通用人形機器人走進手術室,這個長期停留在科幻想象中的場景,如今有了第一份活體實驗證據。7月8日,國際頂級期刊《自然》在線發表了一篇題為《人形機器人用於外科手術的活體可行性研究》的論文,首次展示了一臺市售通用人形機器人在活體動物上完成整套微創手術的全過程。

研究團隊將宇樹G1人形機器人搬進手術室,讓它握住普通腹腔鏡器械,通過遠程操控,為兩頭活豬實施了標準的腹腔鏡膽囊切除術。兩例手術均以機器人方式順利完成,無一中轉開腹。論文的第一作者兼通訊作者是00後中國博士生梁澤楷,他本科畢業於華中科技大學,目前在加州大學聖地亞哥分校攻讀博士。

這項研究的核心突破在於,它走的是一條與達芬奇手術系統等傳統專用平臺完全不同的技術路線。過去二十多年,手術機器人市場由專用系統主導,這類設備性能強大,但造價高昂、耗材專用、維護成本高,且龐大的機械臂和床旁控制台佔據大量手術室空間,使得機器人手術長期集中在資源雄厚的三甲醫療中心。人形機器人則憑藉與人類相似的形態,理論上能直接融入為人類設計的手術空間和工作流程,使用人類醫生本就在用的普通器械,而不必依賴機器人專用的昂貴耗材。

研究團隊選擇腹腔鏡手術作為首個驗證場景,是因為其臨床應用極廣,且有成熟的機器人系統可作為參照基準。但讓通用人形機器人完成微創手術,技術挑戰不小。腹腔鏡手術要求器械圍繞一個固定的切口支點運動,這個支點在專業上被稱為遠程運動中心(RCM),不能被過度撬動,否則可能造成組織損傷。達芬奇等專用系統靠機械結構將RCM牢牢固定,而宇樹G1沒有這種機械約束,只能依靠視覺感知和算法主動維持一個虛擬的遠程運動中心。

為此,團隊搭建了一套遠程操作框架:醫生在控制台上戴著立體頭顯,通過主操作手將手部動作按比例縮放後映射為機器人手腕的運動。機器人頭部前置攝像頭藉助ArUco標記來定位RCM位置。實驗室評估顯示,系統在直線運動上達到約1.30毫米的均方根精度,但弧線運動誤差明顯放大至約10.40毫米,操作端到執行端延遲約為156毫秒,略高於臨床上普遍認為的150毫秒理想閾值。此外,宇樹G1手臂展開長度僅約450毫米,遠短於成年人臂展,在某些為人類操作設計的訓練場景中可能出現“夠不著”的問題。

活體手術環節在機構的外科模擬中心進行,兩頭分別約11周齡和16周齡的雌性家豬接受了手術。第一例由一臺人形機器人主刀,人類外科醫生擔任床旁助手,術中一度動用第二臺人形機器人短暫負責扶鏡和牽拉。第二例同樣由人形機器人主刀,床旁協助以人類為主。結果顯示,第一例術中沒有出現重大併發症;第二例出現輕微膽汁溢出和肝床出血,但通過吸引和電凝得到妥善處理。從耗時看,第二例明顯比第一例熟練,主動操控臺時間從約56分鐘縮短到約32分鐘,機器人重新部署次數也從8次降到4次

作為全球首次嘗試,這套系統離真正進入人類手術室仍有不小距離。研究團隊指出了幾個亟待攻克的難題。首先是反覆校準問題,豬的呼吸起伏和機器人底座輕微漂移導致RCM位置在術中不斷變化,一旦漂移過大或視野變差,就必須暫停手術重新校準,這使整臺手術時間遠長於使用達芬奇系統。其次是無菌問題,目前的商用人形機器人缺乏可高溫高壓滅菌的部件,這項研究只能用無菌手套套在機器人手臂上,並不能完全滿足人體手術的無菌標準。此外,機器人活動範圍受限、力量不足,也增加了主刀醫生的認知和操作負擔。

儘管如此,研究團隊對前景保持樂觀。他們指出,早期機器人腹腔鏡手術需耗時6小時,而如今同類手術僅需30分鐘,任何新技術在起步階段都會經歷類似的笨拙期。這項研究為人形機器人在醫療領域的應用打開了一扇窗,其“一機多用”的潛力——既能參與手術,又能承擔床旁輔助、醫院物流等任務——在護理需求持續增長、臨床人手日益緊張的背景下,具有獨特的產業吸引力。對於AI產業投資者而言,這標誌著人形機器人從工業巡檢、倉儲物流等場景向高精度、高附加值醫療場景的實質性延伸,可能為上游精密傳感器、實時控制算法和下游醫療AI應用帶來新的需求牽引。