一項由中美科研團隊合作完成的研究,將人形機器人推向了手術臺。國際頂級學術期刊 Nature 近日發表了題為《人形機器人用於外科手術的活體可行性研究》的論文,展示了使用 宇樹科技G1 人形機器人,通過遠程操控對活體動物進行腹腔鏡手術的完整過程。

論文的第一作者兼通訊作者是 梁澤楷,一位“00後”中國博士生。他於 2023年 本科畢業於 華中科技大學2025年加州大學聖地亞哥分校 取得碩士學位,目前在該校 Michael C. Yip 教授 的實驗室攻讀博士。

研究團隊的目標很明確:為動輒千萬元的 達芬奇手術機器人系統 尋找一種更經濟的替代方案。他們選擇了在高校實驗室中常見的宇樹G1人形機器人作為平臺,並對其進行了必要的硬件和軟件“改裝”。團隊設計了一個定製夾具,連接在G1的機械手上,使其能夠穩固地握住一把商用的手動腕式腹腔鏡鉗。

手術的核心在於搭建了一套遙操作框架。外科醫生坐在控制台前,頭戴立體高清頭顯以獲取內窺鏡的實時三維畫面,雙手則操作兩個主手控制器。控制台與宇樹G1之間通過網絡通信,系統會將醫生手部的精細動作按比例縮放,並精確映射為機器人手腕的運動,從而操控手術器械。

在獲得相關倫理和實驗批准後,研究團隊對兩頭分別約 11周齡16周齡 的家養雌性豬實施了腹腔鏡膽囊切除術。整個過程中,一名資深外科醫生在主控臺進行遙控操作,另一名高級外科醫生或臨床研究員則在床旁擔任助手,負責控制攝像頭、牽引組織、暴露視野以及調整和清潔器械。

實驗共進行了兩臺手術。第一臺手術由一臺宇樹G1主刀,人類醫生擔任床旁助手,術中曾短暫引入第二臺G1機器人負責扶鏡和牽拉。第二臺手術則完全由一臺G1主刀,床旁協助以人類為主。結果顯示,第一例手術無重大併發症;第二例手術中出現了輕微的膽汁溢出和肝床出血,但通過吸引和電凝處理後得到妥善解決。

手術效率的提升十分顯著。主控臺操作時間從第一例的 56分15秒 大幅縮短至第二例的 31分59秒,減少了超過24分鐘。同時,機器人的部署次數也從8次降至4次,顯示出團隊在操作流程優化上的快速學習能力。

儘管成果令人振奮,論文並未迴避當前技術的侷限性。研究團隊坦誠指出了宇樹G1在手術應用中面臨的諸多挑戰,包括操作過程中的網絡延遲、機器人工作空間受限、需要頻繁進行校準,以及缺乏可經受高壓滅菌的組件等問題。這些都與成熟的達芬奇系統存在明顯差距。

然而,研究團隊對前景保持樂觀。論文特別提到,早期的達芬奇機器人在完成第一例腹腔鏡膽囊切除手術時耗時長達 6小時,而如今同類手術僅需 30分鐘。他們認為,隨著技術的持續發展,人形機器人有望為傳統機器人平臺提供一種可擴展的替代方案,並可能將機器人輔助手術的能力拓展到傳統手術室之外。

這項研究的出發點,在於應對醫療系統日益嚴峻的人力短缺問題。論文指出,人員短缺與不斷增長的護理需求之間的鴻溝正在擴大。傳統手術機器人雖然性能強大,但價格昂貴、佔地龐大,且需要專用的器械和改造後的手術室。相比之下,人形機器人的優勢在於其與人類相似的體型,能夠直接使用為人類外科醫生設計的工具,並在現有的手術室環境中工作,無需對基礎設施進行大規模改造。

對於產業界而言,這篇論文的價值不僅在於技術驗證本身,更在於它打開了巨大的想象空間。這類似於工廠自動化領域的爭論:既然有成熟的自動化產線,為何還需要人形機器人?答案在於靈活性與泛化能力。專用產線是重資產,為特定產品定製,改動成本極高。而通用人形機器人可以走進現有的手術室,使用現有的器械,融入現有的工作流程。這種能夠適應多樣化任務和環境的通用性,正是人形機器人在醫療領域應用的巨大潛力所在。