Desenvolvimento de um bisturi cirúrgico háptico integrado com realidade virtual imersiva utilizando Quest 2

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um bisturi para ambientes de realidade virtual, com o objetivo de melhorar a qualidade do treinamento médico e a aprendizagem prática. O projeto utiliza o headset Meta Quest 2 e o módulo Seeed XIAO nRF52840 Sense, integrando sensores como acelerômetro, giroscópio e mini motores de vibração para proporcionar feedback háptico aos usuários. Os componentes principais incluem um acelerômetro analógico ADXL335, trimpot, botões, resistores, transistores, diodos e uma bateria recarregável. A montagem do circuito foi realizada em uma protoboard de 400 pinos, com o firmware desenvolvido para coletar dados dos sensores, transmitir os dados utilizando Bluetooth Low Energy (BLE) e controlar os atuadores. A comunicação entre o bisturi e o Meta Quest 2 é feita via BLE, garantindo a sincronização de dados em tempo real. A sala de cirurgia virtual foi desenvolvida na plataforma Unity, permitindo uma interação imersiva e intuitiva com o ambiente e os objetos virtuais. Testes experimentais mostraram que o dispositivo apresenta precisão e sensibilidade adequadas dos sensores, além de um tempo de resposta eficiente na comunicação BLE. O desenvolvimento deste bisturi representa um avanço significativo na integração de tecnologias para realidade virtual, com potencial para contribuir para o avanço da educação e treinamento médicos. A base sólida estabelecida por este projeto abre portas para futuras pesquisas e aprimoramentos no campo da realidade virtual.

This work presents the development of a surgical instrument for virtual reality environments, aiming to improve the quality of medical training and practical learning. The project uses the Meta Quest 2 headset and the Seeed XIAO nRF52840 Sense module, integrating sensors such as an accelerometer, gyroscope and mini vibration motors to provide haptic feedback to users. The main components include an ADXL335 analog accelerometer, trimpot, buttons, resistors, transistors, diodes and a rechargeable battery. The circuit was assembled on a 400-pin breadboard, with the firmware developed to collect data from the sensors, transmit the data using Bluetooth Low Energy (BLE) and control the actuators. Communication between the surgical instrument and the Meta Quest 2 is done via BLE, ensuring real-time data synchronization. The virtual operating room was developed on the Unity platform, allowing immersive and intuitive interaction with the environment and virtual objects. Experimental tests have shown that the device presents adequate precision and sensitivity of the sensors, in addition to an efficient response time in BLE communication. The development of this scalpel represents a significant advance in the integration of virtual reality technologies, with the potential to contribute to the advancement of medical education and training. The solid foundation established by this project opens doors for future research and improvements in the field of virtual reality.