全球首個人形機器人手術:宇樹機器人和中國留學生書寫的革命

2026年7月8日,《人形機器人在外科手術中的體內可行性研究》登上《Nature》。這篇論文代表著人類歷史上的又一個第一次:人形機器人在遠端操控下,切除了活體豬的膽囊。

手術成功了。這是一場註定要寫入醫學史的實驗。而在這場實驗的幕後,有兩個名字值得關注:一個是提供機器人的中國公司宇樹科技(Unitree),另一個是論文的第一作者兼通訊作者,中國學生梁澤楷。

為什麼是人形?

走進一家大型三甲醫院的先進手術室,你可能會看到一台達文西手術機器人,四隻機械臂從天花板垂下,像一頭盤踞的金屬章魚。醫生坐在幾米外的控制台前,通過三維視野和腕式器械,完成精準的切割與縫合。這是過去二十年間最成熟的手術機器人形態。但它有幾個問題問題:太貴,太重,太專。

一台達文西系統的價格在五十萬到數百萬美元之間,重約約816千克,需要改造手術室才能容納,需要龐大的團隊才能運轉,註定了只能在資源充沛的大城市、大醫院安家。對於那些偏遠鄉鎮、戰地前線、乃至未來的太空醫療站來說,它就像一頭闖進瓷器店的大象,再能幹,也進不了門。

而這恰恰是宇樹G1人形機器人的機會。

這台身高約1.52米、體重僅27千克的機器人,看起來像一具輕巧的銀色骨架。基礎款售價僅13,500美元,即便加上靈巧的機械手升級,總價也遠低於一台達文西系統的零頭。它不需要專門改造的手術室,不需要龐大的支援團隊,甚至不需要固定在某個位置。它可以走進一間普通的手術室,站在手術台旁,像一名真正的外科醫生那樣俯身操作。

“它的成本只是零頭,佔用的空間也只是零頭,”加州大學聖迭戈分校外科助理教授劉尚磊說,“所以很容易部署,從農村地區到戰場,再到太空,都行。”

這就是人形機器人的核心邏輯:它不是來替代達文西系統的,而是要達到達文西到不了的地方。

從華科大到《自然》:一位中國學生的軌跡

梁澤楷

在論文的作者名單中,梁澤楷的名字排在最前面,同時標註為通訊作者,意味著他是這場實驗的核心執行者,也是論文主要撰寫人與對外聯絡人。

他的履歷樸素而清晰:本科就讀於華中科技大學機械工程專業,之後來到加州大學聖迭戈分校,取得電氣工程碩士學位,目前正在攻讀博士學位。他的研究興趣集中在機器學習與機器人感知,具體項目包括機器人位姿估計和手術器械跟蹤,通俗地說,就是讓機器人知道自己的“手”在那裡,以及它握著的手術刀指向了那裡。

人形機器人做手術,最大的挑戰不是走路的演算法,那是宇樹已經解決的事,而是拿手術刀的精度。一台外科手術要求亞毫米級的運動控制,而人形機器人的自由度和靈活性恰恰是雙刃劍:自由度越多,控制越難。梁澤楷的工作,正是在“人類醫生的手部動作”與“機器人手腕的運動”之間搭起那座橋樑。

“Surgie”的誕生

在實驗室裡,這台宇樹G1人形機器人被團隊成員親切地稱為“Surgie”——外科小子的簡稱。

但Surgie剛來實驗室時,並不會做手術。它甚至不會拿手術刀。宇樹的G1基礎款手部結構相當簡陋,幾乎不具備實用功能。為了讓它勝任手術台上的角色,加州大學聖迭戈分校的團隊不得不為其設計專用的介面卡:一種讓機器人能夠穩固抓握腹腔鏡器械的機械介面。這項工作涉及精巧的機械設計和反覆的力反饋測試。

更複雜的挑戰來自軟體層面。人形機器人的控制邏輯與達文西那樣的專用系統完全不同。專用系統經過幾十年的最佳化,其關節運動被約束在有限但高度可控的自由度內;而人形機器人擁有近乎完整的人類關節結構:肩、肘、腕、手指,自由度極高,控制難度呈指數級上升。

梁澤楷和他的同事們開發了一套控制軟體,能夠將人類外科醫生手部的自然動作:旋轉、夾持和提拉平滑地對應到Surgie的機械手上。這意味著醫生不需要學習一套全新的“機器人語言”,幾乎可以像做普通腹腔鏡手術那樣操作,只不過不是手持器械,而是握著遙控器。

在第一次手術中,一台Surgie作為主刀,一名人類外科醫生站在旁邊擔任助手,這是一台“人機混合”手術。在第二次手術中,兩台Surgie並肩站立,各自握不同的器械,協同完成了一台完全的“機器人-機器人”手術。

兩台身高不到一米六、總價不到十五萬美元的機器人,在同一張手術台上完成了配合。這在兩年前還是科幻小說的情節。

代價與權衡

當然,科學論文從不粉飾太平。加州大學聖迭戈分校團隊在論文中誠實地列出了Surgie的種種不足。

首先是時間。使用Surgie完成一台膽囊切除,耗時遠遠超過達文西系統,甚至超過傳統腹腔鏡手術。原因之一是頻繁的校準中斷:機器人在操作過程中會積累微小的位姿誤差,需要暫停手術,重新標定它的“身體”在空間中的位置,才能恢復精度。這種中斷雖然只有幾分鐘,但累積起來顯著拉長了手術的總時長。

劉尚磊對此並不擔心:“第一台機器人腹腔鏡手術花了六個小時,現在只需要三十分鐘。這是必經之路。”

其次是延遲。遠端操控系統的響應時間目前處於數百毫秒等級,而理想的機器人手術延遲應當低於150毫秒。主刀醫生在控制台上轉轉手腕的工夫,Surgie需要經過訊號傳輸、運算、驅動執行等一系列環節,才能完成同樣的動作,這中間的時間差,在精密手術中不可忽視。團隊正在針對這一問題進行最佳化,尤其考慮到未來要實現跨地域遠端手術,延遲問題將成為決定成敗的關鍵。

還有一個更根本的約束:Surgie的臂展只有450毫米,而一名成年人的臂展通常在1.6到1.8米之間。這意味著在某些操作位置上,遠端操控者會覺得搆不著。宇樹G1的設計初衷是輕便、緊湊、靈活,但這些優點在手術台上同時變成了缺點,它的“手”能到達的空間有限。

儘管如此,研究團隊仍然保持樂觀。這些問題大多屬於工程最佳化範疇,而非原理性障礙。相比之下,Surgie在成本、體積、通用性方面帶來的優勢是專用系統難以撼動的結構性優勢。

未來的手術室:人與機器並肩站立

葉普教授在闡述遠景時,使用了一個令人印象深刻的短語:“未來的手術室”。在那裡,人形機器人和人類醫生將作為一個整合團隊並肩工作,不僅在傳統醫院中,也在非傳統的野戰醫療場景中。

“我們的目標之一是開發自主手術助手,”葉普說。這個助手不僅能執行主刀醫生遙操作下達的精確指令,還能主動完成一些輔助性任務:在醫生需要時遞上合適的器械,在手術結束後清理檯面,在醫生短缺的社區承擔起基礎手術的執行。

這個願景很宏大,但團隊對“自主”一詞保持著清醒的克制。所有受訪的機器人專家都承認:能夠完全自主地、安全地在人類周圍工作的通用人形機器人,距離現實還很遙遠。Surgie目前仍然只是一台被遙控的機器,它的每一次切割、每一次縫合,都來自人類醫生的指令。

但即便停留在遙控工具的階段,它已經展示了足夠的價值。試想:一台13,500美元的機器人,可以被運送到缺乏外科醫生的偏遠診所,由數百公里外的專家遠端操控完成一台救命手術,這一點已經足以改變無數人的命運。

“很多社區缺乏足夠的手術團隊人員,”葉普說,“這意味著患者得不到治療。我們的目標就是改變這一點。”

中國製造的角色

整場實驗中的核心硬體,宇樹G1人形機器人,來自中國。

宇樹科技是全球四足機器人和人形機器人領域的頭部玩家之一。G1是其面向通用市場推出的高性價比產品。不過,這台機器人出廠時並非醫療專用,它只是一台通用人形平台,梁澤楷等人為其設計了介面卡、開發了控制軟體、設計了實驗流程,才讓它具備了做手術的能力。

從這個意義上說,這是一場典型的“中國硬體+美國演算法+全球學術協作”的創新。宇樹提供了成本可控、形態通用的基礎平台,加州大學聖迭戈分校的工程團隊賦予它手術級的精度與控制能力,外科醫生團隊則在活體動物上驗證了它的臨床可行性。

梁澤楷在其中扮演的角色尤為特殊。作為來自中國的博士生,他既是硬體端的理解者,本科機械工程的背景讓他深刻理解宇樹G1的物理極限與可能性;又是演算法端的建構者,碩士與博士階段的電氣工程與機器學習訓練,使他得以設計出將人類意圖精準對應到機器人關節的控制系統。他是連接兩種語言、兩個世界的那個人。

尚未閉合的傷口

論文發表後,團隊反覆強調一個詞:可行性。這不是一篇宣告“人形機器人已經可以替代外科醫生”的論文,而是說“人形機器人第一次被證明能夠在活體上完成真實手術”。

從可行性到常規臨床,中間還隔著無數道門檻:更低的延遲、更高的精度、更少的校準、更完善的安全冗餘、更嚴格的監管審批,以及最重要的,更多輪、更大規模的動物實驗和最終的人體臨床試驗。

但任何一個領域的革命,都是從“第一次證明可行”開始的。2000年達文西系統獲批上市時,質疑聲同樣不絕於耳;二十多年後,它已經成為全球最成功的手術機器人平台。Surgie今天走過的路,和當年的達文西相似,只不過它更輕、更便宜、更通用,而且出自一個中國學生之手,站在一台中國製造的機器人的肩膀上。

手術台上的燈還亮著,Surgie的機械手暫時靜止了。但在加州大學聖迭戈分校的實驗室裡,梁澤楷和他的同事們已經開始著手解決延遲問題、最佳化校準流程、訓練更智能的自主助手。在他們身後,宇樹的工程師們也在迭代下一代人形平台。

這不是終點。甚至不是終點的起點。這是人類外科史上新寫下的一行字,字跡來自一台銀色機器人,和一個中國年輕人。 (心智觀察所)