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UCSD ARClab:人形機器人在醫療環境中的應用潛力與挑戰:遠端操控多元臨床任務的探索研究

加州大學聖地牙哥分校(UCSD)高階機器人及控制實驗室(Advanced Robotics and Controls Lab, ARClab)2025年7月31日時於arXiv 發表有關「人形機器人在醫療環境中的應用潛力與挑戰:遠端操控多元臨床任務的探索研究」一文,針對人形機器人在醫療環境中執行精密醫療操作的可行性探討。

 

重點摘要:

當前因人口老化與勞動力短缺,醫療人員需求持續增加,這對醫院帶來重大挑戰,因此研究團隊認為人形機器人其類人靈巧性與適應能力的優勢,有潛力協助醫療程序,減輕這些壓力。團隊開發了一套雙手遠端操作系統,整合了高精度姿態追蹤、自訂抓取配置與阻抗控制器,以安全且精確地操作醫療工具。並將其應用於 Unitree G1 人形機器人,進行七項臨床程序的測試,評估人形機器人透過遠端操作執行臨床任務的可行性。該系統在七種多樣化醫療程序中進行評估,涵蓋身體檢查、急救介入及精密針刺任務。研究結果顯示,人形機器人能成功模擬人類醫療評估及介入的重要環節,並在通氣與超音波引導任務中展現出良好的量化表現。然而,仍面臨在高力量輸出需求的程序中力道不足,以及感測器靈敏度影響臨床準確性等問題。

 

Unitree G1:一款由中國機器人公司 Unitree Robotics 開發的人形機器人,於 2024 年推出,具備高性價比的靈活性、精密操作和 AI 驅動的學習能力。該機器人被廣泛應用於教育、醫療、工業自動化和娛樂等領域。詳情可參見本組7月份月報內容

 

(以下圖片皆取自著作原文,出處詳參文章下方連結)

↑圖說:各種醫療場景中的人形機器人作業示意圖

 

 

 

↑圖說:人員遠端操作視覺化介面

 

UCSD這篇期刊論文《Humanoids in Hospitals: A Technical Study of Humanoid Robot Surrogates for Dexterous Medical Interventions》探討了人形機器人在醫療環境中執行精密醫療操作的可行性。研究團隊開發了一套雙手遠端操作系統,並將其應用於 Unitree G1 人形機器人,進行七項臨床程序的測試。結果顯示,人形機器人能夠成功執行包括聽診、腹部觸診、氣囊面罩通氣、氣管插管、氣管造口術、縫合和超音波引導注射等多項醫療操作。

 

 

圖說:機器人按壓孕婦模擬器,電腦可直接顯示或判讀壓力感測器狀態

 

研究背景與動機

隨著人口老化和醫療人力短缺,醫療機構面臨著越來越大的醫療負擔及人力不足壓力。人形機器人因其類人形態和靈活性,研究團隊認為其有潛力協助減輕醫療人員的工作負擔。然而,現有的醫療機器人多數專注於特定領域,如腹腔鏡手術或內視鏡檢查,缺乏通用性。因此UCSD ARClab進行旨揭研究,探索人形機器人是否能夠執行多樣化的臨床操作,或其靈活性可達到之精密程度,以作為未來醫療行為導入機器人之基礎。

 

↑圖說:人形機器人手部視覺化抓握方式及角度

 

↑圖說:機器人執行BVM示意圖,可一手扶住面罩,一手擠壓氣囊

 

圖說:機器人進行氣管套管術、氣管造口術、組織縫合示意圖

 

UCSD ARClab介紹

  • UCSD電機與電腦工程系(Computer Science and Engineering)教授 Michael Yip 領導,率領該校多位碩博士生進行相關研究。

  • ARClab 致力於設計與自動化智能機器人,並透過跨領域合作推動醫療和動物保育領域的創新,聚焦於手術機器人(Surgical Robots)、仿生機器人、機器人學習之專案研發。說明如下:

手術機器人:開發半自動與影像導引的手術機機器人,提升手術精確度與安全性。

仿生機器人:應用於人類照護、動物保育與行星探索等場域。

機器人學習:訓練機器人感知與動作能力,使其能在複雜環境中靈活運作。

  • (亦開放學生自行向Michael Yip教授申請):大學/碩士生:可申請參與及進行研究,但實驗室不提供資助。

博士候選人:需具備電機、機械或電腦科學背景,具備程式編寫能力(C++/Python)並有研究發表。

博士後/研究員:具備自主研究與領導能力,專攻自主手術機器人、控制、深度學習與電腦視覺等方向。

 

 

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ArXiv文章
更新日期 : 2025/10/07