微型驅動系統構建醫療機器人創新生態

隨著大數據IoT、AI、雲計算的發展，「人工智慧+醫療」進入了快車道，也促進了智能醫療機器人市場不斷擴大，智能醫療機器人行業持續湧入創新型企業完善產業生態，行業賽道將進一步優化細分。醫療機器人涉及的門類較多，一般認為醫用機器人是一種可用於外科手術、醫學培訓、康復治療和殘障人士輔具等醫療領域的智能服務機器人。每一種醫療機器人產品，都有獨特的技術和市場以及產品定位。我國醫療機器人的創新應用尚處於導入階段，無論是機器人本身的技術還是醫護人員對醫療機器人的操控能力，以及產業發展環境，都在培育的過程中。

就拿常用的手術機器人的機械臂來說，一般手術機器人的機械臂包括2～3隻工作臂及1隻持鏡臂。持鏡臂用於術中握持腹腔鏡物鏡，與傳統腹腔鏡助手握持相比，可提供更加穩定的圖像，避免傳統腹腔鏡術中助手疲勞致手部抖動出現視野不穩定的問題。工作臂用於完成術中各種操作，有7個自由度，包括臂關節上下、前後、左右運動與機械手的左右、旋轉、開合、末端關節彎曲共7種動作，可作沿垂直軸360°和水平軸270°旋轉，且每個關節活動度均>90°。這就要求機械臂必須穩定不晃動。深圳市兆威機電股份有限公司（以下簡稱「兆威」）聯合機器人製造廠商在微型驅動系統方面和關節部件構賦能醫療機器人實現智能化科技化。在機械手上的穩定器（舵機）加入微型驅動系統，用小體積大力矩的微型齒輪箱去傳動動力，具有人手無法相比穩定性及精確度，可以防止人手可能出現的抖動現象讓機器狹窄解剖區域中比人手更靈活，可輔助完成精細複雜等各類高難度手術。

在關鍵部件和核心技術上，機器人的重要零部件包括電機、伺服系統、減速器等，其中後兩者的成本幾乎佔到整機成本的一半，但這兩部分主要部件卻多被國外企業壟斷。國內現有機器人手臂電機普遍存在規格多、批量小、零件的通用性差、成本高,質量與可靠性都不穩定的問題。一臺機器人手臂能完成任務的範圍受其自身的機械結構的限制。伺服單元是醫療機器人的重要元器件之一，伺服單元主要是由外殼、電控板 、馬達 、減速器與位置檢測元件所構成，減速器是其中關鍵一環。所有的傳動形式的齒輪的模數都介於0.15～0.5mm之間，屬於小模數齒輪。平行軸直齒輪是最常見和應用最廣的傳動形式，應用在機器人領域不同的是對減速器的壽命要求高，對噪音更敏感，由於齒寬限制，使用斜齒輪對噪音改善幫助不大，重心放在齒輪參數優化，同時要在減速器內部增加離合機構，當機器跌倒減速器受到外接衝擊時，齒輪能得到保護。而行星齒輪可以實現小空間大傳動比，伺服單元要求小回差，輸出級接近零側隙嚙合，行星輪既和太陽輪嚙合又和內齒輪嚙合，裝配困難。可以說，使用減速電機和微型驅動系統，對機器人手臂進行結構優化正是解決該問題的關鍵技術之一。兆威通過發展耐磨材料技術、加工工藝優化技術、潤滑技術、裝配技術、可靠性及壽命檢測技術以及傳動機理的探索，發展適合機器人手臂應用的效率、低重量減速器（齒輪箱），使其具備壽命長，工作穩定，高精密度等特點，避免了機器人手臂控制電纜的磨損和纏繞問題，更好滿足六自由度機器人的傳動需，大大提了智慧機器人感知與識別、機構與傳動、控制與交互等方面的性能。

目前，醫療機器人結合大數據和AI技術正在慢慢滲透我們的生活，並逐漸成為新的創業和投資熱點。但尚未實現大規模普及。從技術層面來說，醫療機器人的應用契合度與市場成熟度上都有很大的進步空間。在，人工智慧、5G等前沿技術和兆威微型驅動系統的應用與融合中將推動醫療機器人實現新的產品功能升級，有望助推國內醫療機器人市場加速增長。

據國家統計局數據顯示，預計到2050年我國老年人口規模將會達到5億。因此，康復機器人、手術機器人、陪護機器人、外骨骼機器人等都將得到更普遍地應用。有統計機構的數據預測，2021年全球醫療機器人規模將突破200億美元；到2025年，我國醫療機器人市場規模將達到100億元以上。國際醫學專家預測，未來還有望出現納米機器人，實現「顯微」治療或直接定向給患者的患病細胞遞送藥物。屆時，醫務機器人就能成為我們家庭保健醫生，實時通過傳感器監控人體健康變化、在醫患之間搭建起溝通橋梁，人們足不出戶就能得到優質的醫療服務保障。人工智慧時代下，可以預測，醫務機器人將來可以在線問診、遠程醫療，醫藥O2O網際網路醫療企業將突飛猛進，同時智能醫療產品將利用5G技術、AI技術、物聯網實現智能醫療一體化。國內醫療機器人要趕超，必須要另闢蹊徑，換道超車，去構建醫療機器人創新生態的挑戰。