中国手术机器人具身智能领域取得历史性突破。近日,康诺思腾(Cornerstone Robotics)与香港中文大学研究团队紧密合作,开发出全球首个手术机器人多功能自动化具身智能平台,并在康诺思腾自主研发的Sentire思腾®腔镜手术机器人上成功完成了全球首例临床场景下自主手术验证。

配图 1

该突破性的研究成果以《手术具身智能在腹腔镜机器人辅助手术中的通用任务自动化》为题发表在机器人领域顶级权威期刊《Science Robotics》(IF=27.5, 5年影响因子为32.9)。这是中国腔镜手术机器人在具身智能领域首次完成活体动物实验,并验证多任务自主操作与人机协作能力,标志着中国手术机器人自主化技术在通用性与实用性的验证上迈出关键一步,彰显了中国企业在具身智能手术机器人领域的技术突破与垂直整合实力,引领行业朝着更智能、更协同、更普惠的方向加速演进。

配图 2

本研究构建了一种面向手术任务自动化的具身智能新范式——VPPV(Visual Parsing, Perceptual Regressor, Policy Learning, Visual Servoing Controller),通过融合视觉基础大模型的稳健感知能力、强化学习范式的策略泛化能力,以及AI策略与传统控制的分层融合架构,使手术机器人自主操作在稳定性、灵活性与可迭代性方面实现新突破。

区别于传统手术自动化方法中,对额外传感器输入或基于人工预定义规则与模型依赖的局限性,该研究成果是全球首创的手术具身智能框架,可依赖手术机器人自身内窥镜系统的视觉输入,无需任何额外的传感器,即可完成从目标识别、状态回归、策略决策到动作伺服的全过程,具备极强的部署便利性;兼具全景感知、多任务泛化、精细伺服闭环以及人机协同的功能特点,可大幅降低研发与临床应用门槛,为下一代智能手术助手树立新标杆。研究团队基于自主研发的开源仿真平台SurRoL训练出多项具备泛化能力的AI策略,并成功实现“零样本迁移”,该平台集成多模态感知、真实物理建模与多任务操作训练,覆盖手术机器人控制接口、仿真环境与强化学习引擎。SurRoL已实现公开开源,为手术机器人AI研究提供了具开放性与工程价值的完整生态。

配图 3

为了更接近真实的手术环境,研究团队分别使用离体猪胃组织(保留完整的胃网膜血管)和约30公斤活体猪模型进行了严格的验证实验,两次实验均由康诺思腾自主研发的Sentire思腾®腔镜手术机器人系统完成。

此处为原文中的视频内容,暂未收录。

离体实验任务及多样化测试场景视频

在离体组织实验阶段,研究模拟了真实手术中的各种挑战:组织的随机旋转和移动、光照变化、多样器械、场景变化、手术烟雾以及模拟的呼吸运动。在这些接近真实手术的条件下,该自动化算法在5类手术辅助任务中表现优异,总成功率接近90%:

表1 离体实验任务及成功率

表1 离体实验任务及成功率

在活体动物验证阶段,这项实验采用了创新的“监督自主性(supervised autonomy)”安全模式:由资深胃肠外科医生首先在腹腔镜视野下标记安全操作区域,随后在医生密切监督下自主执行任务,医生可随时接管控制权,确保手术安全。实验中使用Sentire思腾®腔镜手术机器人的高清立体内窥镜系统,无需任何额外传感器,即自主完成了3项腔镜手术辅助核心任务的操作,体现出高度的环境适应性、操控稳定性,以及临床转化的巨大潜力:

此处为原文中的视频内容,暂未收录。

监督自主性模式下进行的活体动物实验视频

相对于离体实验,在活体动物体内的动态组织环境下完成实验,需克服呼吸运动、术中出血及雾气等动态挑战,实现难度更高,更贴近真实临床场景,是具身智能手术机器人发展的里程碑式进展。

配图 5

具身智能的发展应用要求机器人系统不仅具备感知、决策与执行的协同能力,还需实现软硬件深度融合和高效闭环反馈,这对系统整体设计和反馈机制提出了极高要求。唯有依托垂直整合能力,才能实现硬件与软件的无缝协同,赋能手术机器人具备强大的动态适应性和智能反馈,从而显著提升自主决策能力和操作稳定性,推动具身智能与手术机器人的深度融合。康诺思腾联合创始人、首席技术官兼首席运营官王泽睿博士作为本次研究的通讯作者表示:

配图 6

本次研究中完整实现了从算法到系统的优化闭环,此般跨平台部署能力不仅验证了核心技术的商业化潜力,也将推动自主手术从概念方向走向临床应用。这不仅是一场技术协作,更是一次产业级能力的深度验证,也将成为中国手术机器人走向全球化、智能化时代的重要里程碑。

配图 7

作为本项研究的技术协作方,康诺思腾团队与香港中文大学研究团队密切配合,成功在自主研发的Sentire思腾®腔镜手术机器人上完成了算法部署和活体验证。这一成果不仅验证了我们平台的开放架构与高度兼容性,更标志着AI手术辅助技术正加速走出实验室,进入临床转化的前沿。

配图 8

这项工作得益于国家自然科学基金委员会、香港研究资助局、香港创新及科技基金等政府项目的资助支持。同时,我们也荣幸能与香港中文大学团队,和被誉为“手术机器人之父”的Russell H. Taylor教授团队紧密交流,实现跨地域、跨学科、跨产业的前沿合作。

康诺思腾将坚持以垂直整合能力和技术自主创新为核心驱动力,持续拓展手术机器人的技术进化边界,助力推动外科医疗迈向高效、安全、智能的新未来。

论文发表链接请见:https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.adt3093#M1