欢迎访问深圳市中小企业公共服务平台电子信息窗口

全球首例!宇树G1人形机器人完成活体胆囊切除手术

2026-07-10 来源:电子工程专辑
93

关键词: 宇树G1 人形手术机器人 Nature 微创手术 人形机器人

7月8日,国际顶级学术期刊《Nature》发表了一项重磅研究成果:美国加州大学圣迭戈分校(UC San Diego)工程师团队与外科医生团队合作,利用两台中国宇树科技(Unitree)G1人形机器人,成功完成了两例大型非灵长类哺乳动物的活体胆囊切除手术。

该论文的第一作者兼通讯作者为梁泽楷,一名00后中国博士生。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迭戈分校,目前在UCSD Michael C. Yip教授实验室攻读博士学位,专攻手术机器人方向。

这是全球首次由远程操控的通用人形机器人在活体动物身上完成的标准微创手术,标志着通用人形机器人正式突破了精密外科医疗场景的技术门槛。

两台机器人远程操控,使用通用器械

本次临床前试验以活体实验猪为对象,完成了两例标准腹腔镜胆囊切除手术。两台宇树G1机器人均由外科医生通过控制台进行远程操控(Teleoperation)实施手术。

(来源:Nature)

研究团队开发的LapSurgie远程操作框架,利用立体视觉和手动腹腔镜工具,将外科医生的手部动作按比例精准映射为机器人器械控制。值得注意的是,机器人直接使用了医院常规的腹腔镜手术器械,而非专门定制的设备。

手术人形平台的遥操作系统(来源:Nature)

两例手术采用了不同的协作模式:

第一例:由单台人形机器人主刀,搭配一名人类外科医生助手协同完成;

第二例:完全由两台人形机器人独立配合作业,全程无需人工介入操作。

两例手术均顺利完成,未出现中转开腹的情况。

与达芬奇机器人对比 

研究团队特别将人形机器人方案与当前医院普及的专用手术机器人系统进行了对比。

以目前全球装机量最大的——直觉外科公司(Intuitive Surgical)的达芬奇手术系统为代表的传统手术机器人,通常配备三到四个机械臂、专用工具及专有软件,系统重量约816.5千克,需要庞大的团队进行安装调试,占用手术室极大空间,往往还需要对手术室进行专门改造才能容纳。

达芬奇机器人手术平台

相比之下,宇树G1人形机器人身高约1.52米,体重仅约27公斤。其人形结构不仅能用于手术操作,未来还能承担递送器械、整理手术室等辅助工作。论文通讯作者、电气与计算机工程系教授Michael Yip表示,这种体积小、可移动、部署成本低的特性,在偏远且医疗资源匮乏的地区尤为实用,未来有望将医疗能力延伸至偏远地区、灾害救援及战地医疗等特殊场景。

用户研究任务的操作性能及研究后调查结果(来源:Nature)

手术机器人进化史 

要理解这项突破的份量,需要回顾手术机器人的发展历程。

1990年代末至2000年代初:达芬奇系统诞生。 1999年,Intuitive Surgical推出达芬奇手术系统;2000年,美国FDA批准其用于普通腹腔镜手术。该系统采用主从式遥操作架构,外科医生坐在控制台通过三维视觉系统观察手术区域,手部动作被精确映射到机械臂末端。这是手术机器人商业化的里程碑。

2000年代至2010年代:专科拓展与全球普及。 达芬奇系统从普外科拓展至泌尿外科、妇科、心胸外科等专科,全球装机量持续增长。同期,其他专用手术机器人系统如骨科导航机器人、神经外科机器人、血管介入机器人等也相继问世。但所有系统均为专用平台,针对特定术式定制,无法跨科室通用。

2020年代:从专用到通用。 随着人形机器人技术在驱动、控制和感知方面的进步,研究者开始探索"通用人形机器人+标准医疗器械"的可能性。传统手术机器人依赖专用器械和固定机械臂,而人形机器人的类人形态使其能够直接操作为人类设计的工具,进入为人类设计的空间。

研究团队指出,早期专用手术机器人系统也存在类似问题——首例机器人腹腔镜手术耗时6小时,而如今仅需30分钟。随着时间推移和技术迭代,人形机器人手术效率有望得到显著改善。

当前仍有局限 

尽管完成了全球首例,研究团队坦承该技术仍处于早期验证阶段,存在多项亟待解决的问题。

首先是多次重新校准。 手术过程中,机器人系统需要进行多次重新校准,导致整体手术耗时显著长于现有的专用手术机器人系统。

其次是远程操控延迟。 远距离操控带来的控制延迟问题尚未完全解决,在精细操作中可能影响实时性和安全性。

还有力反馈不足。 当前系统在外科医生端的力反馈(触觉感知)方面仍有欠缺,医生难以通过手感判断组织的质地和张力。

与成熟专用系统相比,人形机器人在手术精度、稳定性和操作流畅性上仍有差距。研究团队强调,这只是一项可行性验证,距离临床人体应用仍有很长的路要走。

未来优化空间在哪?

针对上述局限,研究团队和行业专家指出了多个未来优化方向:

自主性升级。 从完全依赖外科医生远程操控(Teleoperation),逐步向半自主(医生监督下机器人自主执行标准化步骤)乃至全自主(在特定术式中机器人独立完成操作)演进。AI视觉识别、手术步骤预测和实时决策将是关键。

力反馈与触觉增强。 开发更精细的触觉传感技术和力反馈机制,让远程操控的外科医生能够"感受到"组织的硬度、弹性和阻力,提升操作的安全性和精准度。

降低延迟。 通过5G/6G网络、边缘计算和专用通信协议,将远程操控的端到端延迟压缩至毫秒级,满足实时手术的要求。

多机协同智能化。 本次试验中两台机器人已能独立配合,未来多机器人团队协作将更加智能化,实现类似人类手术团队的默契配合。

校准自动化。 减少或消除手术过程中的人工重新校准环节,通过自标定算法和视觉伺服技术,让机器人在手术全程保持空间定位精度。

成本与可及性。 专用手术机器人系统动辄数百万美元且需配套改造手术室,而人形机器人方案有望将部署成本降低一个数量级,使优质外科手术能力下沉至基层医院和偏远地区。

除常规手术外,未来还可应用于太空医疗(为长期太空驻留提供外科手术能力)、战地救护、灾害救援等极端环境。

中国机器人出海:从跳舞到手术

宇树G1人形机器人此前因2026年央视春晚与演员一起表演《秧BOT》而广为人知,其灵活的舞蹈动作展示了较强的运动控制能力。此次被研究团队选中用于手术试验,证明其硬件平台在精度、稳定性和可编程性上已具备进入高端应用场景的潜力。

从舞台到手术室,宇树G1的跨界应用也折射出中国人形机器人产业正在从"展示型"向"实用型"加速演进。当一台售价数万元的通用人形机器人,经过软件升级就能握持标准手术器械完成腹腔镜手术,手术机器人的普及门槛或许将被重新定义。