从开放到微创再到机器人辅助，手术形式正在向第三代进化。手术机器人能在人体腔道、血管和神经密集区域完成精细的手术操作，具有定位准确、手术创伤小、感染风险低和术后康复快等优点，可满足患者对优质医疗服务的需求，还能帮助更好地应对全球老龄化引起的医疗资源不足等问题。目前手术机器人主要用于腔镜手术、骨科手术、经自然腔道手术等领域。根据Frost&Sullivan 数据，2021 年全球手 术机器人市场规模约为 703.9 亿元人民币，中国市场规模约为 41.9 亿元人民币；预测到 2030 年全球市 场规模有望达到 3993.8 亿元人民币，中国市场则有望进一步增长至 709.5 亿元人民币。 

今天我们就以手术机器人为研究对象，对手术机器人行业所涉及的相关问题展开分析探讨。首先，我们 将对手术机器人行业概况、市场现状及驱动行业发展的有利因素进行基本面梳理；其次，我们将聚焦产业链层面，对手术机器人行业产业链情况、竞争格局及相关企业市场布局展开梳理；最后，我们将立足 产业发展的视角，对后续行业发展中所面临的产业机遇、商业潜力及发展趋势进行分析，以期更全面、 客观地概述手术机器人行业面貌，帮助大家更好地了解相关问题。

1、产业链概况

手术机器人产业链上游为软硬件供应商，中游为机器人设计及生产厂家，下游为以医院为主的共生产业链。其中技术壁垒最高的产业链环节是处于产业链上游的三大核心零部件，即伺服电系统、减速器和控制器，其市场主要由美国、德国和日本垄断，我国仅能够在控制器领域实现自产。此外，从产品附加值上看，在机器人成本构成中，减速器、伺服系统、控制器分别占35%、20%、15%，三大核心零部件的成本占比达到了70%。

2、上游

手术机器人的上游主要是制造手术机器人的原材料，以及内部控制系统、驱动系统和执行系统的核心伺服系统、减速器、控制器。然而我国手术机器人行业上游的三大核心零部件仅有控制器可实现自产，伺服系统和精密减速器仍以进口为主，成为手术机器人领域的“卡脖子环节”，并且短时间内仍然难以与国际顶尖企业比肩，同时这也是整个机器人行业最难攻克的技术难题。

（1）伺服系统

伺服系统由伺服电机、编码器和伺服驱动组成，主要为机器人的运动提供动力并完成机器人运动。伺服系统是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统，除了可以进行速度与转矩控制外，还可以进行精确、快速、稳定的位置控制。伺服电机主要布置于机器人运动关节之中，在手术机器人中主要以直流电机为主，其优点是功率更大；编码器安装于电机输出轴，与电机同步旋转，转动的同时将信号传达至驱动器；驱动器根据信号判断伺服电机的转向、转速、位置是否正确，然后进行修正调整，根据指令发出相应控制电流。

伺服电机主要分为：直流伺服电机：只需接通直流电即可工作，控制特别简单。具有启动转矩大、体积小、重量轻、转速和转矩容易控制、效率高等优点。但是需要定时维护和更换电刷，具有使用寿命短、噪声大等不足。

交流伺服电机：没有电刷和换向器，不需要维护，也没有产生火花的危险。驱动电路复杂，价格高。

步进电机：直接用数字信号进行控制，与计算机的接口比较容易。没有电刷、维护方便、寿命长。启动、停止、正转、反转容易控制。但是存在能量转换效率低、易失步等缺点。目前应用于手术机器人的伺服电机仍然以外国品牌为主，包括德国西门子、瑞士MaxonMotor、日本松下、美国科尔摩根等。其中，欧系伺服系统特点是过载能力高，动态响应好，驱动器开放性强，且具有总线接口，但价格昂贵，体积重量大。日本松下公司推出的小型交流伺服电动机和驱动器颇受市场欢迎。

我国的伺服电机产品在高性能、高可靠性方面与国际品牌存在差距，主要表现在缺乏大功率产品、不够小型化、信号接插件不稳定、编码器精度不足等，此外在核心技术方面当前我国使用的高精度编码器，尤其机器人上用的多圈绝对值编码器严重依赖进口，因此短期内我国在手术机器人领域的伺服电机仍需依赖进口。

（2）减速器

减速器是精密机械工业的巅峰产品之一，由高精度的圆肩、齿轮相互啮合，对材料科学、精密加工设备加工精度、装配技术和高精度检测技术都有极高的要求。机器人减速器用于提高机器人的动作精确度，由于提供动力的伺服电机转速很高，通常与手术机器人的应用场景不匹配，这就需要减速器来使输出转速降下来，并且在每一个电机处都要配套使用一个减速器。减速器对于机器人的性能、精度和寿命都起着决定性的作用，在手术机器人领域所使用的产品是以“RV（RotateVector旋转矢量）减速器”和“谐波减速器”为代表的精密减速器，具有结构紧凑、传递功率大、噪声低、传动平稳等特征，在制造上具有很高的技术壁垒。

当前全球75%的精密减速器市场被日本的纳博特斯克（Nabtesco）和哈默纳科（HarmonicaDrive）占据，其中Nabtesco垄断了RV减速器市场，HarmonicaDrive垄断了谐波减速器市场，剩余25%的市场由德国、意大利和美国瓜分。目前我国已有国产的RV减速器上市，在性能指标上短期可以达到要求，但是由于质量控制和制造工艺等问题，国产产品很容易磨损报废，使用寿命太短，因此鲜少被企业选用，我国的手术机器人企业仍然高度依赖进口减速器产品。从技术上看，1980年Nabtesco公司开始RV减速器的设计，1986年取得实质性突破，到90年代实现产业化，而我国是在“十二五”期间才将精密减速器纳入重点发展领域的，因此我国的RV减速器的行业发展水平相较于日本滞后至少25年。

（3）控制器

控制器是手术机器人最为核心的零部件，相当于机器人的“大脑”，负责接收各组元信号，并向机器人发布和传递动作指令，对机器人性能具有决定性影响，通常来说机器人的活动的自由度越高，对控制器的性能要求就越高。控制器由硬件和软件两部分组成，其中硬件就是运动控制卡，包括一些主控单元、信号处理等部分；软件主要包括控制算法、二次开发等。手术机器人企业通常会对控制器进行自主研发，以保证机器人的稳定性和技术体系，因此相比于减速器和伺服电机，国产机器人控制器产品与国外差距较小，但在稳定性、响应速度和二次开发平台的易用性开发方面有待进一步升级。

3、中游

中游环节除机身组装外，主要包括系统集成和软件开发。其中系统集成主要是根据客户需求完成机器人的组装和调试，相比于核心零部件的设计制造，该环节技术难度较低，企业的议价能力较强。软件开发环节是手术机器人企业核心竞争力的体现，最体现开发者的设计能力，考验开发者对各学科的综合理解能力。

中游环节，我国手术机器人企业约滞后国际先进水平10年左右，当前正处于企业与高校、医院联合开发到企业主导产业化的过渡阶段，行业已经形成明显的产学研医结合的特征，头部企业的手术机器人产品多由高校科研成果转化而来，如天智航、柏惠威康、思哲睿等，但受技术缺陷、管理应用和使用成本三大因素制约，国产手术机器人产业化水平仍然较低。其中腔镜机器人在中国手术机器人市场中占比最大，占整体市场的74.9%。其次为骨科机器人（10%）及经皮穿刺机器人（4.9%）。

4、下游

在国际市场中，除美国直觉外科公司的达芬奇手术机器人腹腔镜手术机器人领域形成了一家独大的行业格局外，在神经外科、骨科、血管介入、口腔科等手术机器人领域我国企业已具备较强的竞争力，并且在未来将继续持续地发力，有望在国际市场上与外国品牌同台竞争。

从产品端看，手术机器人本身研发周期很长，产业发展速度不及其他领域，同时受到上游核心零部件供应和技术水平的制约，导致我国产品无法进行大规模生产及实现产品降价，进而导致下游应用端的普及率低，当前手术机器人主要应用于全国大型三甲医院中。从应用端看，国外进口手术机器人价格较高，且耗材和维护费昂贵，同样只有少部分大型三甲医院有购买能力，进口产品的普及率依旧很低。同时，相较于传统外科手术，医疗机器人辅助下的外科手术费用要高出2-3万元，加之医保体系有待进一步完善，患者的支付水平也制约了手术机器人的应用。总体来看我国手术机器人从大型三甲公立医院向基层医疗机构下沉之路任重道远。

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