众所周知，起源于20世纪80年代的腹腔镜技术，开启了外科手术的微创化时代。随着技术的进步，越来越多的新技术应用在了微创医学领域，包括大家已经非常熟悉的机器人技术。
与电子胃镜类似，腹腔镜是一种带有微型摄像头的器械，腹腔镜手术就是利用腹腔镜及其相关器械进行的手术：使用冷光源提供照明，将腹腔镜镜头（直径为3～10mm）插入腹腔内，运用数字摄像技术使腹腔镜镜头拍摄到的图像通过光导纤维传导至后级信号处理系统，并且实时显示在专用监视器上。然后医生通过监视器屏幕上所显示患者器官不同角度的图像，对病人的病情进行分析判断，并且运用特殊的腹腔镜器械进行手术。
但是腹腔镜技术有明显的局限性，例如
■ 转动角度受限，造成了手术盲区；
■ 只能提供二维的手术视野；
■ 器械属反向操作；
■ 镜头易颤抖
■ 医生体位不适等
随着科学技术的发展，机器人技术逐渐进入医学领域，并已经成为了微创外科手术的潮流技术，预示着第三代外科手术时代已经来临。
以美国Inuitive surgical公司研发和制造的“达芬奇”机械人手术系统，成为了微创外科手术机器人的典型代表。同时，达芬奇也是唯一的可以用于腹腔手术的机器人手术系统。达芬奇机器人手术系统以麻省理工学院(原名斯坦福研究学院)研发的机器人外科手术技术为基础。Intuitive Surgical随后与IBM、麻省理工学院和Heartport公司联手对该系统进行了进一步开发。 FDA已经批准将达芬奇机器人手术系统用于成人和儿童的普通外科、胸外科、泌尿外科、妇产科、头颈外科以及心脏手术。
达芬奇机器人手术系统，又可称为内窥镜手术器械控制系统，系统由三个部分组成：外科医生主控制台、病人床边用于放置手术器械的手术推车和成像处理设备。该系统的三维可视化功能可提供深度感知，而其类似手腕状关节的微型化手术器械提高了外科医生的灵活度和运动范围。该系统还通过减少手的抖动和把外科医生的动作经系统处理之后按比例提供给机械手臂来加强(对手术精度的)控制。相比医生手动的腹腔镜手术，符合人体工程学的仪表-手-眼结合和直观的器械动作还可以缩短外科医生的训练时间。
“达芬奇”机器人的机械手拥有7个自由度，具有人手无法企及的精确性。“达芬奇”还可以过滤人手的抖动，使得手术可以更精细。此外，机器人手术还具有移动缩减功能的特点，也就是说医生在操纵这一装置的过程中，移动操作杆5毫米，在患者体内的机械末端仅移动1毫米，这样就大大提高了手术的精确性和安全性。
达芬奇外科手术系统要求在病人身体开多达五个小型(小于1厘米)的切口，用于插入两个手术机械手臂和一个摄像头。放置在病人床边的配套推车将手术器械移动到病人身边，病人床边会有外科手术助手在。与此同时，医生可以坐到房间的控制台来操作系统，外科医生的所见和感受与开放式手术是相同的。外科医生通过对主控装置(用于将外科医生的动作翻译并传递给机械手臂)进行操纵来进行手术。外科医生用手抓住显示屏下方的主控装置，手腕相对其眼睛自然地动作。外科医生的对主控装置的动作被转换成在患者体内进行的精确的、实时的机器手臂动作。
通过外科医生的手腕、手和手指的运动来控制主刀的机器手臂，这和典型的开放式手术是一样的。此外，该系统还有一系列全套的EndoWrist手术器械可供选择。这些手术器械可以做7度角的旋转，超出了人类手腕的灵巧度。每一类手术器械都有特定的作用，如用于夹紧，缝合手术和组织处理。
病人旁边的推车用于容纳两个机器人手臂和一个内窥镜手臂，它们用来复制外科医生的动作。腹腔镜手臂以手术部位作为支枢，不用依靠患者的体腔壁来做支撑，这样就将把对组织和神经的损伤降到了最低程度。外科医生的助手们安全好合适的手术器械，在患者身上准备合适的切口，并监管腹腔镜机械手臂和正在使用的工具。
达芬奇手术系统集成了高端运动控制技术，这样机器手臂的每个动作都能像熟练的外科医生一样顺畅、准确---即便在很慢的计算速度下。每个达芬奇HD系统包含有30多个由马克森精密电机公司生产的电机。这些电机是每个机械手臂的心脏。
马克森电动机为达芬奇系统提供输入和输出。通过一系列反馈控制，电机和编码器接收了来自医生的输入信号，在经过主控制台电路进行实时翻译后，将输出信号传送给机器手臂中的电机。机械手随之通过主控制台电路将力反向施加至外科医生的手中。马克森电机的定子采用的是稀土磁铁，其定子采用的是无铁设计，这样即便在低速运行的情况下也不会有磁性齿槽存在。为区分它们的双重角色，将外科医生的床旁推车所用的电机作为主控电机，机械手臂电机所用电机作为从属电机。从属电机的精度和主控电机的精度相同，并且还需要能在外科医生助手移动末端执行器就位时后向驱动。手术器械顶部的电机具有低迟滞性。
Intuitive公司的工程师们在达芬奇系统中使用了30多个电机。有RE25电机，有些带有编码器反馈，有些电机没带编码器反馈;配置有GP13系列减速器和13毫米磁性编码器的RE 13 mm电机;以及带第三方编码器的RE 35系列电机。马克森电动机是达芬奇系统核心性能特性试验的关键，这些核心性能特性测试包括摩擦、间隙和兼容情况，以及一系列传感器反馈监测。
范德比尔特大学的一个工程师和医生的团队已经研发出了一种微小的机械手，可用于毫米大小的切口和缝合，并允许更多样化的操作，而且以更小的创伤来进行现有的操作。这种机械手腕足够灵活，可以将针头伸进鼻子、咽喉、耳朵、尿道和脑内。机械手可以切一个缝纫针直径的切口，并在你的体内完成90度的弯曲，一些极其困难的手术很快就将会变得更加简单和灵活。
相比其他类型的及其手术系统较大的操作范围（2.4到15毫米(0.1至0.6英寸)），这种新型机械手操作范围可以达到了1.16毫米(0.05英寸)。
这种机械手有望应用于许多精确、小规模的外科手术中，研究人员相信它尤其对针式腔镜外科有所帮助。比如在极小的切口上，它可以用手术胶带缝合伤口，而且不留疤痕。作为腹腔镜，在较小的范围内，它可以使用微型手术器械，通过细管往切口里给药，类似地，微型照相机还可以提供可视化的引导。这是微创手术最尖端的手段。
有了这种灵活的机械手腕，外科医生将很快能够通过如鼻、喉等自然通道，以及其他一些较为尖锐的区域，如踝关节和中耳等进行小规模的操作。
这种机械腕由一种名叫镍钛诺制成的坚硬细管组成，这是镍和钛的合金，可以在一定的曲率下成型。设计之初，研究人员打算用许多小零件组成，但后来他们意识到可以采取镍钛合金管代替，切四或五个孔使其可以达到90度的动态弯曲。他们还发现可以通过在尖端附着电线来控制其弯曲度 - 如果撤去电压，机械腕弹回到直线位置，如果逐渐增加或减小电压，就可以精确地控制它的弯曲。
范德比尔特大学五月申请了临时专利，提供给外科医生操纵机械臂的软件接口将在8月底完成。这之后还需要得到FDA的批准，这可能要花上四五年的时间。
如今，尽管技术进步了，但机器人手术系统仍维持着高昂的市场价格，以达芬奇手术机器人系统为例，售价达到2000万人民币以上，使得很难得到大规模使用，在中国截止今天也只有不到20台。我们期待越来越多的技术企业参与到这个行业中，共同推动技术进步，同时通过市场手段降低设备价格，让普通人得到真正的实惠。