Управлять инвалидной коляской и работать удаленно: школьники из Тараза создали интеллектуальную капу для людей с ограниченными возможностями

Восемнадцатилетние Канат Тажихан и Барысхан Калдыбай разработали специальную капу для людей с ограниченными возможностями. С ее помощью можно управлять инвалидной коляской, пользоваться планшетом или компьютером, учиться и работать удаленно. Узнали, как парням пришла в голову такая идея, как масштабировать проект и где еще можно его использовать.

О детстве и первых проектах

Канат и Барысхан — ученики Назарбаев Интеллектуальной школы, расположенной в Таразе. В этом городе ребята родились и выросли. Оба с детства интересовались технологиями, робототехникой и искусственным интеллектом.

«Еще в начальной школе мне нравилось что-то создавать своими руками, а урок труда был моим любимым. Я вдохновлялся фантастическими фильмами про роботов, будущее и самим искусственным интеллектом, который способен решать сложные задачи и открывать новые возможности. Я мечтал когда-нибудь создать что-то подобное», — рассказывает Канат.

В Назарбаев Интеллектуальной школе он начал изучать робототехнику, но случилась пандемия — и школьников отправили на карантин. Это время мальчик использовал для самообразования: приобрел базовые платы, чипы, датчики и начал изучать автоматизацию и основы программирования через YouTube. Одним из его проектов стала разработка солнечных панелей.

В 10 классе Канат разработал и установил экспериментальную солнечную панель с системой, которая автоматически поворачивалась вслед за солнцем и очищала свою поверхность. Проект оказался успешным, и в 11 классе школьник выиграл грант, который позволил ему создать полноценную солнечную электростанцию.

«Я выбрал эту тему, потому что в некоторых аулах Казахстана есть проблемы с электричеством. Проведение сетей туда экономически нерентабельно, а солнечная энергия может стать решением. Разработка станции стала настоящим вызовом. Я три месяца изучал редукторы, моторы, подшипники, искал компоненты на рынках, чертил схемы и тестировал систему. Без возможности использовать готовые решения я научился работать с доступными ресурсами и добился результата. В итоге установил современную солнечную станцию, которая решает проблему электричества в селе», — объясняет он.

В школе Канат подружился с Барысханом Калдыбаем, который тоже с детства увлекался технологиями. Любовь к этому Барысхану привил дедушка, всю жизнь работавший электриком.

«Наш гараж был чем-то вроде маленькой мастерской, где всегда что-то чинили, изобретали или строили. Я помню, как еще ребенком проводил там дни напролет, наблюдая за тем, как дедушка работает. Для меня это был не просто гараж — это было место, где создавались настоящие чудеса. Дедушка показывал мне, как работает электричество, как подключать провода, как из обычных деталей можно сделать что-то полезное. Он объяснял все просто и понятно, и я чувствовал себя частью этого процесса. Уже тогда я понял, что техника — это не просто инструменты, это возможность создавать что-то новое и полезное», — вспоминает Барысхан.

Со временем мальчик начал сам разбирать старую технику и что-то из нее мастерить. Первым его изобретением стала примитивная лампа из старых деталей. В школе интерес к технике только усилился.

«Сейчас я учусь в Назарбаев Интеллектуальной школе города Тараз. Здесь я продолжаю углублять свои знания в области технологий и точных наук. Эта школа открыла для меня доступ к современным ресурсам и возможности работать над своими проектами. Моя страсть к изобретательству стала для меня не просто хобби, а частью моей жизни», — говорит Барысхан.

Первым совместным проектом ребят стало создание системы по сортировке мусора с использованием искусственного интеллекта.

Система автоматически распознает и сортирует пять видов отходов: бумагу, пластик, металл, органику и стекло. Для ее обучения ребята собрали 10 000 изображений мусора. Когда система определяет тип отходов, то перемещает их в соответствующий контейнер. Ультразвуковые датчики отслеживают заполнение контейнеров, что помогает выстраивать оптимальные маршруты коммунальных служб. Система уже полностью готова, и школьники хотели бы внедрить ее в качестве «пилота» одном из городов Казахстана.

Капа для людей с ограниченными возможностями

С октября 2022 года Канат и Барысхан реализуют новый проект — разрабатывают интерактивную капу для людей с ограниченными возможностями.

«Мы посещали дома инвалидов, проводили опросы и слушали их истории. Изучали, как можно помочь людям с различными заболеваниями: ДЦП, паралич, травмы головного мозга. Это стало основой для разработки интерактивной капы», — рассказывают старшеклассники.

Разработчики Канат и Барысхан с их другом, который стал одним из первых пользователей изобретения

Многие люди с инвалидностью сохраняют возможность управлять движениями языка и головы. Ребята поняли, что эти функции можно использовать для управления цифровыми устройствами и инвалидной коляской.

«Мы черпали вдохновение из примера Стивена Хокинга, который управлял своей коляской с помощью губ. Но наша цель — создать универсальное устройство, которое дало бы людям возможность программировать, заниматься видеомонтажом, дизайном, работать, обучаться и даже играть, используя планшеты, ноутбуки, телефоны», — уточняют они.

Как выглядит разработка?

Это устройство, которое создается индивидуально для каждого пользователя. На первом этапе снимается слепок рта, чтобы капа идеально подходила, не мешала разговаривать и могла использоваться длительное время. Ее корпус изготовлен из гипоаллергенного биосовместимого пластика, который обеспечивает безопасность и комфорт при длительном использовании.

Внутри корпуса изолированно размещены основные компоненты: микроконтроллер, сенсоры и датчики. Такая конструкция защищает электронику от внешних воздействий и обеспечивает компактность устройства.

Капа предоставляет пользователю два способа управления цифровыми устройствами и инвалидной коляской: с помощью движений языка и движений головы. Оба метода разработаны так, чтобы быть максимально точными, интуитивными и удобными, обеспечивая полный контроль над системой.

Управление через язык превращает его в точный аналог компьютерной мыши. Сенсоры внутри капы фиксируют каждое движение языка и преобразуют его в команды. Например, движение языка вперед перемещает курсор вверх на экране, движение назад опускает его вниз, а сдвиги языка влево или вправо перемещают курсор в соответствующие стороны. Пользователь может двигать курсор в любых направлениях: диагонально, круговыми движениями или по сложным траекториям так же легко, как с помощью настольной мыши. Это позволяет ему взаимодействовать с цифровыми устройствами: открывать виртуальную клавиатуру, набирать текст и выполнять любые задачи без ограничений.

С помощью языка также можно управлять инвалидной коляской. Например, движение языка вперед заставляет коляску двигаться вперед, а другие команды могут быть адаптированы под индивидуальные потребности пользователя, делая управление естественным и интуитивным.

Управление через движения головы предоставляет альтернативный способ взаимодействия с гаджетами. Система фиксирует минимальные наклоны головы, позволяя точно имитировать действия компьютерной мыши. Например, легкий наклон головы вправо перемещает курсор вправо, влево — влево, а движения вперед и назад поднимают или опускают курсор. Курсор полностью повторяет действия пользователя на экране.

Наклон головы вперед заставляет коляску двигаться вперед, а повороты вправо и влево задают направление движения. Устройство фиксирует базовое положение головы, чтобы команды активировались минимальными движениями, обеспечивая комфорт и точность управления.

Дополнительно устройство оснащено программируемыми кнопками, которые можно адаптировать под индивидуальные нужды пользователя. Эти кнопки могут использоваться для переключения режимов, активации функций или выполнения других задач, делая устройство универсальным и адаптивным.

Аккумулятора устройства хватает на 8 часов активного использования, что позволяет использовать его на протяжении всего рабочего дня или учебной сессии.

«Это открывает людям с инвалидностью огромные возможности: работать, обучаться, осваивать новые навыки, общаться, быть независимыми и не ограничиваться условиями, которые создало общество. С интерактивной капой можно заниматься программированием, монтажом видео, дизайном, фрилансом или работать в компании удаленно, выполняя задачи менеджера или оператора, отвечающего на вопросы клиентов. Возможности ограничены только фантазией пользователя и тем, где он захочет применять устройство», — объясняют разработчики.

Капа подключается к различным устройствам — ноутбукам, телефонам, планшетам и инвалидным коляскам с помощью модуля Bluetooth. Это позволяет пользователям одновременно управлять несколькими системами и адаптировать устройство под свои требования.

Что с проектом сейчас?

Разработка находится на стадии функционального прототипа, который способен подключаться и управлять цифровыми устройствами. Ребятам осталось адаптировать капу ко всем устройствам, чтобы она подключалась к любому типу гаджетов. Следующий шаг — выпуск готового продукта.

«Нам необходимы дополнительные эксперименты и доработки. Наша главная цель — сделать устройство универсальным, чтобы оно подходило ко всем видам устройств и было настолько простым в использовании, чтобы пользователь мог сразу начать работать, просто достав его из коробки», — отмечают школьники.

Еще одна цель (не менее глобальная) — создать специальные клубы в реабилитационных центрах, где волонтеры могли бы обучать детей с инвалидностью программированию, видеомонтажу и дизайну. Ведь интерактивная капа — не просто инструмент, а средство, которое может дать людям возможность зарабатывать деньги, работать и развиваться. А для этого нужна не только технология, но и знания, необходимые для ее эффективного использования.

«Для реализации этих планов необходима поддержка государства. Мы видим, что многие люди с инвалидностью изолированы дома и не имеют доступа к образовательным и техническим возможностям. Государство может помочь, предоставив информационную базу, финансовую поддержку и ресурсы для организации обучения. Важно создать специальные условия для этих людей: нанять учителей, организовать обучающие программы и показать, как такие капы могут изменить их жизнь», — объясняют разработчики.

По их словам, частные компании, особенно в сфере IT, также могут внести свой вклад, внедряя технологию для обучения и работы людей с инвалидностью.

Для качественной реализации проекта нужны инвестиции и поддержка.

«Также важно наладить контакт с реабилитационными центрами, больницами и ассоциациями инвалидов. Это позволит не только внедрить технологию в повседневную жизнь, но и адаптировать ее под реальные потребности пользователей. Наша цель — сделать интерактивную капу доступной, полезной и преобразующей жизнь людей с ограниченными возможностями», — резюмируют Канат и Барысхан.

О поддержке крупных корпораций

— Значительную поддержку мы получили, участвуя в конкурсе RedBull Basement. Заняли первое место на национальном этапе, и RedBull дал нам доступ к уникальным ресурсам, которые значительно ускорили развитие нашего проекта. Например, нам предоставили инструменты искусственного интеллекта, включая GitHub Copilot, которые упростили программирование. Мы получили доступ к платформе Microsoft forStartups, где работали с главой направления стартапов от Microsoft, который делился советами о том, как эффективно использовать облачные сервисы для улучшения продукта. Нам также предоставили ноутбуки AMD для тестирования и разработки, а встречи с представителем AMD помогли найти технические решения для оптимизации работы. Кроме того, мы участвовали в воркшопах и сессиях с международными коучами, инвесторами и менторами, которые помогали строить стратегию, улучшать продукт и разрабатывать бизнес-план.

Наш ментор, Давид Туганов, внес значительный вклад в проект. Он помогал прорабатывать детали устройства, давал ценные советы по маркетингу и вдохновлял на поиск новых решений. 

Кроме того, Samsung Electronics предоставила особые условия для улучшения стартапа и выразила готовность поддерживать нас в дальнейшем. Эти ресурсы и знания, полученные от профессионалов мирового уровня, позволили нам не только улучшить технологию, но и сформировать стратегический подход к ее внедрению и развитию.

В планах у ребят сотрудничество с такими организациями, как Iteachme и INCLUSIVE ACADEMY, чтобы интегрировать технологию в их образовательные программы.

Где еще можно использовать разработку

Ребята отмечают, что у разработки есть потенциал и в других сферах. Устройство может найти применение в профессиях, где требуется максимальная точность и дополнительный контроль. Его могут использовать, к примеру, водолазы, космонавты, пилоты, врачи, инженеры и другие специалисты, работающие в условиях, где голосовые команды невозможны или неэффективны (no-voice professions).

Например, капа может быть использована для управления инструментами при проведении сложных операций, в условиях глубоководных погружений или в космосе, где важна компактность и надежность. В киберспорте она также может стать инновационным инструментом, предоставляя игрокам дополнительные функциональные кнопки для повышения эффективности.

Пару слов о мечтах и миссии

Ребята признаются, что часто размышляют о том, как технологии меняют мир. Они стирают границы и барьеры, делают жизнь проще и удобнее:

«Наша мечта — создавать технологии, которые действительно могут изменить чью-то жизнь к лучшему. Мы видим свою миссию в том, чтобы сделать такие технологии доступными для всех, особенно для тех, кто сталкивается с трудностями в повседневной жизни. Мы хотим, чтобы наши изобретения помогали людям преодолевать барьеры: физические, социальные или технические. Для нас важно дать людям не только инструменты, но и надежду на лучшее будущее.

Особенно нас вдохновляют те дети с инвалидностью, которых мы встречали в реабилитационных центрах. Мы уже увидели, как в их глазах загорается огонек надежды, когда они понимают, что технологии могут изменить их жизнь. Более 100 детей, с которыми мы пообщались, поверили в нас и в наши разработки. Мы не хотим лишать их этой веры. Наша цель — подарить каждому ребенку с инвалидностью возможность быть независимым, преодолевать ограничения и реализовывать свои мечты».