00后中國博士生一作兼通訊Nature：全球首次，使用宇樹人形機器人完成活體微創手術

撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

近年來，人形機器人（Humanoid Robot）在驅動、控制和學習方面的進展，已迅速將其從遙遠的愿景推向近期內的實際部署。

醫療保健是一個尤為緊迫的領域，人員短缺和日益增長的護理需求，正在擴大臨床工作量與可用熟練勞動力之間的差距。盡管當前的自動化主要集中于數字化和后勤任務，但醫院中的大量工作仍具有具身性（embodied），需要在為人類而設計環境中的移動、操作和安全交互能力。因此，人形形態為此提供了獨特的潛力，尤其是在輔助手術任務方面。

傳統上，手術機器人系統是專用平臺，例如直覺外科公司（Intuitive Surgical）的達芬奇手術系統。然而，目前尚不清楚現有的人形機器人系統在滿足微創手術所需的精度、控制性和安全性方面已有多接近。

2026 年 7 月 8 日，加州大學圣地亞哥分校博士生梁澤楷作為第一作者兼通訊作者，在國際頂尖學術期刊Nature上發表了題為：In vivo feasibility study of humanoid robots in surgery 的研究論文。梁澤楷，2023 年本科畢業于華中科技大學，2025 年碩士畢業于加州大學圣地亞哥分校，目前在加州大學圣地亞哥分校Michael C. Yip教授實驗室讀博。

該研究把一個市售的通用型人形機器人（宇樹 G1）搬進了手術室，讓它握著給人類醫生使用的普通腹腔鏡手術器械，通過遠程操作，給兩頭豬做了腹腔鏡膽囊切除手術。這也是首例人形機器人在活體中走完一套標準微創手術（MIS）流程。

近年來，能夠行走、操作物體并在日常環境中運行的人形機器人已從遙遠的設想變為觸手可及的現實。人形機器人特別適合在現實世界中部署，因為其類人形態能夠與專為人類設計的空間、工具和工作流程相兼容。

這一轉變得益于人形機器人技術棧在驅動、控制和學習方面的持續進步。例如，現代人形機器人越來越多地采用高扭矩、低阻抗的電動執行器，以實現平穩快速的操作。與此同時，在軟件方面，全身模型預測控制、基于強化學習的運動策略以及由基礎模型驅動的感知與視覺-語言-動作策略取得了顯著進展，極大地提升了在非結構化環境中的平衡穩健性、復雜接觸操作能力和自主性。

除了技術進步之外，人形機器人的快速發展也日益體現在不斷增長的產業動力和早期商業化嘗試之中。這些趨勢表明，人形機器人可能很快就能大規模地執行繁重的人類工作。

醫療保健是一個尤為關鍵的應用領域，日益增長的護理需求和持續存在的人員短缺，正對臨床系統造成越來越大的壓力。現有的醫院機器人主要支持物流和行政任務，要將機器人輔助擴展到臨床工作流程中，還需要具備具身交互、靈巧操作以及在以人為中心的環境中安全運行的能力。早期部署的醫院物流機器人等應用表明，機器人在醫療環境中的輔助具有可行性。然而，大多數現有系統側重于常規支持任務，而非涉及安全的關鍵臨床操作。

除了支持和后勤之外，一個尤其具有重大影響且關系到安全的關鍵問題是——人形機器人能否協助完成外科手術任務。使用人形機器人進行手術的想法引起了公眾的廣泛關注，這主要得益于埃隆·馬斯克（Elon Musk）曾高調宣稱特斯拉 Optimus 機器人將在幾年內超越頂尖外科醫生。

以往的研究已廣泛探索了用于微創手術的遠程操作機器人系統，其中最具代表性的是專為該目的設計的平臺，例如著名的達芬奇外科手術系統。為了減少對機械調節式遠程運動中心（RCM）機構的依賴，通用型機械臂也通過運動學控制策略被用于維持腹腔鏡手術孔位的約束，然而，這些系統仍然依賴于機器人專用的腹腔鏡器械，包括達芬奇外科手術系統。

相比之下，具有類人運動學特性和靈巧上肢的人形機器人，為直接操作專為人類設計的手術器械提供了潛在途徑。然而，目前的通用型人形機器人在多大程度上能夠滿足外科手術（尤其是微創手術）對精度、穩定性和安全性的要求，尚不明確。此外，除了微創手術之外，具備靈巧操作能力的人形機器人還可支持更廣泛的臨床活動，包括與患者互動、床邊輔助以及醫院物流等。這些多功能能力可能有助于提高資源利用效率，并在資源受限的醫療環境中降低資本、存儲和運營需求。

在這項最新研究中，研究團隊通過開發一種基于人形機器人、使用通用手術器械的腹腔鏡遠程操作框架，系統性地評估了當前人形機器人平臺（該研究中使用了宇樹 G1 人形機器人）在手術任務中的能力與局限性。腹腔鏡手術因其在臨床上的廣泛應用以及達芬奇外科手術系統等成熟機器人系統的可用性，被選為代表性基準。研究團隊開發了一種遠程操作框架，使人形機器人能夠通過主工具操作器（MTM）使用手動腕部器械進行腹腔鏡操作。

外科手術人形機器人平臺的遠程操作系統

該遠程操作框架利用立體視覺和手動腹腔鏡工具，將直觀的人手動作映射為比例縮放的器械控制，從而實現傳統微創手術（MIS）機器人所具備的關鍵功能。研究團隊首先通過臺架實驗和干實驗室研究評估系統性能，并進一步在首個基于人形機器人的活體豬實驗中驗證了該遠程操作框架，遠程操控的人形機器人完成了兩例膽囊切除術——一例手術由人形機器人和一名擔任助手的人類外科醫生組成的醫護機器人團隊協作完成；另一例手術則由兩臺人形機器人組成機器人團隊協作完成。

人形機器人現場實施豬的腹腔鏡膽囊切除術

總的來說，該研究對當前的人形機器人在腹腔鏡手術任務中的技術進行了系統性評估，開發了一種基于人形機器人的腹腔鏡遠程操作框架，采用通用手術器械，并通過臺架表征、涵蓋不同手術經驗水平的干實驗室用戶研究以及活體豬實驗對其性能進行評估。在各項評估中，量化了該技術相對于現有外科平臺的技術可行性、任務表現和臨床就緒程度。

該研究綜合提供了當前人形機器人在手術應用方面能力與局限性的循證評估，既展示了其潛力，也指出了其在臨床部署前亟需解決的關鍵技術挑戰。研究團隊表示，遠程操作中仍存在一些問題需要解決，例如，手術過程中，需要對人形機器人進行多次重新校準，這導致手術時間比使用達芬奇機器人系統時長得多。但這種情況在早期專用手術機器人系統中也很常見——首例機器人腹腔鏡手術耗時 6 小時，而如今僅需 30 分鐘。隨著時間推移，人形機器人的這種情況很可能會得到顯著改善。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10796-x