人形機器人首次在醫學實驗中,成功為活體動物摘除了膽囊。然而,這些機器人並非能夠取代人類醫師的自主機器,而是由經驗豐富的外科醫師遠端操控其動作,展現了人機協作的新典範。

這項臨床前試驗已發表於《自然》期刊,其中遠端操控的人形機器人成功為活豬進行了兩次微創膽囊切除手術。如果這項技術未來能應用於人類患者,外科醫師便能利用這類人形機器人,在缺乏資源安裝昂貴專用手術機器人的小型醫院或診所,提供遠端機器人輔助手術照護。

加州大學聖地牙哥分校醫學院的外科助理教授 Shanglei Liu 在接受 UC San Diego Today 採訪時表示:「它的成本和手術室佔用空間都只是傳統機器人的一小部分。」他補充說:「因此,它很容易部署,無論是在農村地區、戰場,甚至太空。」

這項實驗採用了由中國領先機器人公司 Unitree 製造的 Unitree G1 人形機器人。最便宜的 G1 基本款(手部功能有限)起價為 13,500 美元,運費介於 300 至 1,200 美元之間;若加裝靈巧的機器人手等關鍵升級,成本則可能輕鬆超過 67,000 美元。

然而,這類中國製的人形機器人仍遠比 Intuitive Surgical 的 da Vinci Surgical System 等專用手術機器人便宜許多。da Vinci Surgical System 的價格介於五十萬至數百萬美元之間。

專用手術機器人重約 1,800 磅(約 816 公斤),且在手術室中佔用大量空間。相較之下,Unitree 人形機器人高 5 英尺(約 1.5 公尺),重僅 60 磅(約 27 公斤),可能更適合偏遠地區的小型臨床環境。

當然,Intuitive 的 da Vinci 系統已獲得美國食品藥物管理局(FDA)及其他醫療監管機構的批准,並已在多項臨床試驗中針對各種手術操作進行了測試。儘管外科醫師遠端操控的人形機器人在這項臨床前研究中成功為活體動物進行了手術,但它們仍處於高度實驗階段。

加州大學聖地牙哥分校的研究人員必須為這款暱稱「Surgie」的人形機器人打造實體轉接器,使其能夠握持手術工具。他們還開發了軟體,讓人類直覺的手部動作能夠流暢地轉換為對機器人手腕上手術工具的控制。

外科醫師透過配備電腦的控制台進行操作,並使用立體頭戴式顯示器觀察手術過程,同時利用腳踏板來控制外科醫師手部動作與手術工具動作的連結或分離。首次活豬手術有一名人類外科醫師在旁作為助手,而第二次手術則由兩台遠端操控的機器人協同作業。

然而,這項實驗也揭示了目前使用人形機器人進行遠端手術的局限性。在手術過程中,團隊必須多次暫停數分鐘,以重新校準機器人以確保精確度,或手動調整機器人身體或手臂相對於醫療器械的正確位置。根據 UC San Diego Today 的報導,這意味著手術耗時「遠比使用現有專用手術系統長得多」。

Unitree G1 機器人緊湊的機身,其臂展僅 450 毫米(相較於成年人類的 1.6 至 1.8 公尺),也限制了遠端操作者的觸及範圍。機器人運動範圍的其他限制,加上手術中需要頻繁校準,增加了手術團隊的認知和操作負擔,這並非理想情況。

人類操作者的手部控制動作與機器人後續動作之間的任何延遲,對於未來涉及遠端控制手術的臨床情境也可能至關重要。研究人員在論文中寫道,目前遠端操控的人形機器人系統通常有數百毫秒的延遲,而先前的研究表明,手術機器人理想的延遲應低於 150 毫秒。

無論是新進外科住院醫師還是經驗豐富的外科醫師,在使用 da Vinci Research Kit 硬體(遠端機器人手術的標準)進行練習任務時,通常比操控人形機器人表現得更快。

儘管如此,研究團隊仍在持續改進遠端操控的人形機器人系統,同時探索未來的可能性。加州大學聖地牙哥分校電機與計算機工程教授 Michael Yip 形容,他們的目標是創造一個「自主手術助理」,能夠與人類外科醫師協同工作,執行諸如取工具甚至清理手術室等一般任務。

Yip 告訴 UC San Diego Today:「遠端操控和自主人形機器人具有真正的潛力,可以擴大患者獲得關鍵手術的機會,否則這些患者可能無法接受手術。」他補充說:「這有助於解決美國乃至全球的醫療保健危機。」

然而,許多領先的機器人研究人員都同意,能夠在沒有人類干預下自主工作的通用型機器人仍遙遙無期,尤其是在它們必須在人類周圍安全運作的情況下。Ars 先前曾採訪多位機器人研究人員,探討 AI 驅動的自主機器人現況,以及為何手術機器人的自主性仍然有限。