近日有消息显示，英伟达正联合学者专家开发手术机器人。

英伟达的研究人员与来自多伦多大学、加州大学伯克利分校、苏黎世联邦理工学院、佐治亚理工学院的学者们，已经研发出了一个名叫ORBIT-Surgical的仿真手术机器人训练框架，用于增强手术团队的技能，同时减少外科医生的认知负荷。

该模型在今年5月日本横滨举行的国际机器人与自动化会议（IEEE International Conference on Robotics and Automation，ICRA）上亮相。

1、高度逼真虚拟现实

ORBIT-Surgical能够支持十多个腹腔镜手术培训课操作，双臂操作任务，比如将针在机械臂之间传递，并精准放置，将穿线的针穿过环杆，以及避开障碍物，双臂同时抵达特定位置；单臂操作任务，如取纱布，将分流器插入血管，或将缝合针提起到特定位置。

研究人员使用了 NVIDIA Isaac Sim ，即 NVIDIA Omniverse 的仿真和机器人解决方案。该机器人模拟工具可以在各种不同的逼真环境中构建和测试虚拟机器人。

该团队表示，与现有的手术框架相比，该手术模拟器能够将机器人的学习速度提高一个数量级。研究人员发现，机器人的数字孪生可以在一个单一的NVIDIA RTX GPU上完成像插入分流器和提起缝合针这样的任务训练，时间不超过两个小时。

2、如何将仿真变为现实

ORBIT-Surgical 开源代码包现已在 GitHub 上发布。

机器人仿真的原理是基于物理学和计算机科学的原理进行的，所以机器人仿真能够提供一种高度可控的环境，用于测试和验证机器人的行为、性能和算法。

先进的机器人仿真器从应用基本的物理学方程开始，例如，通过牛顿运动定律来确定物体如何在一个小的时间增量或一个时间段内移动。它还可以结合机器人的物理约束，例如由铰链状关节组成，或无法穿过其他物体。

仿真器使用各种方法来检测物体之间可能发生的碰撞、识别碰撞物体之间的接触点，并计算力或脉冲，以防止物体之间相互碰撞。仿真器还可以计算用户需要的传感器信号，比如机器人关节处的扭矩或机器人抓手与物体之间的力。

为了尽可能减少在模拟世界中观察到的结果与真实世界中的结果之间的差异，必须使用符合物理学的传感器模型。凭借NVIDIA RTX技术，NVIDIA Isaac Sim 能够实时渲染来自传感器的符合物理学的数据。例如在使用 RTX 模拟激光雷达时，光线追踪可以在各种照明条件下，或者在对反射材料做出反应时提供更加准确的传感器数据。

这种仿真算法能够极大提升机器人的研发效率，并降低资金成本，并且在医疗中的应用广阔，值得我们持续关注。