目录
《医疗机器人》
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一、医疗机器人概述
1.1医疗机器人的定义与分类等
1.2医疗机器人的市场与行业增长情况
1.3医疗机器人产业链上下游分析
二、医疗机器人核心零部件分析
2.1伺服系统
2.2减速机
2.3传感器
2.4控制器
2.5导航系统相关（磁导航、超声探头、光学等）
2.6其他医学相关器械（如超声刀等）
三、产业链中游各细分领域医疗机器人分析
3.1骨科机器人
3.2腹腔机器人
3.3神经外科机器人
3.4血管介入机器人
3.5穿刺机器人
3.6消费医疗机器人
3.7康复机器人
3.8胶囊机器人
3.9医疗服务机器人
四、医院情况
4.1各机器人产品在各省物价医保情况
4.2各医院机器人使用情况
五、主要公司分析
5.1外资公司
5.2国内上市公司
5.3国内非上市公司
六、探针观点
注：由于本篇研究内容较长，分为多篇进行发布，本篇为第四部分。第一部分：探针资本_行业研究：医疗机器人（1）
第二部分：探针资本_行业研究：医疗机器人（2）
第三部分：探针资本_行业研究：医疗机器人（3）
三、产业链中游各细分领域医疗机器人分析
3.7康复机器人
3.7.1定义与综述，包括应用场景等
3.7.1.1康复机器人综述
康复机器人是一种辅助人体完成肢体动作，实现助残行走、康复治疗、负重行走、减轻劳动强度等功能的医疗机器人，其总的目标是替代/辅助康复治疗师，对行动障碍进行治疗（如由中风、创伤性脑损伤及其它损伤引起的行动障碍），简化传统康复治疗“一对一”的繁重的治疗过程。
设计康复机器人最初的一个目的就是在残疾人和环境之间放置一个机械臂,通过这个机械臂来部分或全部的实现操作功能。最早实现商业化的康复机器人是由英国MikeTopping公司年研制的Handy1，至今已有近30年的发展历史。Handy1有5个自由度，残疾人可利用它在桌面高度吃饭。
Handy1机器人帮助一位11岁脑瘫儿童进食
图片来源：网络
外骨骼机器人不仅可以帮助瘫痪患者恢复身体技能，还能强化普通人的身体机能，目前已经成为各国研发的主要方向。外骨骼机器人的概念兴起于19世纪，其本质是一种可穿戴机器人，能够为穿戴者提供保护功能、增强穿戴者的能力，比如延展、补充、替代或增强人的身体功能、肢体运动能力和负重能力。外骨骼机器人技术的系统性研发始于20世纪60年代，以年的美国Hardiman项目为代表。Hardiman是“HumanAugmentedResearchandDevelopmentInvestigation”（Hardi）以及“manipulator”（man）的缩写，意为人体增强与发展调研用途的操控设备。Hardiman项目旨在研发可穿戴的机械外骨骼以增强人的力量，其技术应用主要包括*事、建筑施工和救灾。该项目由美国国防部支持，由通用电气公司与康奈尔大学合作研发。该项目成果Hardiman样机是最早的动力外骨骼机器人样机，Hardiman样机设计目的为协助*人搬运重物，但受当时科技水平限制而无法投入实际应用。
年代康奈尔大学研发的Man-Amplifier外骨骼机器人
图片来源：网络
年后，外骨骼机器人技术实现了重要突破，但产品市场价格普遍偏高，平均售价为60~万元人民币甚至更高。
3.7.1.2康复机器人应用场景
按照《上海康复机器人路线图研究报告》的分类，康复机器人按功能康复方式分类，可以分为功能恢复型（非穿戴式）、功能恢复与辅助复合型（穿戴式）、功能代偿型以及功能辅助型四种类别。
康复机器人分类
图片来源：《上海康复机器人路线图研究报告》
中国复杂系统管理与控制国家重点实验室任副主任侯增广阐述了康复机器人需要解决的问题：正常人的神经通路是畅通的，就像一个控制系统，脑是指令器官，下肢、肢体相当于执行器，当脊髓受到损伤，脑部的指令到执行器的通路是阻断的或是损伤的，这时大脑的指令就无法顺利传达。
功能恢复型（非穿戴式）和功能恢复与辅助复合型（穿戴式）机器人主要面向术后康复群体，以达到一定治疗效果为目的，针对具有四肢、脊椎等术后康复人群的复健需求，是辅助运动、锻炼上下肢康复和肢体训练的医疗机器人。此分类中的外骨骼机器人为康复机器人的重要发展趋势，也是国内的创新研发热门领域。外骨骼机器人不仅可以让患者体验之前几乎不可能完成的动作，还可以帮助健康人（如土兵）移动速度更快，负载更多。
一种非穿戴式康复机器人、一种穿戴式外骨骼机器人
图片来源：网络
功能代偿替代型机器人和功能辅助型机器人主要面向老年群体和残疾群体，针对患有老年慢性病以及永久残疾患者等存在行动障碍的人群，主要为患者完成特定动作和达到满意的生活标准，主要包括智能轮椅和陪护机器人等。人工神经康复机器人系统“神工一号”项目负责人明东教授称，功能代偿型是和恢复型是两代技术，一种是被动的、一种是主动的，要客观看待它们的价值，未来很可能这两种技术合二为一。
康复机器人的临床应用优势主要在于：1、机器人更适合执行长时间简单重复的运动任务，能够保证康复训练的强度、效果与精度，且具有良好的运动一致性；2、康复机器人具备可编程能力，可针对患者的损伤程度和康复程度，提供不同强度和模式的个性化训练，増强患者的主动参与意识；3、康复机器人通常集成了多种传感器，并且具有强大的信息处理能力，可以有效监测和记录整个康复训练过程中人体运动学与生理学等数据，对患者的康复进度给予实时反馈，并可对患者的康复进展作出量化评价，为医生改进康复治疗方案提供依据。
外骨骼机器人可以具体提供支持、保护、增强、信息交互功能，外骨骼的技术设计依功能而有别，按照功能可分为以下四类：（1）为穿戴者身体活动提供协助支持功能，应用场景如医疗康复、生活民用等；（2）为穿戴者提供身体保护功能，应用场景如*事救灾等；（3）为穿戴者提供增强力量功能，应用场景如工业制造、物流运输等；（4）为穿戴者与环境的信息交互提供接口功能，应用场景如远程控制、娱乐等。
四种外骨骼机器人图片来源：CBInsights
3.7.1.3康复机器人市场情况
全球康复机器人行业规模：根据BCG预测，康复机器人年市场份额达2.8亿美金，年预计可达3.2亿美金，年达13.5亿美金，5年期间年增长率为36.97%。康复机器人市场在美国欧洲等发达地区的市场份额明显高于发展中国家。WintergreenResearch对未来康复机器人的市场给与了更乐观的估计，预计到年，康复机器人市场将由0.43亿美元增长至18亿美元，年复合增长率为%，MarketsMarkets预计其中外骨骼机器人市场将由0.33亿美元增长至10.55亿美元，年复合增长率为%。
康复机器人和外骨骼机器人的市场
图片来源：WintergreenResearch、
WintergreenResearch、东北证券
我国康复机器人市场想象空间巨大，占医疗机器人市场的47%。
年我国康复机器人市场规模为2.9亿美元，在医疗机器人中的占比为47%。据FrostSullivan统计，中国康复机器人年市场规模为2.1亿元，预计将以58%的年均复合增长率增长至年的20.4亿元。我国机器人产业?十三五?总体发展目标要求年在产业规模上，助老助残、医疗康复等领域实现小批量生产及应用，随着国人逐渐摒弃?重治疗轻康复?观念，肢体残疾人士和老年人康复逐渐成为刚需，康复机器人的市场空间逐渐被打开。
我国康复机器人市场规模及增速
图片来源：FrostSullivan、国盛证券研究所
从发病原因来说，运动障碍是康复机器人使用的主要场景，中风、脊髓损伤会引起运动的障碍，其中从数量上来说，中风（脑卒中）的影响比例最大。我国脑卒中患病率高达1.82%，未来中风的发病比例上升会很快，而且年轻化趋势非常明显，脑卒中急性期后患者中约有80%留有不同程度的功能障碍。循证医学证实，在脑卒中存活的患者中，进行积极的康复治疗，可使90%的存活患者能重新恢复步行和生活自理能力。中风病人存活时间非常长，期间需要不断投入，为保障身体健康和生活质量，这也造就了康复机器人的巨大市场。
从康复服务提供机构数量来看：1、医院康复科数量还较少。根据卫计委数据，截止年6月底，医院3.3万个，医院有个。年卫生部下发《医院康复医学科建设与管理指南》通知，要求所有二级以上医院必须建设康复医学科。但实际上，由于康复科所产生的效益比较低，医院更愿意将资源投入到其他效益产出更高的科室，譬如肿瘤内科等。故截止年底，二级以上医院实际设立康复科并已运营的不到一半。2、医院数量保持稳定增长：截至年，医院家，同比增长9.27%。医院数量为家，医院数量为家，最近几年医院数量保持稳定增长，年至年，医院数量从家增长至家，年复合增速为17.70%。3、我国残疾人康复机构数量保持稳定增长。在*策推动下，截至年底，全国已有残疾人康复机构个，比年增长个。其中肢体残疾康复服务机构数量为个，占比为44.11%。
我国康复机器人需求量测算
图片来源：卫生部，中残联，信达证券研发中心
目前我医院有家，假设未来50%都成立康复科，则我国拥医院数量为家；年医院家，年国内肢体残疾康复服务机构数量为个。医院的康复科、医院以及每家肢体残疾康复服务机构至少配臵一台上肢康复训练机器人和下肢康复训练机器人，则未来我国对于康复机器人的需求将达到台，假设单台康复训练机器人的价格约为50万元，我国各类康复训练中心对于康复机器人的需求量将达到94.35亿元。
3.7.2主要技术难点
从结构上来说，以ReWalk系列机器人为例，康复机器人主要由3个部分组成：1、软件控制系统；2、机械支撑和动力系统；3、传感器系统。以上三个系统主要结构和功能如下，软件控制系统：软件控制系统包括电脑、软件和电池。其是信息处理中枢，通过对检测的数据进行分析做出下一步行走的操作指令；机械支撑和动力系统：其组成机器人的主体部分，通过电机的驱动，带动整个机械结构的运动，从而实现带动使用者行走的功能。此机构模拟了人体下肢的形态结构；传感器系统：主要是传感器对于人体重心微小变化的检测，传递数据给软件控制系统，从而判断使用者的运动状态。
康复机器人的主要技术痛点在于：人的关节精确对准、系统平衡稳定性，减少设备的压力束缚感、避免皮肤损伤、判断并应对用户操作失误等。根据FDA数据，业内头部医疗类外骨骼设备都存在设备故障和用户受伤的案例。
康复机器人使用到的关键技术主要有以下三种：
（1）机械臂技术
康复机器人的机械臂(或称为操作器)要求结构精巧,运动灵活,有较大的工作空间,一般为多自由度串联机器人结构。针对不同的应用,出现了4到8个自由度结构。其中工作站型机器人的自由度较少,结构尺寸也比较小。而需要全方位运动的机器手臂则需要6个以上的自由度,尺寸也比较大,达到mm左右,如著名的MANUS手臂。康复机器人的手臂以旋转自由度为主,有的带有可伸缩的基座以增加手臂的工作范围。为了增加手爪的灵活性,一般在手臂末端设计3个回转自由度。由于不需要拿过重的物体,所以机械臂的有效载荷一般比较小,从0.5kg-2kg。除了电机驱动的机械手臂,也出现了气动肌肉手臂,具有结构简单、紧凑和节能等特点。嵌入式手臂将驱动器、控制器都集成到手臂内,实现了模块化,是主要的手臂形式。
康复机器人手臂的控制有模块化控制和用户自由控制两种方式。模块化控制是针对某一项具体任务预先编制好控制程序模块,用户只需要发出简单的指令就可完成一组动作,简化了操作,能更有效地完成任务,但是通常需要与固定的工作平台结合。用户自由控制方式使机器手臂有了更大的灵活性,但对用户本身控制能力的要求提高了。两种控制模式各有优势,所以对于要执行各种多样化任务的康复机器人最好以两种模式相结合,以使控制更有效。机器臂上通常配置了编码器、力觉和视觉等多种传感器,可以实现运动反馈,提高自主运动性能。
（2）人机接口技术
用户在使用康复机器人过程中需要不断地与机器人沟通，人机接口的灵活、简便易用是康复机器人高效运行的基础。操纵杆和功能键盘是最常用的接口形式；平板显示器和触摸屏可以采用菜单方式操作，同时还可以显示机器人的反馈信息；语音接口有普适性，但是成本较高，还不能实现完整的自然语言交流。针对有语言障碍的用户还出现了以摄像机监测头部、眼睛和手的动作、位置来判断意图并形成控制命令的接口方式。穿在身上的触觉服可以测量身体的姿态变化，判断用户意图。手臂或脖颈等部位的肌电信号也能用作驱动命令。鹰眼系统通过测量眼电压(EOG)来确定眼睛和颅骨的相对位置，用户通过移动头部或眼睛来移动屏幕上的光标选择操作项目。另外还有一些针对特殊用户专门设计的接口系统，如口含板等。目前，高级的接口技术还需要进一步发展才能达到理想的实际应用阶段。通常一个康复机器人系统需要同时设计多个人机接口方式以方便选用。
比人机接口技术更先进的是脑机接口技术。脑机接口，常被简称为BCI，它是指通过在人脑神经与具有高生物相容性的外部设备间建立直接连接通路，实现神经系统和外部设备间信息交互与功能整合的技术。简单来说，就是实现用意念控制机器。它意味着，人与机器的主要交互方式，除了手工输入，以及近几年兴起的人工智能语音交互之外，还可以直接通过大脑向机器发指令。
北京理工大学孔祥站博士指出，基于人机交互的控制是将来康复机器人发展的一个重要主线。这个过程需要我们获得机器人的状态信号、动力学、运动学等等，关于人的生理信号，我们要获得肌电信号、脑电信号、血压、呼吸等等。脑电很容易受外界环境的影响，而肌电信号也受皮肤干湿度、毛发等因素影响。最简单的应用是用脑电波直接作用于假肢，恢复患者的运动技能。但目前非侵入式的脑电波接收器仅能捕捉到比较简单的开关信号，而侵入式的设备能捕捉较强的脑电波但目前属于研究阶段。
半侵入式植入物WIMAGINE图片来源：网络
年10月，法国格勒诺布尔-阿尔卑斯大学教授Alim-LouisBenabid在《柳叶刀》上发表使用半侵入式脑机接口技术帮助高位截瘫患者控制外骨骼系统的研究成果。半侵入式脑机接口技术主要基于皮层脑电图（ECoG）进行信息分析，该系统使用皮层表面电极而不是脑组织的刺入式电极，半侵入式的安全性高于侵入式，引发人的免疫反应和愈伤组织的几率相对较小，且空间分辨率优于非侵入式。该研究的系统具有无线控制、颅骨植入式及长期生物相容性等特点，其解码模型可每7周校准一次，一定程度上降低病人和治疗师的负担。
（3）机器人系统的集成及通信技术
复杂的康复机器人系统需要将多个执行器、各种传感器集成在一起，因而系统集成的安全性和可靠性尤为重要，另外还要求系统有良好的扩展能力。CAN总线因成本低，数据传输速度快，具有可靠的错误处理和检错机制等优点，已被应用到一些康复机器人中。另外，TIDE项目研究的M3S是专门用于康复机器人的通信总线规范。它将轮椅的电机控制器、操纵器、机器人工作站、环境控制器和语音合成器等都作为末端执行器，可以方便地直接连接到总线上。
3.7.3主要公司情况
全球知名的康复机器人主要包括Ekso、Rewalk、Cyberdyne、Ho