医疗外科手术机器人（腹腔、骨科）零部件推荐

芷亦止兮

进入20世纪以来，随着医疗水平的提高，加上大部分国家老龄化的加剧，医疗资源的紧缺，加上部分传统外科手术对人体会产生不利的创伤。机器人辅助微创外科手术成为了一个新得发展趋势，大家不断在探索如何减少手术创伤。外科手术机器人就应运而生。
目前，Da Vinic（达芬奇）系统为代表的外科手术机器人系统在临床上的成功应用引起了国内外医学界、科技界极大的兴趣。以达芬奇为代表的微创手术机器人逐渐成为国际机器人领域的前沿和研究热点。其系统融合诸多新兴学科，实现了外科手术微创化、智能化和数字化。然而国内目前使用的达芬奇系统基本每个医院都在赔钱使用，因为达芬奇在国内高昂的售价、耗材成本分摊到患者身上都是比传统手术高，那为什么医院还有医疗器械公司还是不断往里投入，因为达芬奇手术机器人优势很明显。

1、创口极小
手术操作更精确，与腹腔镜(二维视觉)相比，因三维视觉可放大10-15倍，机械臂关节旋转540度的巨大微创优势，可以在一个很小的创口基础上，完成复杂精细的手术操作。以前列腺为例，位于尿道和膀胱接口处，部位很深，而且牵涉敏感神经，传统的开放手术需要很大的切口，但机器人手术只需开几个1cm左右的小孔，就能完成手术，出血量更少，病患承受的痛苦也更少。
2、加快医院床位流转率
对于患者来说，创口越小，愈合快，住院时间也越短。以早期肝脏肿瘤细胞切除为例，同样做小肝癌切除，按照以往开腹手术，患者至少要住院12到14天，但如果用手术机器人，大概5天就能出院。这意味着加快了床位的流转率，一张病床可以服务更多患者，极大缓解了医院病床紧张带来的医患压力。
3、增加医疗服务的供应量
传统手术一般需要4个医生一组，一天就做3到4台，而使用“达芬奇系统”，只需要1个主刀医生就可以完成整个手术流程。仿真手腕手术器械可以模拟人的手指的灵活度，同时消除不必要的颤动，所以手术器械完全达到人手的灵活度和准确度，可以进行人手不能触及的狭小空间的精细手术操作。还减少了主刀医生和其他手术团队成员的配合，更容易实现主刀医生的意图。主刀医生采取坐姿进行系统操作，舒适的坐势有利于长时间复杂的手术。这样一来，其余3位医生就可以进行其他的手术。而且，在传统腹腔镜手术中最困难的缝合、打结等流程上，即便不会做腹腔镜手术的医生也可以操作得很好，这无形中增加了医疗服务的供应量，极大拓展了医疗服务的潜力。
4、有利于学术研究
从开腹到腹腔镜，再到手术机器人，微创是外科手术的必然发展趋势。“达芬奇系统”是世界上最先进的手术设备，几乎每做一台手术就能在相应的期刊上发表一篇学术文章。甚至一些高水平的专家，还依托自己的技术，独创或改进手术方式，获得了极具价值的学术成果。无论对于专家个人的技术提升、学术地位、还是职称评定，或是为了医院的名誉和争取国家的各种课题经费，都有极大的优势。
目前按应用领域，手术机器人分为腹腔镜手术机器人、骨科手术机器人、神经外科手术机器人、血管介入手术机器人。而外科手术机器人是集临床医学、生物力学、机械学、材料学、计算机科学、微电子学、机电一体化等诸多学科为一体的新型医疗器械。下面仅对机电一体化说下自己的见解，如有不妥，欢迎指正。
本体机械臂部分主要包含两块，一块是机械臂，一块是末端执行器。

而手术机械臂又区别于传统的工业机械臂，主要有以下挑战点：
• 末端用的大多数绝对值编码器尺寸和重量都较大
• 手术过程中产生的EMI （ 比如烧灼）会影响磁编码器的性能
• 紧密连接的磁编码器与电机之间存在干扰
• 传统电机布线和灵活性受到挑战
• 系统精度受到电机齿槽力的影响
• 组合的关节臂和末端执行器体积大而质量重

关节执行器

末端执行器以上的难点，对电机、编码器、驱动器都提出了相当好的要求。
• 机械臂所用无框电机
既要满足一定的功率密度，又要尽可能低的齿槽力。一定直径的中心孔，方便走线。

无框力矩电机经过多次测试对比，此款电机功率密度和齿槽力矩都比较优秀。
• 驱动器
驱动器主要是要求可靠、发热小、最好能接两路绝对值编码器。目前通讯主要是ethercat为主。驱动器出厂要有安全认证，方便后期做医疗器械的相关认证及出口。

圆形驱动器圆形驱动器易于集成到机械臂关节里，中空方便走线。

微型驱动器微型驱动器，体积下，易于集成，发热小。
• 末端用无框力矩电机
主刀医生在传统手术中，就会刻意的去减少手部的颤动，需要很大的专注力去减少，但是人非机器，完全的消除是不可能的，但是在机器人中，可以做到尽可能小，末端执行器主要是靠电机带动末端手术刀，电机齿槽力就会影响力矩波动，力矩波动就会传导到人体。除此之外，电机要尽可能小，末端太大，会影响整体的灵活性。

19mm直径的无齿槽力矩电机• 末端用绝对值编码器
末端整体尺寸小，要求编码器也会尽可能紧凑，精度还不能太差。

直径18mm的绝对值编码器以上仅是个人拙见，如有不妥，请各位指正。


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