目录索引
一、医疗机器人：细分领域需求，前景广阔 (4)
1.1医疗机器人前景广阔，国际市场已相对成熟 (4)
1.2超越医疗装备范畴，产品效果成就光环效应 (5)
1.3国内审批逐步放开，市场规模有望稳步扩大 (8)
二、医疗机器人发展历程与核心技术难点 (14)
2.1医疗机器人的发展历程 (14)
2.2医疗机器人的技术难点 (18)
三、医疗机器人产业化现状与展望 (20)
3.1国际情况：手术机器人商业模式逐渐清晰 (20)
3.2国内情况：传统企业积极布局，未来前景光明 (22)
四、投资建议与风险提示 (25)
图表索引
图1：服务机器人的分类及医疗机器人 (4)
图2：全球医疗机器人产值预测（台） (4)
图3：手术机器人主要应用领域、优点及代表手术 (5)
图4：近年美国使用达芬奇机器人系统的手术次数 (6)
图5：2013年中美医院使用达芬奇系统的手术 (7)
图6：国内老年人人口比例 (7)
图7：2010年我国残疾人口数（万人） (8)
图8：公司获FDA批准、营业收入与股价走势 (9)
图8：ReWalk公司销量（台）与营业收入（百万美元） (9)
图10：申请手术机器人的医院标准 (10)
图11：医院申请手术机器人的流程 (10)
图12：手术机器人的实际满足需求和潜在（台） (10)
图13：国内配置了达芬奇系统的医院 (11)
图14：2015年2月卫计委发布公文解读 (12)
图15：手术机器人系统典型结构示意图 (14)
图16：国际医疗机器人关键性突破 (15)
图17：达芬奇手术机器人系统 (15)
图18：达芬奇手术机器人系统的优势 (15)
图19：达芬奇机器人系统的技术优势 (16)
图20：达芬奇机器人与宙斯机器人的对比 (16)
图21：达芬奇手术机器人操作图 (17)
图22：宙斯手术机器人操作图 (17)
图23：外骨骼机器人主要应用领域 (17)
图24：手术机器人系统的功能原理 (18)
图25：ReWalk外骨骼机器人的工作原理 (19)
图26：ReWalk外骨骼机器人图例 (19)
图27：直觉外科营业收入（亿美元）及增长率（%） (20)
图28：直觉外科历年净利润（亿美元）及增长率（%） (20)
图29：直觉外科营业收入结构（亿美元） (21)
图30：ReWalk产品线 (22)
图31：ReWalk公司营业收入（百万美元） (22)
表1：国内医疗机器人的代表企业 (23)
一、医疗机器人：细分领域需求，前景广阔
1.1 医疗机器人前景广阔，国际市场已相对成熟
医疗机器人属于服务机器人的一种。医疗机器人领域的细分品类，包括手术机器人、外骨骼机器人、个人护理机器人及康复机器人等。在国际市场上，手术机器人和外骨骼机器人这两个领域已经出现了多个成功市场化的优秀产品系列，目前有比较成熟的产品的医疗机器人主要也集中在外科手术机器人和外骨骼机器人方面。
图1：服务机器人的分类及医疗机器人
数据来源：综合整理，广发证券发展研究中心
图2：全球医疗机器人产值预测（台）
数据来源：IFR，广发证券发展研究中心
根据IFR的数据，2014年全球医疗机器人的销量为1224台。其中最重要的应用是外科手术辅助机器人，销量为978台，医疗机器人的总销售额为13.17亿美元，占据了专业服务型机器人的35%。IFR机构预测，在2018年，全球医疗机器人的销量会达到约4000台，从2014年起，未来4年内平均每年年均复合增速达到34.45%，
目前国际上已形成产业化或具备产业化趋势的是手术机器人和外骨骼机器人两类医疗机器人，其中直觉外科公司是手术机器人领域的领军者，其产品达芬奇手术机器人系统占据全球一半的手术机器人市场；以色列ReWalk是外骨骼机器人领域的代表性企业，超过10年的技术积累使公司产品具备竞争优势。
1.2 超越医疗装备范畴，产品效果成就光环效应
当前，手术机器人的临床应用主要在泌尿外科、心胸外科、妇科等领域。手术机器人与传统开放式外科手术、内窥镜手术相比具有诸多优点。
手术机器人应用率最大的手术一般是关系到患者生命安全的重大手术，在这种重大手术中，应用手术机器人可以有更高的成功率，并且能够有效减少手术后遗留症和后遗症的发生，大幅减少术后恢复时间。对于生命健康危在旦夕的患者而言，使用手术机器人拥有“无法拒绝”的理由。同样，对于残障人士而言，外骨骼机器人可以帮助残障人士重新站立起来，所以对于医疗机器人的需求是针对医疗细分领域的特殊需求，在需求属性上，其性能对传统的外科手术和康复器械替代作用几乎是刚性的。
图3：手术机器人主要应用领域、优点及代表手术
数据来源：研究论文，广发证券发展研究中心
在泌尿外科领域，手术机器人已应用于包括前列腺癌根治、肾切除、肾盂成形、全膀胱切除、输精管吻合、输尿管成形、活体供肾切取等手术。其中，前列腺癌根治术是最能体现其技术优势的手术，手术机器人提供宽阔视野和准确、灵活的控制能力，能够清楚呈现组织、器官的解剖构造和神经血管束的走行，精细的分离有利于淋巴结的清扫，准确的缝合保证了吻合的高质量，手术中精确保留前列腺侧筋膜，
有利于减少手术对患者性生活的影响，术后病理检查和随访都显示了良好的肿瘤切除效果。而且进行一例前列腺癌切除手术只需80分钟，传统手术需要2-3小时。
在心胸外科领域，开放式心胸外科手术需要开胸分离胸骨，游离肋骨，血液体外循环，手术创伤大，手术风险高，术后恢复时间长。使用手术机器人只需在肋间开几个小口，病人痛苦小，术后恢复快。能精准地完成如心脏外科的全腔内心脏搭桥、心脏不停跳取乳内动脉、二尖瓣成型、二尖瓣置换、房间隔缺损修补、三尖瓣成型、心脏肿瘤切除，胸外科的肺叶切除术、食管癌切除、胸腺切除术和食管失弛缓症的治疗等手术。
在妇科领域，手术机器人已应用于如全子宫切除、盆腔淋巴结清扫等手术。国外报道较多的是用于宫颈癌根治手术，该手术需要运用精确的分离技术进行韧带切断、输尿管游离、淋巴结清扫等，可以充分发挥手术机器人的技术优势，达到理想的手术效果。对于需要进行比较复杂缝合技术的手术，如复杂的子宫肌瘤切除术，运用手术机器人灵巧的手术臂高质量地完成缝合，有助于减少术后并发症的发生。
医疗机器人作为一种特殊的新兴科技产品，医疗机器人超越了传统意义上的医疗装备范畴，该市场由产品效果和刚性需求共同推动。市场对价格、营销手段等因素敏感性较低，而对机器人的治疗、恢复、使用效果敏感性极高，这些效果直接决定了产品的受欢迎程度。
图4：近年美国使用达芬奇机器人系统的手术次数
数据来源：Bloomberg，广发证券发展研究中心
产品成型最为成熟的手术机器人市场前景广阔，将从渗透率提高和市场规模增加两方面共同增长。以达芬奇手术机器人系统为例：一方面，在应用次数最多的妇科外科手术中，也仅在一流医院实现了50%左右的使用率，在现有市场规模的基础上仍有很大渗透空间，未来随着机器人手术成本和患者观念的进一步转变，预计市场渗透率会显著提高；另一方面，随着全球人口老龄化以及手术机器人在更多的手术领域获得手术批准，手术机器人的市场规模也会进一步扩大。
生产达芬奇手术机器人系统的直觉外科公司，达芬奇在美国已实现了2254台的销量。
2014年达到449,000。其中2013年，美国医院使用达芬奇系统完成妇科手术240,000例，完成泌尿外科手术85,000例，普通外科手术81,000例，其他手术16,000例。2013年，拥有达芬奇系统18台，中国医院完成妇科手术393例，泌尿外科手术1123例，普外手术1061例，其他手术396例。
图5：2013年中美医院使用达芬奇系统的手术
数据来源：中国残联，广发证券发展研究中心
对于外骨骼机器人而言，市场潜力巨大。欧洲、日本、我国都出现了不同程度的老龄化趋势。仅以我国为例，目前的年龄结构及残疾人口总数也预示了医疗机器人的巨大潜在需求。当一个社会65岁以上的人口比例达到7%，则可认为已步入老龄化社会行列，早在2000年，我国65岁以上人口占比就已经达到7%，而且该比例不断增大。2014年我国65岁以上人口占比已超过10%。我国2010年末残疾人口总数为8502万人，其中肢体残疾人数为2472万人，占比高达30%。
图6：国内老年人人口比例
数据来源：国家统计局，广发证券发展研究中心
图7：2010年我国残疾人口数（万人）
数据来源：中国残联，广发证券发展研究中心
达芬奇手术机器人系统作为新一代高新科技，其在外科手术中的优秀表现已经为其带来了意想不到的光环效应。达芬奇系统的售价在100-200万美元左右，而每台系统销售后的每年平均服务费/耗材费为10-20万美元。因此使用达芬奇系统本身，实际并不能为医院带来额外的收益。医院对于达芬奇系统的热衷主要因为其附带的“光环效应”：一是吸引病人。在达芬奇生产厂家的大力宣传下，达芬奇机器人已经成为“高端先进医疗器械”的象征，拥有一台这样的设备，也会无形中提升医院的“品位”。因此，虽然引进达芬奇并不能给医院带来直接的经济效益，甚至是一桩“亏本买卖”，但由此带来的“品位”效应，以及随之而来的病源，不仅能够弥补引进仪器的费用，而且能够为医院创收，所以很多医院都会把“拥有世界最先进的达芬奇系统”写进医院的宣传手册中。二是吸引医生。达芬奇系统的人因工程设计，可以减轻外科医生的疲劳，减少职业病的出现。外科医生是医院经济收入的主要来源，因此满足医生的手术需要，也是医院购买达芬奇的动力之一。
1.3 国内审批逐步放开，市场规模有望稳步扩大
医疗机器人市场的另一个特点是监管较为严格。不同的国家拥有不同的监管标准。达芬奇系统在销售的时候会在世界不同的国家和地区采取不同的方式申请监管审批通过。在美国，医疗机器人受食品药品监督管理局（FDA）监督审查，目前达芬奇系统已经获FDA批准，可以在心胸外科、胸外科、肝胆外科、胃肠外科、普外科、泌尿外科、妇科、血管外科、小儿外科、耳鼻喉科等十多个领域开展各种手术。除此以外，直觉外科公司每有新产品问世，都要经过FDA的审批，往往经过FDA审批的产品，代表着经过专业机构认准的水平，也会更加受到市场的信赖，公司的营业收入和股价都会相对上升。
图8：公司获FDA批准、营业收入与股价走势
数据来源：Bloomberg，公司官网，广发证券发展研究中心
监管审批的意义对于外骨骼机器人同样重要，以色列ReWalk公司的产品于2012年获得欧洲CE认证并开始销售，于2014年6月获得FDA审批，这是外骨骼机器人首次获得FDA批准。2014年ReWalk的两个产品线ReWalk Rehabilitation和ReWalk Personal 6.0的销量分别为84台和54台，比2013年和2012年的总和还要多2倍。
图9：ReWalk公司销量（台）与营业收入（百万美元）
数据来源：Bloomberg，公司官网，广发证券发展研究中心
达芬奇系统在我国属于甲类大型医用设备，配置这台机器需要进行严格评估和筛选。首先，具有购买达芬奇系统的医院需要符合国家卫生部印发的《2013-2015年全国
内窥镜手术器械控制系统配置规划》中的相关医院资质要求。该《规划》对于公立
医院和非公立医院给出了不同的要求，内容包括床位数、年门诊量、年手术量、医
生资历、手术条件、运行状况等。其次，满足要求的医院需要进行项目论证，论证
购置达芬奇系统的可行性，并上报到国家卫计委申请。最后，经过卫计委审批获得
购买资格的医院还需派遣外科医生、护士到直觉外科进行培训，经考核后医生获得
资质认定证书。拥有资质认定证书的医生才准许操作达芬奇系统进行手术。
图10：申请手术机器人的医院标准
图11：医院申请手术机器人的流程
数据来源：卫计委，广发证券发展研究中心
数据来源：综合整理，广发证券发展研究中心
图12：手术机器人的实际满足需求和潜在（台）
数据来源：卫计委，广发证券发展研究中心
在卫计委下发的《2013-2015年全国内窥镜手术器械控制系统配置规划》中写到，
2015年之前国内配置手术机器人的公立医院36家，最终不到2015年底这一指标全部
用完，其中2013年及2013年之前配置18家，2014年配置18家。由此可见，我国目
前的情况是监管制约着需求。而配置手术机器人的医院也都选择了达芬奇系统，原
因在于当时市场上并没有技术成型的替代品。2015年上半年，国内大型医院又新增加了21台达芬奇系统的购置。
自2008年起，卫计委对于手术机器人的配置规模逐步放开，并有逐年增多的趋势。其中，2015年2月最新颁布公文批复了15家医院可配置手术机器人。该次颁文体现出了三个第一次：
●第一次有多达15家医院获批。可见随着技术的成熟以及市场的反复成功验证，
对于手术机器人的监管审批正逐步放开，未来会有更多符合条件的医院购置手术机器人的需求得以满足；
●第一次有民营、合资医院获批。民营、合资医院的正式放开，使得手术机器人
的市场空间大幅增加，同时由于“光环效应”，已配置了手术机器人的民营、合资医院将比未能配置手术机器人的医院拥有更强的市场竞争能力，进一步促使其他医院加快配置手术机器人的进度；
●第一次有已装备手术机器人的公立医院获批更新。此前，只有解放军总医院这
一军队医院拥有5台手术机器人的配置（北京总院4台，海南分院1台），而这一次交通大学附属瑞金医院和复旦大学附属中山医院分别再次配置一台手术机器人。一方面代表机器人的配置效果理想，达到了医院的目标，另一方面也预示了未来市场规模的进一步提升。
图13：国内配置了达芬奇系统的医院
数据来源：卫计委，广发证券发展研究中心
图14：2015年2月卫计委发布公文解读
数据来源：卫计委，广发证券发展研究中心
截止至2014年底，达芬奇手术机器人系统的全球装机量达到了3266台，其中美国2223台、欧洲549台、日本193台、其他地区301台。中国在2014年底拥有36台，2015年新增21台。2012年美国使用达芬奇手术机器人操作的手术367,000例，2013年达到422,000例，2014年达到449,000，除美国外的国际其他地区2014年手术例数为121,000例，其中50%以上是泌尿外科的前列腺癌根治术。根据以上数据，我们保守估计2014年配置了达芬奇系统的国内医院平均手术例数为：
0.7?121,000?56
≈15,758(例)
其中0.7为折算系数（用于修正中外保有率水平差异的），这15758例手术数据与2013年的2973例相比，增长率为430%。而2013年全国达芬奇系统配质量为18台，2014年配置量为36台，增长率为100%，换言之，手术例数比装机数量增速更快，存量装机利用率正在得以提升。
在这15,758例手术中，估计有50%属于前列腺癌根治术，则2014年进行的前列腺癌根治术为7879例。前列腺癌位列男性恶性肿瘤发病率第二位，发病率为9.92/10万人，且有逐年上升趋势，多发于40岁以上男性人群，随着我国老龄化的进一步加剧，未来前列腺癌新增患者会继续增加。2014年国家统计局公布的我国人口有70079万成年男性。根据以上数据，我国前列腺癌症患者数量为：
70,079?
9.92
100,000
=6.95(万人)
以达芬奇系统普及程度最高的前列腺癌根治术来看，2014年新患有前列腺癌的患者选择达芬奇系统进行治疗的比例仅为：
7879
69,500
?100%=11.3%
在我国，前列腺癌患者使用达芬奇系统的比例是所有患者中最高的。因此，有需求而没有满足的潜在患者至少在88.7%以上。我们认为，剩下88.7%的患者没有选择达
芬奇系统的原因主要是因为他们无法选择，具体可归为两类：一类是达芬奇系统使用价格太高，需要在原先的手术费用上增加2-3万元的耗材费，患者经济条件不允许承担高额的手术费用；另一类是就诊医院没有配置达芬奇系统。由此可见，随着未来技术的提升，使用达芬奇系统成本的降低，或是有其他更低成本的产品出现打破垄断局面，市场需求将进一步得到满足，市场空间也将继续扩大。
二、医疗机器人发展历程与核心技术难点
2.1 医疗机器人的发展历程
（一）医疗手术机器人
作为一类典型的智能化和自动化系统，医疗手术机器人的运行过程也遵循“感知/推理/操作”三原则，即建模、规划和执行三个阶段。建模阶段主要完成图像的采集、处理和特征分析；规划阶段主要确定手术实施策略；执行阶段则是借助手动或者自动化器械及设备辅助医生实现手术策略。手术机器人能够以成像设备和传感器为工具，直接或者间接的引导操作，实现智能操作和微创手术。
图15：手术机器人系统典型结构示意图
数据来源：《医疗外科机器人》，广发证券发展研究中心
现代手术进入微创时代以来，创新技术的发展为外科手术带来了巨大的技术革新，提供了功能强大的操作工具以克服传统的微创手术定位精度不高、手术时间过长、术者易疲劳与颤抖、缺乏三维医学图像导航等技术缺陷，对于微创手术技术的需求推动了手术机器人技术的应用。
1994年，美国Computer Motion公司推出了第一种能够用于微创手术的医用机器人Aesop。该医疗机器人具有7个自由度，能够模仿人类手臂的姿态和功能，有效辅助医生抓持和操作内窥镜设备，在心脏、胸外、脊柱等多种外科领域有广泛应用。
1996年，在Aesop的基础上，美国Computer Motion公司的Zeus系统实现了医生远距离控制机器人进行精细的手术操作和稳定的机械抓持等动作。2000年美国直觉外科公司开发的达芬奇外科手术机器人系统，它包括一个医生控制平台、多功能手术床、各种手术器械和图像处理设备。其图像处理功能采取高清三维成像系统，操作台相比之前更符合人因工程学，手臂的灵活性也大幅度提高，能够覆盖更广泛的手术区域。
图16：国际医疗机器人关键性突破
数据来源：网络整理，广发证券发展研究中心
直觉外科的产品达芬奇手术机器人系统是目前手术机器人投入商业化实践中最为成
功的一个产品。其根本原因在于达芬奇机器人的一些核心技术能够为微创外科手术
提供革新性的进步和操作上的便利。达芬奇手术机器人系统主要分为3部分：患者侧
手术平台；高精度三维内窥镜视觉系统；手术医师操作主控台。这三个部分对应着
三个关键核心技术：可自由运动的手臂腕部EndoWrist 、3D 高清影像技术、主控台
的人机交互设计。
图17：达芬奇手术机器人系统
图18：达芬奇手术机器人系统的优势
机械手臂的腕部采用能够提供7
个自由度的EndoWrist 技术，可以完成人手无法实现
的动作，触及范围更广。系统具有振动消除系统和动作定标系统，可保证机械臂在狭小的手术视野内进行精确的操作。此外，机械臂还能完成一些人手无法完成的极
三维影像平台手术平台主控台高灵活性的机械手臂?手臂拥有7个自由度，拥有自动纠错系统，与人手相比更灵活而稳定。
人因工程
学的设计?人因工程学的设计有效降低了手术医生的疲劳与颤抖出现的概率。双镜3D 成像
?能放大10倍效果的三维成像更加清晰准确，手术情况一目了然。高精度定位
刀具?比传统内窥镜微创手术定位精度更高，有效降低术者疼痛、创伤，减少术后恢复期。前列腺癌切除手
术的患者第二天就能下床走动。
?仅需两天的培训与考核就能操作，且能大幅削减手
术时间。简单便捷的操作
为精细的动作，手术切口也可以开得很小，从而缩短患者在手术后恢复的时间。同
时还可以提高手术效率，节约费用。
三维影像平台内装有外科手术机器人的核心处理器以及图像处理设备，可由巡回护
士操作。达芬奇手术系统的内窥镜可以形成三维立体图像，手术视野图像被放大
10~15倍，提供真实的16：9比例的全景三维图像。
主控台的设计充分考虑人机交互，提供了自然的手-眼位置，舒服的坐姿降低了手术
医生的疲劳感，保证长时间手术的正常进行，内置的麦克风能够让手术中的沟通更
加有效率。主刀医生坐在控制台中，位于手术无菌区之外，使用双手控制两个主控
制器，使用脚控制脚踏板。控制系统中的运动比例缩放功能将使医生手部的自然颤
抖或无意的移动减小到最小程度。
图19：达芬奇机器人系统的技术优势
数据来源：公司官网，广发证券发展研究中心
图20：达芬奇机器人与宙斯机器人的对比
数据来源：研究论文，广发证券发展研究中心
达芬奇手术机器人与宙斯手术机器人相比，无论是从手术实际操作角度、手术效率
角度都具有明显的比较优势。达芬奇机器人拥有4个手臂：1个手臂装置三维内窥镜，
3个手臂可装置5mm 手术工具；宙斯机器人拥有三个手臂：1个手臂装置10mm 三维
内窥镜、2个手臂装置5mm 手术工具。达芬奇机器人还具有独立的观察台，可以让
辅助支持手术进行的医护人员更清晰的了解手术进展状况。
?7个自由度。
?比人手更灵活，触及范围更广。
?有效防止颤抖情况的出现。?高清3D 成像技术，能达到10倍以上的放大效果。?提供身临其境的手术图像。?自然的眼-手位置。?舒适的操作姿态，降低疲劳。?内置麦克风使术中沟通更有效。
图21：达芬奇手术机器人操作图
图22：宙斯手术机器人操作图
数据来源：国外论文，广发证券发展研究中心
数据来源：国外论文，广发证券发展研究中心
外骨骼机器人
外骨骼机器人最早应用于军事领域，现已拓展至医疗领域，为残障等有需求的人士
提供仿生机械四肢等医用产品。外骨骼机器人实质上是一种可穿戴机器人，穿戴在
操作者的身体外部，为操作者提供了诸如保护、身体支撑等功能，同时又融合了传
感、控制、驱动、信息融合等机器人技术，使得外骨骼能够在操作者的控制下完成
一定的功能和任务。
图23：外骨骼机器人主要应用领域
数据来源：网络整理，广发证券发展研究中心
2.2 医疗机器人的技术难点
（1）手术机器人
一般而言，医疗手术机器人至少应包括以下五个功能单元：图像采集与处理单元、定位信息获取单元、配准与空间变换单元、人机交互与显示单元、机器人定位于手术操作单元。其中前两个单元是系统的原始信息收入部分，经配准与空间变换单元进行计算后，通过人机交互进行手术规划并显示，最终由机器人实现系统输出。
图24：手术机器人系统的功能原理
数据来源：《医疗外科机器人》，广发证券发展研究中心
大量的图像处理技术、定位配准技术、自动化与控制技术的应用实现了以上五个功能单元，而在众多技术中以下三个技术模块是最为关键的：
●机器人控制技术。机器人是手术机器人系统的核心，它的作用有两个：一是按
命令轨迹运动将安装在其末端的手术器械送达病灶点；二是按指令轨迹带动手术器械运动完成操作任务。控制计算机在接收命令后根据规划系统提供的轨迹参数生成机器人运动指令，该指令经通信系统发送给机器人的控制器，机器人在该指令控制下完成指定的操作。机器人的灵巧操作空间必须覆盖手术的操作空间，以保证规划手术方案的实施。在手术的路径选取时，有时要求避开一些人体的重要组织，要求机器人具有冗余特性，即机器人具有一定的避障能力。
●配准与空间映射技术。空间映射是一系列坐标系间的变换关系，可以用齐次变
换矩阵表示。当在图像空间获得目标靶点和手术路径信息后，通过空间映射关系可以在机器人操作空间中获得它们的描述。在主从异构操作系统中，还存在一个由主机操作空间到从机操作空间的映射变换，该映射关系由遥操作系统的结构和控制策略决定。
●手术器械的位姿跟踪。手术器械的位姿跟踪是采用某种方法实时获得手术器械
在某一已知空间中的位姿。该位姿信息和已知的手术器械尺寸信息，可用于导
引或手术监视系统。位姿信号从机器人控制器获得，在监视系统的三位患者模
型上实时显示出手术器械的位姿，提供手术时地可视化监视功能。现代手术机
器人一般采用光电式方法获得位姿信息。
（二）外骨骼机器人
外骨骼机器人从功能上可分为以下几个子系统：外骨骼机器人机械结构、动力输出
及执行系统、姿态感知系统和控制系统。
●外骨骼要求良好的穿戴性和操作舒适性，这对外骨骼的机械系统提出了具体的
要求。外骨骼的设计必须充分体现仿生学和人体工程学基础，外骨骼的机械结
构还应该具有长度可调节性，即身材兼容性，且外骨骼应该具有坚固、耐用、
轻巧、便携的特点。
●外骨骼的驱动系统和驱动器需要质量轻体积小，且能够提供足够大的驱动力矩
或扭矩，同时要有良好的散热性能。
●外骨骼机器人的控制策略与其他机器人不同，最大区别在于操作者处于控制回
路中，操作者与外骨骼具有实实在在的物理接触，形成了一个人机耦合的一体
化系统。
外骨骼机器人的核心零部件由控制中心、倾斜度感应器，骨盆支撑装置、驱动机组
等组成。现在能够形成商品化的只有ReWalk公司的产品，其他研究所研发的产品大
多不能平衡外骨骼机器人的尺寸与负重功能。ReWalk的核心技术是体感芯片，通过
倾斜度感应器和重力感应器捕捉患者的肢体动作及重心的变化，再通过电池驱动关
键部位的电机，从而实现起立、坐下、行走、上下楼梯等动作。
图25：ReWalk外骨骼机器人的工作原理图26：ReWalk外骨骼机器人图例
数据来源：ReWalk招股说明书，广发证券发展研究中心数据来源：公司官网，广发证券发展研究中心
三、医疗机器人产业化现状与展望
3.1 国际情况：手术机器人商业模式逐渐清晰
全球手术机器人的领军者——直觉外科
达芬奇手术机器人代表了国际医疗机器人技术的领先水平。达芬奇系统可以为医生提供和开放式手术一样的直觉控制，运动范围和组织处理能力。自产品问世以来至2012年，公司营业收入和净利润一直保持在20%以上的增长速度，近两年由于宏观经济原因和产品覆盖率达到一定规模，营收增速出现了下滑。2014年公司营收规模达到21.32亿美元，净利润为6.3亿美元。
图27：直觉外科营业收入（亿美元）及增长率（%）
数据来源：公司公告，广发证券发展研究中心
图28：直觉外科历年净利润（亿美元）及增长率（%）
直觉外科公司的收入分为初始销售收入和经常性收入。其中经常性收入是达芬奇系统的配件、服务费，商业模式属于典型的“刮胡刀+刀片”模式，公司销售后的配件、服务费的收入增幅要大于达芬奇系统本身的增幅、达芬奇系统售价普遍在60-250万美元左右，国内采购一台达芬奇Si系统的价格一般在1700万人民币左右，而每台系统销售后的每年平均服务费用为10-17万美元，一个机械臂的耗材费用在5000美元左右。机械臂的腕部结构EndoWrist等配件操控采用线驱动，钢线使用次数超过一定数量后会发生变形。因此为了保证手术的安全性，达芬奇系统的EndoWrist等配件只有10次使用寿命，每一次的使用都会被系统记录，寿命到达后机器将自动锁定该配件，无法操作。由于配件有使用寿命、每次开机有开机费的原因，国内每次手术需要增加费用3-5万元人民币不等，其中包括开机费2万，耗材费1-3万元不等。
最近几年中，直觉外科的经常性收入保持着较高的增长率，公司的经常性收入2012年为12亿美元，占总收入的57%，2013年为14亿美元，占总收入的63%，2014年为15亿美元，占总收入的70%。在经过了2012和2013两年达芬奇系统销量的爆发以后，2014年达芬奇系统销量下滑，经常性收入占比的增加反映了直觉外科未来盈利的主要模式将向配件销售、系统服务偏移。
图29：直觉外科营业收入结构（亿美元）
数据来源：Bloomberg，广发证券发展研究中心
外骨骼机器人代表公司——ReWalk Robotics
外骨骼机器人是融合传感、控制、信息、移动计算等技术，为操作者提供的可穿戴机器人，目前主要应用于医疗领域、军事领域和工业领域。ReWalk公司是该领域的代表公司之一，公司目前产品线有两条：ReWalk Rehabilitation和ReWalk Personal。公司财务报表显示，2013年营收达160万美元，较2012年上涨63%；2014年年收入为400万美元，较2013年同期上涨150%。
中国机器人产业发展报告（2018年） 2018-08-24 18:18 中国机器人产业发展报告 2018年 目录 第一章全球机器人产业发展趋势及特征. 一、全球整体市场仍在快速增长，服务机器人迎来发展黄金时代 （一）工业机器人：销量稳步增长，亚洲市场依然最具潜力 （二）服务机器人：新一代人工智能兴起，行业迎来快速发展新机遇 （三）特种机器人：新兴应用持续涌现，各国政府相继展开战略布局 二、轻型化、柔性化、智能化趋势明显，实践应用场景持续拓展 （一）工业机器人：轻型化、柔性化发展提速，人机协作不断走向深入 （二）服务机器人：认知智能取得一定进展，产业化进程持续加速 （三）特种机器人：结合感知技术与仿生等新型材料，智能性和适应性不断增强三、企业愈加注重产品形态创新，网络化与智能化布局齐头并进 （一）工业机器人：工业互联网成布局重点，智能工厂解决方案加速落地 （二）服务机器人：无人车获科技龙头高度关注，仿人机器人再度迎来发展机遇（三）特种机器人：灾后救援机器人研制成热点，采矿机器人开始向深海空间拓展 第二章我国机器人产业发展趋势及特征 一、我国机器人市场需求潜力巨大，工业与服务领域颇具成长空间 （一）工业机器人：市场规模持续增长，关节型搬运机器人占比较高 （二）服务机器人：需求潜力巨大，家用市场引领行业快速发展 （三）特种机器人：应用场景范围扩展，市场进入蓄势待发的重要时期 二、关键技术突破与多元化应用取得积极进展，部分领域已达到国际领先
（一）工业机器人：国产化进程再度提速，应用领域向更多细分行业快速拓展（二）服务机器人：智能技术比肩欧美，初创企业大量涌现 （三）特种机器人：部分关键核心技术取得突破，无人机、水下机器人等领域形成规模化产品 三、自主研发与投资并购双轮驱动，行业龙头加速布局机器人生态系统 （一）工业机器人：用户企业向上游延伸，海外扩张步伐进一步加速 （二）服务机器人：生态系统构建加速，企业瞄准智能生活领域 （三）特种机器人：多点突破实现行业领先，龙头企业着手布局无人机生态系统第三章我国各区域机器人产业发展水平 一、长三角地区：产业链布局优势仍较为显著 （一）产业规模效益 （二）产业结构水平 （三）产业创新能力 （四）产业集聚情况 （五）产业发展环境 二、珠三角地区：产业发展效益全国领先 （一）产业规模效益 （二）产业结构水平 （三）产业创新能力 （四）产业集聚情况 （五）产业发展环境 三、京津冀地区：区域协同助推产业智能化发展 （一）产业规模效益
智能机器人行业研究报告 一、行业概况 1、行业监管体制、主要法律法规及政策 （1）行业监管 我国现行智能制造装备行业管理体制为国家宏观指导下的市场竞争体制，宏观调控归属于国家发改委、科技部、工信部以及商务部，主要通过研究制定产业政策、提出中长期产业发展导向和指导性意见等履行宏观调控和宏观管理的职能。 我国智能机器人行业自律组织系中国机器人产业联盟，侧重于行业内部自律性管理，中国机器人产业联盟是由中国机械工业联合会联合在中国注册的机器人行业骨干企事业单位、大专院校和科研院所共同发起成立，在发改委、工信部和科技部的指导下，贯彻落实政府部门对机器人行业提出的相关产业政策和要求；研究产业发展状况，为政府部门制定产业政策提供决策支持等。 目前，我国智能机器人行业无准入限制。 （2）行业主要法规与政策 2006年起，国家先后出台多项规范和扶持智能制造装备行业的规划和政策，采取有效的措施，大力支持工业智能机器人及自动化成套生产线行业的发展。 在“十二五”期间，工业智能机器人首次成为发展规划的重点发展对象之一，在国务院、工信部、科技部出台的关于“十二五”期间智能装备领域的发展规划中，均强调要重点开发并突破有关工业机器人及相关零部件等技术，明确了工业机器人及相关零部件的发展方向，上述政策的出台将有助于完善机器人产业链，促进产业快速发展，实现制造业的升级转型。 影响我国智能机器人行业发展的相关规划和政策具体情况如下：
3、行业发展历程 1920年，捷克作家K.凯比克在科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》中首次提出了ROBOT这个名词。现在已被人们作为机器人的专用名词。 （1）第一代机器人 20世纪50、60年代，随着机构理论和伺服理论的发展，机器人进入了使用化阶段。1954年美国的G.C.Devol发表了“通用机器人”专利；1960年美国AMF 公司生产了柱坐标Versatran机器人，可做点位和轨迹控制，是世界上第一种用于工业生产上的机器人。 20世纪70年代，随着计算机技术、现代控制技术、传感技术和人工智能技术的发展，机器人行业得到了迅速发展。1974年美国俄亥俄州辛辛那提的Milacron公司成功开发了多关节机器人；1979年，Unimation公司推出了PUMA 机器人，它是一种多关节、全电动驱动、多CPU二级控制的机器人，采用了V AL 专用语言，可搭配视觉、触觉、力感等传感器，在当时是一种技术先进的工业机器人，现在的这hi能机器人结构大体上是以此为基础的。 这一时期的机器人属于“示教再现”（Tech-in/Playback）型机器人，只具有
中国电子学会：2019年中国机器人产业发展报告中国机器人产业发展报告（2019年）》（以下简称“报告”）显示，全球机器人整体市场规模持续增长，中国机器人市场需求潜力巨大，工业领域以突破机器人关键核心技术为首要目标，服务领域智能水平快速提升，与国际领先水平基本并跑，颇具成长空间。 工业机器人：智能制造加速升级，市场规模持续增长 根据报告，当前，全球机器人市场规模持续扩大，工业机器人市场增速回落，服务、特种机器人增速稳定。 报告显示，全球工业机器人销量稳步增长，亚洲市场依然最具潜力。其中，当前中国工业机器人市场保持向好发展，约占全球市场份额三分之一，是全球第一大工业机器人应用市场。2019年，中国工业机器人市场规模预计达到57.3亿美元，到2021年市场规模预计将突破70亿美元。 报告指出，目前，中国工业机器人研发仍以突破机器人关键核心技术为首要目标，政产学研用通力配合，初步实现了控制器的国产化。 报告认为，目前，中国已将突破机器人关键核心技术作为科技发展重要战略，中国厂商攻克了减速机、伺服控制、伺服电机等关键核心零部件领域的部分难题，核心零部件国产化的趋势逐渐显现。与此同时，国产工业机器人在市场总销量中的比重稳步提高，国产控制器等核心零部件在国产工业机器人中的使用也进一步增加，智能控制和应用系统的自主研发水平持续提高，制造工艺的自主设计能力不断提升。 服务机器人：需求潜力巨大，将迎黄金时代 报告显示，全球服务机器人迎来发展黄金时代。在中国，服务机器人的市场规模快速扩大，成为机器人市场应用中颇具亮点的领域。随着人口老龄化趋势加快，以及医疗、教育需求的持续旺盛，中国服务机器人存在巨大市场潜力和发展空间。 2019年中国服务机器人市场规模有望达到22亿美元，同比增长约33.1%，高于全球服务机器人市场增速。 报告指出，中国服务机器人的智能水平快速提升，智能相关技术可比肩欧美，与国际领先水平基本并跑。
中国机器人产业发展报告 2018
目 录CONTENTS 第一章 全球机器人产业发展趋势及特征 一、全球整体市场仍在快速增长，服务机器人迎来发展黄金时代 （一）工业机器人：销量稳步增长，亚洲市场依然最具潜力 （二）服务机器人：新一代人工智能兴起，行业迎来快速发展新机遇 （三）特种机器人：新兴应用持续涌现，各国政府相继展开战略布局 二、轻型化、柔性化、智能化趋势明显，实践应用场景持续拓展 （一）工业机器人：轻型化、柔性化发展提速，人机协作不断走向深入 （二）服务机器人：认知智能取得一定进展，产业化进程持续加速 （三）特种机器人：结合感知技术与仿生等新型材料，智能性和适应性不断增强 三、企业愈加注重产品形态创新，网络化与智能化布局齐头并进 （一）工业机器人：工业互联网成布局重点，智能工厂解决方案加速落地 （二）服务机器人：无人车获科技龙头高度关注，仿人机器人再度迎来发展机遇 （三）特种机器人：灾后救援机器人研制成热点，采矿机器人开始向深海空间拓展 第二章 我国机器人产业发展趋势及特征 一、我国机器人市场需求潜力巨大，工业与服务领域颇具成长空间 （一）工业机器人：市场规模持续增长，关节型搬运机器人占比较高 （二）服务机器人：需求潜力巨大，家用市场引领行业快速发展 （三）特种机器人：应用场景范围扩展，市场进入蓄势待发的重要时期 二、关键技术突破与多元化应用取得积极进展，部分领域已达到国际领先 （一）工业机器人：国产化进程再度提速，应用领域向更多细分行业快速拓展 （二）服务机器人：智能技术比肩欧美，初创企业大量涌现 （三）特种机器人：部分关键核心技术取得突破，无人机、水下机器人等领域形成规模化产品01 02 03 04 05 06 06 07 08 09 09 10 11 12 14 15 16 17 18 18 19 20 I 2018 0405
工业机器人发展现状与趋势 工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来，机器人技术及其产品发展很快，已成为柔性制造系统(FMS)、自动化工厂(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。 广泛采用工业机器人，不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。和计算机、网络技术一样，工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。 一、工业机器人技术现状及国内外发展的趋势 工业机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。国外专家预测，机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种新的大型高技术产业。据联合国欧洲经济委员会(UNECE)和国际机器人联合会(IFR)的统计，世界机器人市场前景看好，从20世纪下半叶起，世界机器人产业一直保持着稳步增长的良好势头。进入20世纪90年代，机器人产品发展速度加快，年增长率平均在10％左右。2004年增长率达到创记录的20％。其中，亚洲机器人增长幅度最为突出，高达43%，如图1所示。
各区域用户工业机器人定购指数（以1996年作为100） 国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势： 1．工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可*性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10．3万美元降至97年的6．5万美元。 2．机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。 3．工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可*性、易操作性和可维修性。 4．机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。