các kỹ thuật viên trò chơi được kết hợp ý tưởng giữa game
“Đập chuột” và game “Nông trại” nổi tiếng, từ đó tạo nên một
cách tính điểm trực quan, sinh động giúp cho trẻ học hỏi được
quá trình phát triển của cây và rèn luyện được cho trẻ tính kiên
nhẫn Từ đó tăng hiệu quả cho quá trình trị liệu
L ƯU ĐỒ THUẬT TOÁN
Bước 1: Kĩ thuật viên sẽ nhập mã số bệnh nhân và hướng
dẫn trẻ chọn nhân vật
Bước 2: Gửi tín hiệu bắt đầu tới bàn cảm ứng
Bước 3: Trò chơi random vị trí xuất hiện nhân vật trên
màn hình và ô đèn tương ứng trên bàn cảm ứng
Bước 4: Nếu đập trúng hoặc hết thời gian nhân vật xuất
hiện thì nhân vật sẽ biến mất Điểm sẽ được cộng nếu đập trúng và bắt đầu chăm sóc cây
Bước 5: Nếu hái đủ 12 quả sẽ gửi tín hiệu kết thúc tới bàn
cảm ứng và kết thúc trò chơi
Hình 24 Lưu đồ thuật toán game Khu vườn kỳ diệu d) Trò chơi Chiếc gậy thần kỳ
M Ô HÌNH TƯƠNG TÁC
Với "Chiếc gậy thần kì" các quả bóng ẩn giấu nhiều loại vật phẩm xuất hiện ngẫu nhiên Mỗi quả bóng sẽ có chỉ thị hướng di chuyển bên trong để định hướng trẻ di chuyển theo hướng đó Nhiệm vụ của trẻ làm di chuyển gậy đúng một trong bốn hướng “trái”, “phải” “lên” và “xuống” với góc đủ rộng để
nổ bóng và khám phá các vật phẩm bên trong
Bảng dưới đây hiển thị thời gian cụ thể thời gian bóng xuất hiện trên màn hình (khi bóng chưa nổ) Cấp độ càng cao, bóng
sẽ biến mất càng nhanh yêu cầu trẻ phải chuyển động kịp thời, giúp cải thiện cả phản xạ và vận động