手术机器人产业链

 

 

中国上游核心零部件的进口依赖严重，仅控制器领域实现自足。手术机器人三大核心零部件为控制器、伺服系统和减速器，三者分别占到机器人成本的15%、20%和35%左右。其中，伺服系统和减速器主要被美国、德国和日本垄断。中国仅在控制器领域实现自足。控制器主要通过改变电路和电阻来实现对电机的控制，其作为整个系统的“大脑”，调度整个计算机系统。

 

伺服系统是机器人的动力组件，市场被发达国家垄断。伺服系统主要由伺服电机、伺服驱动器、编码器三部分组成。手术机器人一般使用功率强大的直流电机。电机安装于机器人的关节中，为机器人运动提供动力。编码器与电机输出轴同步旋转，作为电机和驱动器的沟通单元，将电机的信号反馈给驱动器。驱动器根据编码器的信号对电机的转向、转速及位置进行修正。伺服电机市场主要被德国西门子、瑞士MaxonMotor、日本松下、美国科尔摩根等国外巨头垄断。

 

伺服系统

 

 

减速器决定机器人动作的平滑程度，市场主要被日本厂商占据 。伺服电机转速较高，通常不能匹配应用场景需要。手术机器人通常使用两种精密减速器：RV（Rotate Vector）减速器和谐波减速器。RV 减速器极耐疲劳，使用寿命和耐受高功率上具有优势，多被放置在基座、大臂和肩部等重负载位置，在机器人传动系统中发挥作用。谐波减速器的精度和减速比相对更高，体积和重量更小，多被用在不需长时工作或承重较轻的机器人末段关节处。在精密减速器市场中，日本的纳博特斯克（Nabtesco）基本垄断了 RV 减速器市场，哈默纳科（Harmonica Drive）基本垄断了谐波减速器市场，二者共占了精密减速器市场的 75%。德国、意大利和美国厂商占据剩余的25%的市场。

 

减速器

 

 

供应链的质量仍是国产机器人突围的重要门槛。1）手术机器人的伺服电机要求在各种环境下展现更高的稳定性，国产电机目前差距较大。伺服电机必须具备平稳旋转、输出功率稳定、耐受剧烈震动及高温高湿手术环境等性能。这对伺服电机的材料、设计和制造提出了较高的要求。达芬奇采用了Maxon设计制造的直流伺服电机。Maxon电机通过材料的选取和对关键器件的保护设计（例如通过真空密封保护转子）可以承受超过两千次高压蒸汽消毒。目前国产伺服电机仍有较大差距。2）国内的精密减速器市场主要被欧美日厂商占据。Nabtesco和Harmonica Drive两家公司在中国精密减速器市场的份额***大。国产减速器易磨损，使用寿命过短，目前无法满足手术机器人的要求。

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