一项由中美科研团队合作完成的研究,将人形机器人推向了手术台。国际顶级学术期刊 Nature 近日发表了题为《人形机器人用于外科手术的活体可行性研究》的论文,展示了使用 宇树科技G1 人形机器人,通过远程操控对活体动物进行腹腔镜手术的完整过程。

论文的第一作者兼通讯作者是 梁泽楷,一位“00后”中国博士生。他于 2023年 本科毕业于 华中科技大学2025年加州大学圣地亚哥分校 取得硕士学位,目前在该校 Michael C. Yip 教授 的实验室攻读博士。

研究团队的目标很明确:为动辄千万元的 达芬奇手术机器人系统 寻找一种更经济的替代方案。他们选择了在高校实验室中常见的宇树G1人形机器人作为平台,并对其进行了必要的硬件和软件“改装”。团队设计了一个定制夹具,连接在G1的机械手上,使其能够稳固地握住一把商用的手动腕式腹腔镜钳。

手术的核心在于搭建了一套遥操作框架。外科医生坐在控制台前,头戴立体高清头显以获取内窥镜的实时三维画面,双手则操作两个主手控制器。控制台与宇树G1之间通过网络通信,系统会将医生手部的精细动作按比例缩放,并精确映射为机器人手腕的运动,从而操控手术器械。

在获得相关伦理和实验批准后,研究团队对两头分别约 11周龄16周龄 的家养雌性猪实施了腹腔镜胆囊切除术。整个过程中,一名资深外科医生在主控台进行遥控操作,另一名高级外科医生或临床研究员则在床旁担任助手,负责控制摄像头、牵引组织、暴露视野以及调整和清洁器械。

实验共进行了两台手术。第一台手术由一台宇树G1主刀,人类医生担任床旁助手,术中曾短暂引入第二台G1机器人负责扶镜和牵拉。第二台手术则完全由一台G1主刀,床旁协助以人类为主。结果显示,第一例手术无重大并发症;第二例手术中出现了轻微的胆汁溢出和肝床出血,但通过吸引和电凝处理后得到妥善解决。

手术效率的提升十分显著。主控台操作时间从第一例的 56分15秒 大幅缩短至第二例的 31分59秒,减少了超过24分钟。同时,机器人的部署次数也从8次降至4次,显示出团队在操作流程优化上的快速学习能力。

尽管成果令人振奋,论文并未回避当前技术的局限性。研究团队坦诚指出了宇树G1在手术应用中面临的诸多挑战,包括操作过程中的网络延迟、机器人工作空间受限、需要频繁进行校准,以及缺乏可经受高压灭菌的组件等问题。这些都与成熟的达芬奇系统存在明显差距。

然而,研究团队对前景保持乐观。论文特别提到,早期的达芬奇机器人在完成第一例腹腔镜胆囊切除手术时耗时长达 6小时,而如今同类手术仅需 30分钟。他们认为,随着技术的持续发展,人形机器人有望为传统机器人平台提供一种可扩展的替代方案,并可能将机器人辅助手术的能力拓展到传统手术室之外。

这项研究的出发点,在于应对医疗系统日益严峻的人力短缺问题。论文指出,人员短缺与不断增长的护理需求之间的鸿沟正在扩大。传统手术机器人虽然性能强大,但价格昂贵、占地庞大,且需要专用的器械和改造后的手术室。相比之下,人形机器人的优势在于其与人类相似的体型,能够直接使用为人类外科医生设计的工具,并在现有的手术室环境中工作,无需对基础设施进行大规模改造。

对于产业界而言,这篇论文的价值不仅在于技术验证本身,更在于它打开了巨大的想象空间。这类似于工厂自动化领域的争论:既然有成熟的自动化产线,为何还需要人形机器人?答案在于灵活性与泛化能力。专用产线是重资产,为特定产品定制,改动成本极高。而通用人形机器人可以走进现有的手术室,使用现有的器械,融入现有的工作流程。这种能够适应多样化任务和环境的通用性,正是人形机器人在医疗领域应用的巨大潜力所在。