通用人形机器人走进手术室,这个长期停留在科幻想象中的场景,如今有了第一份活体实验证据。7月8日,国际顶级期刊《自然》在线发表了一篇题为《人形机器人用于外科手术的活体可行性研究》的论文,首次展示了一台市售通用人形机器人在活体动物上完成整套微创手术的全过程。
研究团队将宇树G1人形机器人搬进手术室,让它握住普通腹腔镜器械,通过远程操控,为两头活猪实施了标准的腹腔镜胆囊切除术。两例手术均以机器人方式顺利完成,无一中转开腹。论文的第一作者兼通讯作者是00后中国博士生梁泽楷,他本科毕业于华中科技大学,目前在加州大学圣地亚哥分校攻读博士。
这项研究的核心突破在于,它走的是一条与达芬奇手术系统等传统专用平台完全不同的技术路线。过去二十多年,手术机器人市场由专用系统主导,这类设备性能强大,但造价高昂、耗材专用、维护成本高,且庞大的机械臂和床旁控制台占据大量手术室空间,使得机器人手术长期集中在资源雄厚的三甲医疗中心。人形机器人则凭借与人类相似的形态,理论上能直接融入为人类设计的手术空间和工作流程,使用人类医生本就在用的普通器械,而不必依赖机器人专用的昂贵耗材。
研究团队选择腹腔镜手术作为首个验证场景,是因为其临床应用极广,且有成熟的机器人系统可作为参照基准。但让通用人形机器人完成微创手术,技术挑战不小。腹腔镜手术要求器械围绕一个固定的切口支点运动,这个支点在专业上被称为远程运动中心(RCM),不能被过度撬动,否则可能造成组织损伤。达芬奇等专用系统靠机械结构将RCM牢牢固定,而宇树G1没有这种机械约束,只能依靠视觉感知和算法主动维持一个虚拟的远程运动中心。
为此,团队搭建了一套远程操作框架:医生在控制台上戴着立体头显,通过主操作手将手部动作按比例缩放后映射为机器人手腕的运动。机器人头部前置摄像头借助ArUco标记来定位RCM位置。实验室评估显示,系统在直线运动上达到约1.30毫米的均方根精度,但弧线运动误差明显放大至约10.40毫米,操作端到执行端延迟约为156毫秒,略高于临床上普遍认为的150毫秒理想阈值。此外,宇树G1手臂展开长度仅约450毫米,远短于成年人臂展,在某些为人类操作设计的训练场景中可能出现“够不着”的问题。
活体手术环节在机构的外科模拟中心进行,两头分别约11周龄和16周龄的雌性家猪接受了手术。第一例由一台人形机器人主刀,人类外科医生担任床旁助手,术中一度动用第二台人形机器人短暂负责扶镜和牵拉。第二例同样由人形机器人主刀,床旁协助以人类为主。结果显示,第一例术中没有出现重大并发症;第二例出现轻微胆汁溢出和肝床出血,但通过吸引和电凝得到妥善处理。从耗时看,第二例明显比第一例熟练,主动操控台时间从约56分钟缩短到约32分钟,机器人重新部署次数也从8次降到4次。
作为全球首次尝试,这套系统离真正进入人类手术室仍有不小距离。研究团队指出了几个亟待攻克的难题。首先是反复校准问题,猪的呼吸起伏和机器人底座轻微漂移导致RCM位置在术中不断变化,一旦漂移过大或视野变差,就必须暂停手术重新校准,这使整台手术时间远长于使用达芬奇系统。其次是无菌问题,目前的商用人形机器人缺乏可高温高压灭菌的部件,这项研究只能用无菌手套套在机器人手臂上,并不能完全满足人体手术的无菌标准。此外,机器人活动范围受限、力量不足,也增加了主刀医生的认知和操作负担。
尽管如此,研究团队对前景保持乐观。他们指出,早期机器人腹腔镜手术需耗时6小时,而如今同类手术仅需30分钟,任何新技术在起步阶段都会经历类似的笨拙期。这项研究为人形机器人在医疗领域的应用打开了一扇窗,其“一机多用”的潜力——既能参与手术,又能承担床旁辅助、医院物流等任务——在护理需求持续增长、临床人手日益紧张的背景下,具有独特的产业吸引力。对于AI产业投资者而言,这标志着人形机器人从工业巡检、仓储物流等场景向高精度、高附加值医疗场景的实质性延伸,可能为上游精密传感器、实时控制算法和下游医疗AI应用带来新的需求牵引。