Đánh thức tư duy sáng tạo của sinh viên qua sân chơi Robocon

Mục tiêu mà Cuộc thi Sáng tạo Rô bốt châu Á-Thái Bình Dương (ABU Robocon) hướng đến là tạo sân chơi cho sinh viên các trường khối kỹ thuật của khu vực phát huy tinh thần sáng tạo khoa học trong lĩnh vực chế tạo rô bốt. Để làm được điều này, chắc chắn sinh viên phải vận dụng những kiến thức đã học trong nhà trường từ các ngành học chính như Tự động hóa, CNTT, Cơ điện tử, Cơ khí.

Cái hay và cũng chính là cái phát huy tối đa nhất tính sáng tạo của sinh viên là thể hiện ở mỗi chủ đề và đề thi của từng năm. Qua cuộc trò chuyện của phóng viên Tạp chí Tự động hóa ngày nay với GS.TSKH. Nguyễn Thiện Phúc, một chuyên gia trong lĩnh vực rô bốt, đồng hành cùng sân chơi này trong hơn 10 năm độc giả sẽ thấy rõ hơn ưu điểm nổi bật này của sân chơi từ chủ đề và đề thi ABU Robocon 2013.

V: Thưa ông, ông đã khẳng định Robocon là một sân chơi phát huy được khả năng sáng tạo khoa học của sinh viên khối các trường kỹ thuật. Vậy tính sáng tạo ấy được thể biện như thế nào qua cuộc thi năm nay?
GS.TSKH.Nguyễn Thiện Phúc: Robocon 2013 do Việt Nam đăng cai,với một chủ đề và luật chơi có xu hướng cởi mở, cố gắng xóa bỏ nhiều ràng buộc vốn có của cuộc thi này 11 năm trước đây. Năm nay Việt Nam chọn chủ đề “Hành tinh xanh” hướng sự quan tâm của sinh viên đến việc giải quyết một vấn đề toàn cầu. Đó là đem lại màu xanh cho Trái đất, màu xanh mà lâu nay do tác động của biến đổi khí hậu hay do bàn tay con người đã làm giảm đi đáng kể. Như vậy là nó không chỉ nhằm giới thiệu những nét văn hóa đặc trưng của một đất nước cụ thể nào như ở nhiều đề thi trước đây. Về nội dung, đề thi này đã tạo ra nhiều “mảnh đất” để sinh viên thỏa sức sáng tạo, mà không gò ép theo một khuôn mẫu định sẵn. Ví dụ, trước đây thường “vẽ đường cho rô bốt chạy”, thì ở đây rô bốt tự động chủ yếu phải nhận biết được các đặc điểm của các vật thể xung quanh mà tự xác định lối đi nhanh nhất. Nhất là ở khâu tự tạo ra mầm cây và đưa được lên Mặt trăng, sinh viên không chỉ sáng tạo trong việc tạo dáng, mà quan trọng hơn là trong việc làm sao bắn đi xa được, phải trúng đích và mầm cây đứng thẳng được…Yếu tố cạnh tranh đối kháng cũng được đề thi quan tâm từ bước trung gian, bằng cách trồng cây ghi điểm ở đất đối phương, cho đến khâu cuối đưa được mầm cây lên Mặt trăng với thời gian nhanh nhất.
PV: Ông có thể nói rõ hơn về những khía cạnh sáng tạo trong từng khâu mà sinh viên đã thể hiện qua những cuộc thi đấu của vòng loại này?
GS.TSKH.Nguyễn Thiện Phúc: Trước hết nói về việc rô bốt tự xác định nhanh đường đi và tự định vị nhanh, nhiều đội thi đã vận dụng tốt các kiến thức, làm chủ được kỹ thuật lập trình, kỹ thuật nhận biết môi trường qua các sensor (cảm biến), biết khai thác đặc điểm các chỗ cần đến là vòng tròn đặt lá cây, nên dễ định tâm và quay chuyển hướng nhanh. Đồng thời để xe có thể chuyển hướng nhanh, sinh viên nhiều trường đã sớm áp dụng bánh xe đa hướng (mecamum), một tiến bộ kỹ thuật khá mới mẻ. Đề thi năm nay cũng lưu tâm đến “tính sư phạm”, dẫn dắt từ dễ đến khó, nếu không tự xác định được đường đi nhanh thì có thể đi theo con đường kinh tuyến, vĩ tuyến hoặc lấy giao điểm của chúng để làm các điểm mốc tiếp cận đến mục tiêu,… Nếu chưa kịp hoàn thành cơ cấu đưa mầm cây lên mặt trăng thì có thể “kiếm điểm” bằng cách gắp một lần cả 3 mầm cây rồi chuyển giao cho rô bốt bằng tay để có thêm 30 điểm…
“Mảnh đất” dành cho sự sáng tạo nhiều nhất là việc thực hiện nhiệm vụ đưa mầm cây lên Mặt trăng. Sinh viên đã trình diễn rất nhiều mẫu mầm cây, nhưng vấn đề không chỉ ở chỗ tạo dáng đẹp cho nó, mà ở chỗ phải tạo ra các mũi tên bắn có dáng một mầm cây và giải quyết các nhiệm vụ bắn đi đủ xa, trúng mục tiêu và đứng thẳng lên được trên Mặt trăng. Nhiều đội dự thi đã áp dụng các cơ cấu lò xo hoặc khí nén, rồi căn chỉnh lực đẩy, điều chỉnh trọng tâm mũi tên và sử dụng tấm đệm đàn hồi của mặt đế mũi tên lúc tiếp đất trên Mặt trăng. Có thể lúc đó họ nhớ lại những trò chơi dân gian đá cầu hoặc ném mũi tên có đầu giác hút… Không ít đội đã rất thành công thực hiện nhiệm vụ này. Theo tôi, kết quả như vậy là khá tốt, nhất là còn đang ở vòng loại. Tuy nhiên, độ ổn định chưa thật cao, thời gian chuyển giao từ rô bốt tự động sang rô bốt bằng tay còn hơi lâu. Sinh viên nên nghĩ tới việc áp dụng các cơ cấu gá lắp nhanh và cách định vị chính xác hơn, ví dụ chế tao mũi tên trụ rỗng để lắp nhanh trên “nòng súng” lõi trụ… Ngoài phương án “bắn lên” có thể là cho “bay lên” với một cơ cấu đơn giản như đặt chiếc trực thăng đồ chơi có gắn thêm biểu tượng mầm cây hoặc chiếc rô bốt bay (quadrotor). Sau khi mầm này được chuyển giao cho rô bốt bằng tay sẽ kích hoạt và điều khiển cho mầm cây bay lên và đổ bộ xuống Mặt trăng. Hy vọng ở vòng chung kết sẽ có nhiều sản phẩm sáng tạo hơn nữa.

Các thành viên đội HNIVC1 (Trường CĐ Nghề Công nghiệp Hà Nội) vui mừng thực sự khi rô bốt tự động chuyển giao thành công 1 lúc 3 mầm cây cho rô bốt bằng tay

PV: Vậy theo ông, Robocon có thể đóng góp được gì cho sự phát triển khoa học công nghệ rô bốt tại Việt Nam nếu như nó được các trường học liên quan quan tâm thực sự?
GS.TSKH.Nguyễn Thiện Phúc: Nếu các trường liên quan thực sự quan tâm đến Robocon thì đây là sự đóng góp quan trọng đến phát triển nhân lực cho sự phát triển khoa học công nghệ rô bốt của nước nhà.
Các sản phẩm rô bốt trong Robocon chỉ là đồ chơi, chúng ta không nên đặt vấn đề ứng dụng trực tiếp chúng. Tuy nhiên, Robocon vẫn có tính ứng dung cao, vì nó tạo cho sinh viên từng buớc xây dựng đuợc tư duy đúng đắn về việc sản xuất công nghiệp, biết cách tích hợp hệ thống, cả phần cứng, phần mềm và nắm bắt đuợc nhiều kỹ năng hoạt động thực tiễn. Nhiều khi chỉ qua các môn học chính khoá, nặng về lý luận thì không dễ có được các kiến thức đó. Những điều này sẽ đem lợi ích kinh tế to lớn trong phạm vi công tác mà các kỹ sư hoạt động sau này. Trong thực tế đã bước đầu thể hiện các lợi ích này.
Chúng ta rất tự hào nhắc tới Tổng Giám đốc Công ty Tosy, vốn là đội trưởng đội BKCT, đoạt giải vô địch trong cuộc thi Robocon 2003. Từ năm 2011 đến nay qua các kỳ triển lãm quốc tế tại Nhật Bản, Đức, Mỹ, Giám đốc Hồ Vĩnh Hoàng cùng các sản phẩm đồ chơi công nghệ cao của anh đã được thế giới biết đến như một điểm sáng về công nghệ giải trí. Sản phẩm đồ chơi của Tosy hiện cũng đã có mặt ở nhiều nước. Nhưng không phải chỉ có Tosy, còn có khoảng mười công ty, mà nguời phụ trách xuất thân từ Robocon, đang buớc vào giai đoạn chế thử và sản xuất rô bốt. Chúng ta hoàn toàn có thể đặt lòng tin vào các thế hệ sinh viên đã và đang tham gia Robocon.

Các thành viên đội SKH_Fire_Win (ĐH SPKT Hưng Yên) tự hào vì rô bốt tự động có cơ cấu thả lá theo cách gà đẻ trứng chính xác và tự hào vì có mầm cây giống mầm thật nhất.

PV: Đây có phải là một trong những lý do mà trong một bài viết đăng trên Tạp chí Tự động hóa ngày nay vào đầu năm 2013 ông đã đề xuất Biến Robocon thành các khóa học ngoại khóa về công nghệ khi nói về việc nên đưa môn học Robotic vào giảng dạy trong các trường cao đẳng, đại học khối kỹ thuật tại Việt Nam?
GS.TSKH.Nguyễn Thiện Phúc: Đúng vậy, trong bài viết ấy tôi đã nhấn mạnh Robocon không chỉ là cuộc thi, một cuộc chơi, mà là một lớp học công nghệ đầy hứng thú. Phải chủ động tổ chức ở các trường để biến Robocon thành những khóa học công nghệ, bổ ích và hiệu quả cho công tác đào tạo. Đó là những khóa học ngoại khóa cần thiết, nhất là ở ta ở nhiều trường chưa có chương trình giảng dạy chính khóa về Robotics. Nếu nhận thức được rằng Robotics ngày nay đã trở thành hạt nhân cho sự tiếp cận việc hiện đại hóa, thông minh hóa hệ thống thiết bị công nghiệp, thì vị trí môn học về Robotics cũng phải được đặt đúng chỗ của nó. Dưới sự phát triển của cơ điện tử và công nghệ thông tin ngày nay, Robotics luôn luôn đổi mới. Các đề thi của Robocon luôn luôn phản ánh được các tiến bộ mới đó, và chính vì vậy, tuy đã là lần thi thứ 12, nó luôn luôn thu hút được sự tham gia của đông đảo sinh viên nhiều trường đại học và cao đẳng kỹ thuật.
PV: Nhưng trên thực tế việc triển khai được cuộc thi này không phải ở trường nào cũng thực hiện một cách dễ dàng vì nó liên quan đến cơ sở vật chất và mức độ đầu tư.
GS.TSKH.Nguyễn Thiện Phúc: Sân chơi Robocon là cơ hội rất tốt cho sinh viên vừa học tập được kết hợp với thực hành, mà hiếm khi họ lại thể hiện sự say mê đến thế. Các trường nên tận dụng cho sinh viên cơ hội học tập này. Với sự quan tâm của lãnh đạo nhà trường sẽ tìm ra được cách tổ chức không tốn nhiều công sức. Có thể mỗi trường chỉ nên có dăm ba đội đi dự thi thôi. Việc sơ tuyển nên bắt đầu từ việc cử một vài thầy giáo nghiên cứu kỹ đề thi, rồi phân khúc thành nhiều nhiệm vụ nhỏ để làm đầu đề các bài tập lớn đối với một số ngành học liên quan và chọn một bài dùng cho thi sơ tuyển. Thông thường, năm nào cũng có một phần đề thi là phải thiết kế chế tạo 1 rô bốt bằng tay có thể gắp được, như một nhiệm vụ bước đầu nhưng lại rất quan trọng trong cuộc thi. Vậy nên chăng, chọn phân khúc này làm bài thi sơ tuyển. Ngoài ra có thể chọn trong các phân khúc ấy một nhiệm vụ tiêu biểu cho đề thi Robocon năm đó để tổ chức một cuộc thi ở nội bộ trường nhằm khích lệ phong trào sáng tạo trong sinh viên, đồng thời hỗ trợ cho cuộc thi Robocon của trường. Ví dụ, với đề thi năm nay việc đưa mầm cây lên Mặt trăng cũng là một phân khúc hay.
Theo tôi, nên có hội thảo trao đổi kinh nghiệm tổ chức tham gia Robocon của các trường vì rất nhiều nơi có kinh nghiệm hay trong công việc này. Ví dụ, kinh nghiệm của Trường ĐH Lạc Hồng, nơi mà chỉ mới qua mấy mùa thi Robocon, đến nay hệ thống các thiết bị giảng dạy và đội ngũ thầy giáo các môn liên quan đến Robotics đã trở nên vững mạnh lên rất nhiều lần. Trường đã có những giải pháp khoa học và hợp lý để hỗ trợ cho các đội thi. Ví dụ dành một cụm máy gia công CNC để khắc phục các khó khăn thuờng gặp của các đội khi cần chế tạo chính xác các chi tiết rô bốt. Trường tổ chức sinh hoạt CLB rô bốt và khuyến khích các đội sử dụng, kế thừa những đội thi năm trước, các môđun thiết bị cấu thành rô bốt để khỏi bắt đầu lại từ đầu, như cách các đội thi ở những nơi khác vẫn thường làm. 
PV: Cảm ơn ông về những chia sẻ trên!
Trà Giang (thực hiện)