“手术机器人这片海已经不太蓝了，还有一些企业在拼命进入。” 6月12日，手术机器人技术创新与产业发展论坛期间，复星医药（600196.SH；2196.HK）董事长吴以芳在接受记者采访时表达了上述观点。
无论是政策端还是产业端，辅助医生开展各类外科手术的手术机器人近两年成为热门话题，国内外知名医疗器械公司在中国也已有布局。光大证券研报指出，2021年后国产手术机器人产业化进程明显加快，2022年至今有十余款国产手术机器人获批上市。
据弗若斯特沙利文数据，预计2025年全球手术机器人市场将达285.1亿美元，2030年，全球手术机器人市场将达619亿美元。中国手术机器人起步较晚，自2017年至2021年，中国手术机器人市场由8.8亿元增长至近41.9亿元，预计2025年中国手术机器人市场将达到188.8亿元， 2030年，中国手术机器人市场将达687.2亿元。
随着玩家增多，手术机器人的竞争颇有红海趋势，但另一面是，国内手术机器人的装机量与国外相比还有不小的差距。在这条百亿赛道，谁能脱颖而出依然值得期待。
手术机器人到底有何价值？
外科手术是临床治疗的重要手段，其发展历史大致可以分为三个阶段：开放外科手术、微创外科手术和机器人辅助外科手术。简单来说，手术机器人可以通过各种算法和机械装置，将医生的手部动作转换为手术器械在患者体内稳定、精准的微运动。
目前，手术机器人已逐步应用在普外科、神经外科、泌尿外科、骨科等多个科室。根据使用场景不同可分为腔镜机器人、骨科机器人、泛血管介入机器人、经皮手术机器人等。对于患者而言，手术机器人的应用可以实现创伤小、恢复快等效果。对于医生而言，手术机器人可以减少手术效果对医生从业经验和技术的依赖。
在手术机器人技术创新与产业发展论坛上，有国内外科医生提到，手术机器人对外科治疗的更加精准、更加微创起到了非常重要的作用，同时还延长了外科医生的职业生涯。过去外科医生到了60多岁可能因为手抖就停止了手术工作，但现在有了手术机器人辅助可以继续手术。当前，已经有外科医生借助手术机器人进行远程手术，未来期待手术机器人在这方面发挥更大的作用，尤其面向缺乏优质医疗资源的地区，如此将造福更多患者。
监管部门也看到了手术机器人的价值，不少地方已经出台利好政策推动其发展，涉及审批、配置、医保、技术、应用等多个方面。尤其是在医保方面，2021年4月，上海将使用“达芬奇手术机器人”进行前列腺癌根治术、肾部分切除术、子宫全切术和直肠癌根治术纳入医保报销范围。同年8月，北京也将“机器人辅助骨科手术”（医保甲类）作为辅助操作获得政府定价，并与“一次性机器人专用器械”共同纳入北京医保支付目录。
光大证券研报认为，随着手术机器人多应用场景落地、叠加《“十四五”大型医疗设备配置规划》公布、医保扩大报销范围，手术机器人行业渗透率有望进一步提升；本土设备集中上市后将积极展开市场教育，国产替代确定性强。
百亿手术机器人赛道如何制胜？
中国百亿手术机器人赛道不仅吸引了美敦力、史赛克、西门子医疗、强生等知名跨国企业，国内也有不少企业已经加入其中，包括微创机器人（2252.HK）、思哲睿、天智航（688277）、威高骨科（688161）、精锋医疗、键嘉医疗。
以骨科手术机器人为例，威高骨科（688161）在2023年财报提到，目前骨科手术机器人呈现多强角力的局面，美敦力的 Mazor机器人、史塞克的MAKO机器人、天智航的天玑机器人都是获得国内临床医生广泛认可的骨科机器人。
2017年，美国直观医疗与复星医药共同注资成立直观复星医疗器械技术（上海）有限公司（简称“直观复星”）。目前，直观复星已经推出两款手术机器人产品，包括达芬奇手术机器人和Ion支气管导航操作控制系统。其中达芬奇手术机器人已经服务超54万名中国患者，在全国300多家医院落户，累计装机量已超380台。
对于当前国内手术机器人的竞争态势，吴以芳指出，手术机器人市场的蛋糕非常大，整个市场还没有真正完全放量，手术机器人安装的总台数还比较少。竞争客观上会促进技术的进步，推动整个行业的快速进步。
直观复星CEO潘小峰在接受澎湃新闻记者在内的媒体采访时表示，有更多的竞争对手进入这一赛道是件好事。大家可以共同促进这一行业更加蓬勃发展。在潘小峰看来，手术机器人不只是一个机器，还有围绕机器的一系列器械，还有培训体系，这一系列东西都说明手术机器人领域的投入是巨大的。刚进入这一赛道的企业还面临很多未知的挑战，但像直观复星，已经踏过很多坑，形成了自身的竞争力。
光大证券研报认为，一方面看好背靠大型医疗集团、产品研发及商业化经验丰富、具备资金及渠道优势的平台型公司，这些公司的各产品管线陆续贡献收入，中长期将探索出海销售；另一方面，具备自主创新能力、产品性能出色且具备性价比优势的国产公司，有望从单一产品做起，稳步提升市场份额，并逐步丰富产品布局。
2、优必选：人形机器人产业需要耐心资本
近日，优必选与东风柳汽签署战略合作协议，优必选工业版人形机器人Walker S将进入东风柳汽“实训”。今年2月，优必选发布Walker S进入蔚来汽车生产线实训的视频，在网络刷屏。据悉，目前有多家新能源汽车、3C行业客户正在与优必选洽谈合作，需求非常乐观。
优必选表示，人形机器人产业仍需要长期持续投入，产业需要耐心资本，加快人形机器人场景落地，逐步实现商业化进程。
进入车厂“实习”
在深圳南山智园优必选展厅，熊猫机器人优悠每天要接待约10批参观者。记者看到，在讲解员下达指令后，优悠能够做出打太极、与参观者握手、取可乐等一系列动作，驾轻就熟、动作连贯。
优必选总部位于深圳，成立于2012年，致力于人形机器人创新及智能服务机器人业务。2023年12月，优必选在港交所上市。2024年4月，优必选宣布牵手百度，Walker S接入文心大模型进行任务调度应用开发，首次完成了叠衣服这样的复杂柔性材料操作。
万联证券称，目前，人形机器人通过接入机器人大模型，驱动AI智能化水平不断提升，动作执行的准确度和连续性均在持续进步。随着技术进步、产品创新、成本控制、产业链完善以及政策支持等多方面因素共同推动，人形机器人商业化将逐步落地。
今年2月，优必选发布Walker S在蔚来汽车工厂实训的视频。“Walker S今年1月已进入蔚来生产线实训。我们有十多名工程师驻厂服务，涉及步态算法、视觉等领域研发人员。实训是真正进入产线的最关键一步，就像汽车在真正投入到市场之前，要进行大量测试。”据优必选首席品牌官谭旻对中国证券报记者介绍，人形机器人进入到汽车工厂生产线，分为四个阶段：第一个阶段，双方确认对人形机器人工位的具体要求；第二个阶段，要在实验室进行仿真模拟操作训练；第三个阶段，去工厂实训，类似实习；第四个阶段，是真正进入生产线。
仅三个月，优必选又牵手一个合作伙伴。5月31日，东风柳汽与优必选签署人形机器人应用战略合作协议，Walker S将进入东风柳汽实训。万联证券认为，Walker S可与工厂系统互通，获得产线状态及信息，实时回传采集数据并传输至工厂系统，实现信息的即时共享。东风柳汽与优必选的战略合作，是人形机器人在汽车制造场景深化应用迈出的重要一步。
据优必选董事会主席、执行董事兼行政总裁周剑透露，目前有多家新能源汽车、3C行业客户正在与该公司洽谈合作，需求非常乐观。
持续投入研发
谈及优必选的核心竞争力，周剑表示，公司深耕人形机器人赛道，持续投入研发。
2023年，优必选实现营收10.56亿元，同比增长4.7%；研发投入4.91亿元，同比增长14.5%，研发投入占营收的比重为46.4%。公司在研发上保持高强度的投入，2020年-2022年，研发投入分别为4.29亿元、5.17亿元、4.28亿元，占营收的比重分别为57.9%、63.3%、42.5%。
据谭旻补充道，从2016年推出Walker原型机，到2018年和2019年发布Walker第一代和第二代，再到2021年推出Walker X以及2023年发布Walker S，优必选在大型人形机器人领域构建了“护城河”。2023年11月底，人民网研究院发布报告称，以申请人所持有的有效专利数分析，优必选人形机器人的有效专利储备量为763件，排名全球第一，高于本田、丰田、波士顿动力等企业。
周剑表示，优必选很早就意识到人工智能和人形机器人行业没有弯道超车的机会，只有脚踏实地地研发、持之以恒地投入，才能打赢关键核心技术攻坚战。
东北证券认为，优必选作为国内人形机器人的第一梯队企业，依靠多年来深厚技术积累，受益于人形机器人产业浪潮，未来有望开拓更多的下游领域，率先享受行业红利。
4月27日，由优必选作为牵头单位，联合小米机器人、京城机电等行业企业和机构共同成立的北京人形机器人创新中心，正式发布由创新中心自主研发的通用人形机器人母平台“天工”。据介绍，“天工”已实现6km/h的稳定奔跑。
优必选首席技术官、北京人形机器人创新中心有限公司总经理熊友军表示，“天工”具备开源开放性和兼容扩展性，可以实现开放调用通讯接口，灵活扩展软、硬件等功能模块，充分满足不同应用场景下需求。
探索商业化路径
据谭旻介绍，优必选聚焦于人形机器人的智能制造、商用服务和家庭陪伴三大应用场景。其中，智能制造场景将成为人形机器人首个大规模应用的领域；商用服务场景是人形机器人最快应用的市场，而家庭服务场景则是人形机器人最具潜力的应用市场。
优必选副总裁、研究院执行院长焦继超表示，当前，优必选工业版人形机器人的物料成本约为4万美元至5万美元，但这并非静止的数字，据高盛分析，人形机器人的制造成本从2023年5万美元-25万美元降至2024年3万美元-15万美元，降幅达40%，优必选人形机器人也会随着技术发展、产业链成熟而实现成本的下降。
在焦继超看来，人形机器人进入工厂是要完成重复、简单、枯燥、具有危险性的工作，人形机器人参与工厂工作的社会效益同样值得关注。
周剑认为，现在美国顶尖科技公司对人形机器人的投入非常大。当前，国内科技企业和机构开始重视人形机器人赛道，但需要耐心资本，长期持续投入人形机器人产业。“现在人形机器人行业谈盈利还为时尚早，我们要保持投入，探索商业化路径，迎接产业蓬勃发展时刻的到来。”
3、河海大学王延杰团队Adv. Intell. Syst.：受跳甲启发的轮式跳跃机器人
随着移动机器人技术的跨步发展，大多数的场景下机器人已经能够取代人工进行作业。但在一些复杂场景下，传统的单一运动模式机器人往往难以有效工作。因此，现阶段机器人朝着更加灵活、多功能的方向发展。传统移动机器人穿越障碍的能力有限，在面对高于自身高度的障碍物，例如楼梯、碎石、沟渠等非结构路面时甚至难以移动。跳跃机器人相对于传统的移动机器人拥有更强的越障能力，其可以轻易翻越数倍甚至数十倍于自身尺寸的障碍。
近日，河海大学、江苏省特种机器人重点实验室王延杰教授团队在国际期刊Advanced Intelligent Systems上发表以“Tumro: A Tunable Multimodal Wheeled Jumping Robot Based on the Bionic Mechanism of Jumping Beetles”为题的研究性论文。
该工作从以跳甲的蓄能跳跃机理出发并结合功乘原理，提出了一种小电机驱动的具有多种运动模式的小型跳跃机器人（图1），该机器人具有快速的轮式运动与优良的跳跃运动，有望在未来的复杂地形探测以及地外低重力行星探测发挥作用。目前该工作被Advanced Science News专题报道（https://www.advancedsciencenews.com/meet-tumro-a-jumping-robot-inspired-by-beetles/），河海大学王延杰教授为该论文的独立通讯作者，硕士研究生潘一帆为论文第一作者。相关工作得到了国家重点研发计划(2022YFB4703401)、江苏省研究生科研与实践创新项目(422003180)、中央中央高校业务费（B230205024）的资助。
图1 多模式跳跃机器人整体结构
研究背景：
面对复杂的现实场景，单一的运动模式往往难以有效应对。跳跃机器人相对于传统的移动机器人拥有更强的越障能力，其可以轻易翻越数倍甚至数十倍于自身尺寸的障碍。在自然界中存在着许多具有优异的跳跃能力、高敏捷性的生物，尤其是昆虫类，它们的跳跃高度通常为身长的数倍至数百倍不等，例如蝗虫，跳蚤，吹泡虫等。通过对跳甲跳跃过程的生物学分析，建立其跳跃过程的等效模型如图1所示，该等效模型解释了其能够实现高速跳跃的普遍机理，生物肌肉的拉伸行程通常较为有限，但通过一定的机械增益可以将肌肉的拉伸行程放大。在等效机械模型中，甲虫的弹性外壳以及肌腱蛋白等被等效为一储能弹簧。在等效模型中对甲虫的跳跃过程进行拆解，同样的分为四个阶段，这四个阶段分别为：蓄能阶段、释能阶段、加速阶段和起跳阶段。
图2 甲虫跳跃过程与跳跃机理分析
文章概述：
具有多种运动模式的跳跃机器人，能够适应更多场景，具有灵活性与高机动性的机器人对未来的复杂场景探测至关重要。然而目前的多模式跳跃机器人在机动性与灵活性上仍有进一步进步的空间，跳跃后的姿态调整以及额外的蓄能跳跃机构也是限制现有多模式跳跃机器人机动性能的关键因素。因此，受甲虫跳跃蓄能机制启发，将蓄能机构融入到机器人本体结构中以进一步的精简结构，课题组提出了一种轮式跳跃机器人，该机器人在蓄能时即可完成姿态切换，且在跳跃落地后无需姿态调整可立刻进入到轮式爬行运动模式。机器人的最大跳跃高度达到3.0m，跳跃的峰值功率能够达到233.97W，能够通过最小70mm高的狭小空间，其最小转向半径为160mm（图3）。
图3 机器人的轮式运动与姿态切换
如图4所示，课题组对机器人的跳跃性能进行了测试，在近乎垂直的起跳角度下，机器人能够实现垂直高度3m的跳跃，在倾斜的情况下，机器人能够实现1.4m的水平距离与2.1m的垂直高度的跳跃。
图4 多模式跳跃机器人运动性能测试
机器人在轮式爬行状态下，其前行以及原地转向运动状态的平均功耗为0.43W，在单边旋转运动状态下的平均功耗为0.18W（图5A-C）。对比显示，本工作所提出的多模式跳跃机器人在质量更大的前提下，仍能在跳跃高度上具有一定的领先。同时，机器人的机构设计与位姿改变策略使得机器人能够在较小的高度内实现爬行通过，因此在低矮空间的通过性上仍较现有的多模式机器人有一定的优势（图5E-G）。
图5 多模式跳跃机器人性能测试与运动效果对比
期刊介绍
Advanced Intelligent System是Wiley旗下智能系统领域开放获取旗舰刊。期刊收录关于具有刺激或指令响应智能的人造装置系统的研究，包括机器人、自动化、人工智能、机器学习、人机交互、智能传感和程序化自组装等前沿应用。Advanced Intelligent Systems 最新的期刊引文指标1.05，期刊影响因子7.4，在计算机科学和人工智能中分类皆为Q1。(源自Clarivate 2022)
Advanced Science News是Wiley学术出版集团主办的科技新闻网站，报道在其旗下期刊上发表的最新重要研究成果。
论文在线网址：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aisy.202400024
