人形機器人站上手術檯動刀的最後一哩路

2026年，在美國加州大學聖地牙哥分校（UC San Diego，UCSD）的手術模擬中心裡，一場足以載入醫療科技史冊的實驗正在悄然進行。

手術檯上躺著一隻處於全身麻醉狀態的活體豬，手術室裡瀰漫著標準微創手術特有的嚴肅氣氛。然而，站在手術檯旁的「主刀醫生」並非身穿綠色手術衣的人類外科專家，也不是動輒數百萬美元、重達數百公斤的達文西手術系統（Da Vinci Surgical System）。

那是一具擁有雙臂、軀幹與人類外形相仿的通用型人形機器人——宇樹科技（Unitree）的 G1 平台。

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隨著控制台發出細微的馬達運作聲，這具市售價格相對低廉的通用機器人，正透過工程團隊開發的腹腔鏡遠端操作框架，操控著標準的手動腕式器械。它在豬隻充滿動態呼吸起伏的腹腔內，小心翼翼地進行肝膽囊分離。

這是全球醫學界與機器人工程界首次針對當代人形機器人進行的「體內活體（In Vivo）手術可行性研究」。這場成功完成的兩例豬隻膽囊切除術（Cholecystectomy），不僅是一次大膽的技術跨界，更正式拉開了「通用人形機器人」進軍醫療核心禁區的序幕。

技術堆疊的質變：從「搬運工」到「手術匠」

在過去，將人形機器人與精密的臨床手術聯想在一起，往往被視為科幻小說的橋段。長期以來，自動化技術在醫院的應用主要集中在數位化行政、藥品物流或環境清潔等外圍任務。

「醫院的許多核心工作仍然高度依賴人為操作，需要在專為人類設計的環境中進行移動、操作和安全互動。」參與該項研究的工程師指出。而人形機器人之所以能在今天展現出輔助外科手術的潛力，得益於近年來人形機器人「技術堆疊（Technology Stack）」的持續進步。

這種進化主要體現在三大核心維度：

1. 驅動層面的革新（致動器技術）

現代人形機器人越來越多地採用高扭矩、低阻抗的電動致動器。這種硬體升級帶來了雙重優勢：一方面，高扭矩確保了機器人在抓握與牽引組織時有足夠的力道；另一方面，低阻抗則賦予了機械臂極高的靈敏度與順應性，能夠實現平穩且快速的操作。這對於需要微米級精度的外科手術而言，是不可或缺的物理基礎。

2. 控制軟體的突破（全身模型預測控制）

在軟體層面，全身模型預測控制（Whole-Body Model Predictive Control, WB-MPC）技術取得了決定性進展。傳統機器人往往將底座穩定與手臂操作分開處理，而 WB-MPC 則能將機器人的雙臂、軀幹甚至雙腿視為一個統一的動力學系統進行即時運算。這使得機器人在施力手術時，能夠自主調整身體重心，維持極佳的平衡穩健性。

3. 學習與智能自主（強化學習與 VLA 基礎模型）

基於強化學習（Reinforcement Learning）的運動策略，配合近年爆發的視覺-語言-動作（Vision-Language-Action, VLA）基礎模型，顯著提高了機器人的接觸式操作能力。這意味著人形機器人不再只是死板地執行預設軌跡，而是具備了在非結構化環境（如充滿變數、濕滑且柔軟的生物體內）中的自主性，能夠在一定程度上理解並適應動態的手術現場。

基準測試：將 Unitree G1 推向極限

為了評估這類通用平台究竟能走多遠，研究團隊選擇了臨床應用極為廣泛、且已有成熟專用機器人平台（如達文西）作為基準的腹腔鏡微創手術（MIS）。

這是一項極具野心的挑戰。研究人員首先在實驗室內透過「桌上型表徵實驗」與涵蓋不同手術經驗水平的「乾實驗室（Dry Lab）用戶研究」，對 Unitree G1 進行了系統性的基準測試。

工程團隊開發了一套遠端操作框架，配備立體視覺系統，並將人類外科醫生在主工具機械手臂（MTM）上的直覺動作，精確對應、縮放並映射到機器人所執行的手動腹腔鏡器械上。

桌上型實驗的主要目的在於建立基準性能水平，並量化人形機器人在使用手動工具遠端操作時的精確度、工作空間的可及性以及機動性。實驗結果令人振奮：Unitree G1 展現出了早期專用手術機器人系統中極為罕見的器械操作精度。

系統架構（source）

然而，當這套系統真正進入活體豬隻模型的手術實戰時，理想的實驗室數據隨即迎來了現實殘酷的考驗。

三種手術模式的巔峰對決：人形、達文西與純人力

為了客觀量化人形機器人在外科手術應用中的能力與局限性，我們將其與目前臨床最成熟的專用平台「達文西手術系統」，以及傳統的「純人力（手動腹腔鏡/開放式）手術」進行全方位的橫向對比：

手術模式綜合效能對比表

體內實驗的啟示：看見曙光，也撞上技術之牆

在 UCSD 手術模擬中心的兩例活體豬膽囊切除術中，這套人形機器人框架展現出了在生理條件下進行精細組織處理的能力。數據顯示，在核心的手術步驟（如膽囊與肝臟的分離、膽囊的完全遊離）中，機器人的執行效率相當高，且沒有發生任何重大的術中錯誤。這證明了在受控的遠端操控下，人形機器人確實具備了精準、可控且可重複的解剖能力。

然而，第一線參與實驗的外科醫生在術後回饋中，直白地指出了技術可行性與真正「臨床應用準備（Clinical Readiness）」之間，依然存在著巨大的鴻溝。

1. 「三分鐘」的長時間停頓：工作流程的磨擦

在手術定量評估中，研究團隊記錄到了數次持續超過三分鐘的長時間停頓。這些中斷不同於外科醫生思考或調整呼吸的「微停頓」，而是意味著機器人發生了性能不穩定、關節達到極限，或者需要進行系統重新校準、物理位置調整（機器人底座或機械臂相對於穿刺孔/套管針的對準）。

在生死攸關的手術室裡，長達數分鐘的完全重新部署會極大地擾亂手術流程，增加患者的麻醉時間與手術風險，凸顯了認知和操作負擔。

2. 生理極限與關節阻礙

Unitree G1 作為通用型機器人，其關節活動範圍（ROM）與力量輸出並非專為手術設計。在狹窄的腹腔穿刺孔操作中，受限的關節活動度、出力有限的缺點暴露無遺。這種「工作流程磨擦」，與二、三十年前早期手術機器人平台的研發經驗高度相似。

3. 無菌室裡的「防護服」難題：感測器與生物安全的衝突

另一個讓工程團隊頭痛的，是無菌（Sterilization）工作流程的整合。

在人類手術中，所有進入或接觸手術區域的組件都必須經過嚴格的高壓滅菌。然而，目前的市售人形機器人全身上下佈滿了精密的電子元件、光學鏡頭與觸覺感測器，根本無法承受高壓滅菌的環境。

在此次研究中，團隊採取了一種折衷方案——在機器手臂上套上特製的手套來維持無菌。但這種方法並不能完全模擬標準的手術室無菌流程。未來的研究雖然將希望寄託於「透明無菌手術巾（Draping）」的完整覆蓋，但如何在包裹厚重手術巾的同時，不影響機器人感測器的精度與運動校準，依然是一個尚未解決的工程難題。

顛覆醫療不平等的未來願景

既然專用的達文西手術系統已經如此完美，我們為什麼還需要費盡心力去訓練一具笨拙的人形機器人拿手術刀？

答案在於醫療資源的可及性（Accessibility）與手術室的空間革命。

長期以來，傳統專用機器人輔助手術（RAS）的高昂代價，實質上造成了醫療資源的不平等。高不可攀的初始化購置成本、長期被原廠壟斷的專有耗材、昂貴的持續維護合約，以及對醫護人員大量的培訓時間要求，導致這些頂尖的醫療技術歷來只能集中在少數發達國家、資源充足的三級醫療中心（醫學中心）。

人形機器人則帶來了打破壟斷的曙光：

• 成本海嘯： 通用人形機器人得益於全球消費級、工業級供應鏈的巨大產量，其硬體成本正以驚人的速度下降。一個多功能的類人平台，其價格可能只是達文西系統的幾十分之一。

• 一機多用： 達文西機器人除了做手術，挪動半步都做不到。但人形機器人未來在不開刀時，還可以協助病患搬運、物資傳遞、甚至病房巡視。這種多工潛力將極大地分攤醫院的營運成本。

• 釋放手術檯空間： 達文西系統碩大的機械臂往往將手術檯圍得水洩不通，床邊助手（負責吸引、牽拉、更換器械）的操作空間被嚴重壓縮。而人形機器人佔地面積小、位置靈活，能有效減少手術檯邊的擁擠。

更重要的是，由於不需要龐大的床邊控制台或遮擋視線的巨大鋼鐵結構，人形機器人能讓手術室保持開闊的視野。這不僅能增強整個醫療團隊對手術現場的「態勢感知（Situation Awareness）」，也能讓圍觀的學習者、住院醫生更清楚地看清手術步驟，極大地促進術中溝通與臨床教學。

結語

這篇基於 arXiv 最新文獻的循證評估，為全球醫療界提供了一份客觀的「人形機器人手術能力白皮書」。它用堅實的數據證明了：人形機器人安全進行手術，在技術上是完全可行的；但距離真正的臨床部署，依然有一段不可忽視的工程距離。

從受控的遠端操控靈巧任務，過渡到真正具備獨立手術能力，人形機器人必須跨越穩定性、精確度與生物無菌性的「三座大山」。目前，全球尚未有任何一具人形平台能夠在人類的實際臨床環境中交出滿分答卷。

然而，Unitree G1 在活體豬隻身上完成的那兩次膽囊切除術，就像是萊特兄弟當年那架只飛行了12秒的飛機。雖然短暫、雖然充滿顛簸與停頓，但它明確指出了未來的工程改進目標。

》延伸閱讀：本研究專案網站