宇树G1登上Nature！全球首例人形机器人完成活体手术
人形机器人上手术台，第一次有了活体证据
——当机器人拿起手术刀
目录
加州大学圣地亚哥分校（UCSD）发布了业内首个基于人形机器人的活体外科手术可行性研究。
手术使用Unitree G1人形机器人，搭配通用手动腕式腹腔镜器械，通过遥操作框架完成了两例猪腹腔镜胆囊切除术，全程未中转开放手术。
目前该工作已发布在Nature。
这套框架通过视觉标定和逆运动学控制，让人形机器人直接操作为人类外科医生设计的标准工具。第一次用活体实验系统性地回答了那个所有人都想知道、却没人验证过的问题：
现在的人形机器人离外科手术到底还有多远——精度、速度、安全性？
01 外科机器人为什么一直是"专用定制款"
外科机器人过去二十年的叙事基本围绕一个名字——
Intuitive Surgical的da Vinci手术系统。
核心逻辑是用机械约束的RCM机构保证器械穿过腹壁trocar时的安全性，配合专用器械实现毫米级精度。
这套方案临床验证充分，但代价是极高的封闭性：专用耗材昂贵，单台设备百万美元量级，器械兼容性锁定单一生态。更实际的是，大多数手术室最初为手动手术设计，da Vinci的docking需要额外空间，不是所有医院都能部署。
▲da Vinci手术系统
人形机器人的切入点在于：形态与人相似，理论上可以直接在现有手术室中使用人类医生的标准器械，不需要重新设计工具链。
一台人形机器人价格远低于da Vinci，如果未来能同时用于患者交互、床旁协助和物流运输，资本效率会高很多。
但核心难点也很明确：人形机器人没有机械约束的RCM，必须通过感知和控制维持虚拟枢轴点；通用平台的精度、延迟和稳定性能否满足外科手术要求，此前没有人做过活体验证。
2025年的Surgie研究展示过通用平台遥操作执行灵巧医疗任务的可行性，但没有进行任何实际手术程序。
02 让人形机器人用人类工具做手术
逆映射控制与RCM约束
整套系统把手动腕式腹腔镜器械（LivsMed ArtiSential系列）当作机器人手臂的运动学延伸。
传统da Vinci的RCM是机械固定的，而人形机器人必须通过算法维持：
头部摄像头检测trocar上的ArUco标记，实时估计RCM位置，通过逆运动学求解器将医生给出的器械尖端目标位姿映射为机器人腕部关节运动。
ArtiSential器械是被动机构，靠人手腕运动通过机械联动驱动尖端腕关节，传动比k=2（手腕转1度，尖端转2度）。
整个运动学链的参数（杆长、偏移量）全部手工测量，因为厂商不公开几何规格，直接引入标定误差。
▲手动腕式器械扩展运动学链建模：(左) 器械方向由θ₁、θ₂参数化，(右) 器械操作示意
精度与工作空间
G1臂展约450mm，成年人臂展1.6-1.8米。这个差距很现实：
为人类设计的训练箱和器械布局对G1来说偏大。
研究分析了不同trocar放置下的可达空间，RCM离躯干越近工作空间越小，标准trocar布局需要调整才能适配。
系统延迟156ms，略高于外科机器人150ms的阈值；直线轨迹RMS偏差1.30mm，接近临床机器人的~1mm；但圆弧轨迹偏差10.40mm，主要因标定误差在杠杆耦合下被放大。10mm的圆弧偏差在外科场景中不能忽视。
▲台架测试结果：(A) 手部与器械工作空间，(B)（C) 不同trocar放置下可达空间分析，(D) 直线与圆弧轨迹跟踪精度
03 干实验室：人形 vs da Vinci vs 手动
两项标准化任务
- O型环转移（18人，6名外科医生+12名新手）：
人形平台加权错误分4.53，与dVRK的4.59几乎持平，显著低于手动的7.03。但完成时间74.67秒，比dVRK的43.01秒慢近一倍。
外科医生组中人形平台错误分（2.61）甚至低于dVRK（3.77），但样本仅6人，统计置信度有限。
- FLS钉转移（13人，8名初级+5名高级外科医生）：
da Vinci Xi的FLS分数97.67，人形机器人85.39，手动70.47。时间差距尤其大：da Vinci Xi平均118秒，人形560秒，接近5倍。
▲FLS钉转移任务性能对比（n=13）：三平台完成时间、错误数和FLS分数
指标该怎么看
FLS分数差距确实大，但da Vinci Xi是数十年迭代的成熟商业产品，人形平台用的是研究阶段的G1，不在“同一条起跑线上”。
更有意义的比较是人形 vs 手动。
人形在错误率上显著优于手动，说明遥操作的稳定性和精度确实优于纯人手经trocar操作。
另一个值得注意的数据：高级外科医生在人形平台上的FLS分数93.57，与da Vinci Xi的98.69差距仅5分，说明操作者经验足够时平台天花板可能没那么低。
▲高级外科医生任务负荷评估：da Vinci Xi各项负荷最低，人形居中，手动最高
04 活体手术：两例猪胆囊切除术
这是研究最核心的部分，也是人形机器人领域首次完成的活体外科手术实验。
两台猪腹腔镜胆囊切除术在UCSD外科模拟中心完成，标准四孔法（三个5mm + 一个12mm trocar）。
一名高级外科医生在控制台通过遥操作主刀，床旁助手负责镜头和牵拉。流程遵循标准胆囊切除规范：
胆囊牵引→肝胆三角解剖→安全临界视角确认→夹闭切断→胆囊剥离。由于没有机器人兼容的夹钳器，胆囊管夹闭由助手用标准腹腔镜方式完成。
▲活体手术定量指标：两例手术的活跃控制台时间、各阶段时长、部署和暂停次数
第二例活跃控制台时间缩短近一半，重新部署减半，说明团队和系统磨合有明显进步。
但主要暂停次数反增一次，反映标定漂移和过热等系统性问题仍未解决。
但活体猪模型上仅两例手术，样本量实在太小，暂不足以支撑任何关于临床安全性的结论。
▲人形机器人活体猪腹腔镜胆囊切除术
05 行业定位与现存局限
三条路线对比
人形机器人的差异化优势不在精度，而在通用性和成本。
如果未来一台人形机器人能同时完成手术辅助、患者转运和物资配送，对资源受限的基层医疗机构吸引力很大。
但前提是精度和安全性达到临床标准，目前还差得远。
四个明确局限
臂展不足：G1臂展约450mm，仅为成年人的1/4到1/3。这不是软件能解决的，需要human-scale硬件。
延迟偏高：156ms略高于外科机器人150ms阈值，精细操作中影响手感。
标定脆弱：RCM依赖ArUco标记检测，动物呼吸和基座漂移导致RCM动态变化。两台手术分别重新部署8次和4次。
无菌屏障缺失：当前在机器人手臂上套手套维持无菌，远不能满足人类手术的灭菌要求。现有商用人形机器人没有可高温灭菌的部件，全无菌集成是未解决的工程问题。
06 写在最后
这项工作的价值不在于"人形机器人手术有多好"，而在于它第一次用活体实验划定了能力边界。
精度够不够？直线够了，圆弧不够。
速度够不够？比手动快，比da Vinci慢5倍。
安全性够不够？样本量太小，目前暂不能下结论。
但这些问题的存在恰恰说明，人形机器人做手术更像是一个“工程问题集合”。研究明确指出未来需要开源器械以获得精确几何参数、更鲁棒的RCM定位技术、以及human-scale平台来对齐手术工作流。
da Vinci用二十年建立了精度标杆和商业模式，人形机器人路线试图用通用性和低成本打开另一条路。
这两条路更可能长期共存：da Vinci继续主导高精度核心手术，人形机器人在辅助操作、资源受限场景和多用途需求中找到位置。
至少现在，这条路的第一步已经迈出去了。
参考论文：
论文标题：In vivo feasibility study of humanoid robots in surgery
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