机器人前瞻（公众号：robot_pro）
编译｜程茜
编辑｜漠影
机器人前瞻7月10日消息，当地时间7月8日，机器人重磅成果登国际顶刊Nature，研究人员操控宇树人形机器人G1远程完成活体微创手术，这是全球首次实现远程操控通用人形机器人完成活体微创手术。
这篇论文的第一作者和通讯作者是00后中国博士生梁泽楷。他2023年本科毕业于华中科技大学，2025年硕士毕业于加州大学圣地亚哥分校，目前在加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院Michael C. Yip教授实验室读博。
其论文题目为《人形机器人在手术中的体内应用可行性研究（In vivo feasibility study of humanoid robots in surgery）》，论文中进行了临床试验，人类医生操控人形机器人为活体动物成功切除了胆囊，在首次活体猪手术中，一名人类外科医生站在人形机器人旁担任助手；第二次手术则采用两台遥操作人形机器人协同作业。
▲人类医生操控人形机器人
研究人员称，这项临床验证实验是人形机器人走进手术室的第一步，这类机器人初期可在手术过程中承担辅助工作，后续就能被外科医生远程操控独立实施手术。
一、人形机器人完成2例胆囊切除术，人类医生远程操控
传统手术机器人均为直观外科公司的达芬奇手术系统等专用定制设备，现阶段人形机器人能否达到微创手术所需的精度、控制性能与安全标准，尚无明确定论。基于此，研究人员针对当下主流人形机器人技术开展腹腔镜手术任务系统性评测，由经验丰富的外科医生远程操控宇树科技的人形机器人G1，成功为活体动物切除了胆囊。
他们搭建了一套基于通用手术器械的人形机器人腹腔镜遥操作系统，并通过台架性能标定、覆盖不同外科从业经验人群的模拟手术室人机试验，以及活体猪动物实验，全面验证该系统的作业能力。
▲用于人形机器人手术的远程操控系统
其打造的物理装置和软件，让人形机器人能够握住手术工具，并将操作者自然流畅的手部动作，无缝转化为机器人腕部手术器械的控制指令。
在操作过程中，外科医师操控一套搭载电脑的主控操作台，操作台配备立体头显设备，供医生实时观察操作视野，同时设有脚踏开关，用以切换医师手部动作与手术器械运动的联动、断开状态。
▲人形手术操作空间的检测结果以及指令执行情况的跟踪记录
人形机器人共完成2例胆囊切除术，在首次活体猪手术中，一名人类外科医生站在人形机器人旁担任助手；第二次手术则采用两台遥操作机器人协同作业。
▲实时猪腹腔镜胆囊切除手术过程，包括手术设备安装、手术孔建立、操作台的使用、组织牵开、切割、结扎以及胆囊从肝脏上的分离过程
二、人形机器人做手术两大优势：更便宜、占地面积更小
Shanglei Liu在接受外媒UC San Diego Today采访时称，（采用人形机器人辅助手术的）成本只是传统方法的几分之一，所需空间也小得多。
G1的起售价为1.35万美元（约合人民币9.16万元），运输费用在300到1200美元（约合人民币2034元至8138元）之间，再添加灵巧手等功能性配件，成本可能达到超6.7万美元（约合人民币45.44万元）；直觉外科的专业达芬奇手术机器人价格通常在50万美元（约合人民币339万元）到数百万美元之间。
在空间占用方面，专用手术机器人重量约为1800磅；G1身高为5英尺，重量为60磅，更适合在偏远地区的小型医疗机构中使用。
▲人形机器人进行体内手术
在手术之外，研究人员认为人形机器人还可以承担其他角色，由于它能够行走并完成人类能够做的各种体力劳动，因此可以为主治医生拿取所需的工具，也可以在手术结束后帮忙清理手术室。
三、反复校准、时延，仍是核心门槛
这项试验也暴露出目前人形机器人操作远程手的几个局限性。
首先，手术过程中，机器人需要多次校准，会花费比现有的专业手术机器人更长时间。
Shanglei Liu提到，这种情况在早期阶段的机器人手术系统中很常见，随着时间的推移情况会有所改善，第一次使用机器人进行腹腔镜手术时耗时6小时，现在这一时间已缩短至30分钟。
G1的臂展仅为0.45米，而成年人的臂展在1.6到1.8米之间，这限制了远程操作员的操作范围。该机器人还存在其他运动方面的限制。
其次是延迟，即外科医生操控手柄的动作与机器人响应动作之间存在的延迟，研究团队正持续优化这一指标，以便开展面向偏远地区的远距离远程手术研究。
研究人员在论文中指出，目前的远程操控人形机器人系统的延迟通常在几百毫秒左右，而先前的研究表明，理想的手术机器人其延迟应低于150毫秒。
结语：人形机器人在医疗场景潜力巨大
驱动、控制与机器学习领域的最新进展，正快速让人形机器人推向可短期落地。论文中提出，医疗场景是需求尤为迫切的赛道，医护人员短缺叠加照护需求持续增长，不断拉大临床工作负荷与专业医护人力供给之间的缺口。
但现有自动化方案大多聚焦数字化、后勤类工作，医院大量工作要求设备能够在适配人类活动的环境中自主移动、操作器械，并实现安全人机交互。基于此，人形机器人的形态具备独特应用潜力，在外科手术辅助场景中优势尤为突出。
加州大学圣地亚哥分校电气与计算机工程系教授、该论文通讯作者之一Michael Yip谈道，他们的目标之一就是研发自主手术辅助机器人，其希望打造的未来手术室是：人形机器人与医护人员协同配合组成一体化诊疗团队，既能在常规医院环境开展手术，也可用于野外医疗等非常规场景，为有需要的患者提供诊疗服务。
来源：Nature、UC San Diego Today
