<p>行业及产业 行业研究 /行业深度 证券研究报告 计算机 &nbsp;2018 年 03 月 09 日 &nbsp;柔性机器人行业 ： 机器感知助弯道超车 &nbsp;看好 &nbsp; “智” 造 TMT 系列深度之五暨算法系列深度之一 &nbsp;相关研究 &nbsp; &quot;国产 AI 服务器新进展，推荐曙光浪潮计算机行业点评 &quot; 2018 年 3 月 6日 &nbsp;&quot;“BATJ” 梦 :不妨也讨论 “ 曙光浪潮 ” 基本面 计 算 机 行 业 周 报 &nbsp;20180226-20180304&quot; 2018 年 3 月 5日 &nbsp; 证券分析师 &nbsp;刘洋 &nbsp;A0230513050006 liuyang2swsresearch 骆思远 &nbsp;A0230517100006 MarkLoswsresearch 研究支持 &nbsp;林桢 &nbsp;A0230116070001 linzhenswsresearch 联系人 &nbsp;黄忠煌 &nbsp;(8621)23297818×转 &nbsp;huangzhswsresearch &nbsp;本期投资提示： &nbsp; 传统工业机器人受困无法掌握核心零部件技术发展缓慢。 由于国产机器人起步较晚、研发投入成本高、订单分散无法标准化，国内企业目前普遍研发动力不高，大都集中于系统集成领域，毛利率与 ROE 偏低，市占率仅为 20%左右。 &nbsp; 机器感知结合柔性机器人取得突破性进展，应用医疗 /工业两大领域。 我们将柔性机器人分为仿生机器人和工业机器人两类，前者更适用于医疗，后者更倾向于工业。柔性机器人拥有高灵活性（自由度多）、可变形性、能量吸收等优点。柔性机器人的三大要素为机器感知、机器行动和人机交互。随着机器视觉的发展，材质、驱动原理和机器视觉三者更好地结合帮助柔性机器人拥有更大的应用范围。 &nbsp; 手术机器人是柔性机器人最直接落地领域，中性估计空间可达 75.35 亿 /每年。手术机器人的核心技术对应了柔性机器人的三要素，随着基础零部件技术的成熟，未来医疗机器人的发展将更侧重于机器视觉和感知。考虑潜在购买方需求数量以及适 应症市场规模两方面因素，中性估算国内手术机器人规模 75.35 亿 /每年。 &nbsp; 视觉柔性机器人是物流、仓储等新兴行业自动化必不可缺的组成部分。 柔性工业机器人不仅可以保持原有机器人的功能，更可以拥有更多的灵活度。柔性机械手经历几代的发展已日渐成熟。仓库自动化、物流无人化等非标环境将成为更主要的应用领域，行业增速将超30%。 &nbsp; 相关标的： 1） TMT 推荐海康威视 （工业视觉领军者，前端产品扩展为广义视觉技术，后端产品扩展为广义存储技术，应用在工业制造所有分支，对标 Keyence 等工业 AI 巨头）、为制造提供产品服务的 新北洋 （金 融 /零售方案成熟，新零售为蓝海）、 久其软件 （工业数据重要进展）、 宝信软件 （工业机器人和无人化仓库）、 上海钢联 ，建议关注： 汉得信息、 金蝶国际 等。 2） 机械 建议关注： 机器人 （国内工业机器人龙头，中科院创建，已研发出以 7轴协作机器人、双臂机器人、复合型机器人为代表的新型机器人）、 拓斯达 （工业机器人后起之秀，拥有强有力销售营销渠道）、 黄河旋风 （ 并购明匠智能拓展业务，智能制造成为主要业绩增长点）、 克来机电 （国内工业机器人集成优质生产商） 。 &nbsp;请务必仔细阅读正文 之后的各项信息披露与声明 &nbsp; 行业深度 &nbsp;请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 &nbsp; &nbsp;第 2 页 &nbsp;共 22 页 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 简单金融 &nbsp; 成就梦想 &nbsp;投资案件 &nbsp;关键假设点 &nbsp;全国医院对手术机器人的总需求为 5000 台，每年开展 200 台手术 。 &nbsp;仓库自动化市场未来 3 年 增速将保持在 30%。 &nbsp;有别于大众的认识 &nbsp;市场对工业机器人的国产化浪潮过于乐观 ， 但目前 核心零部件技术并没有出现大的突破 。 &nbsp;市场不了解机器视觉在制造业中的应用，算法上无监督学习、半监督学习将会在物品残缺检测、快递归类等领域有直接的应用，场景的商业化落地也已超出市场的预期 。 &nbsp;核心假设风险 &nbsp;医疗信息化投入力度不如预期 ， 物流无人化推进较慢 。 &nbsp; 行业深度 &nbsp;请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 &nbsp; &nbsp;第 3 页 &nbsp;共 22 页 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 简单金融 &nbsp; 成就梦想 &nbsp;1. 传统工业机器人受困核心零部件技术 &nbsp;. 6 2. 柔性机器人结合机器感知进展突破 &nbsp;. 8 2.1 柔性机器人的定义 &nbsp;. 8 2.2 柔性机器人的特点 &nbsp;. 9 2.3 柔性机器人的原理 &nbsp;. 9 3. 医疗机器人最直接落地，估计空间 75 亿 &nbsp;. 12 4. 机器视觉工业机器人弯道超车 &nbsp;. 16 5. 相关标的 &nbsp;. 18 目 &nbsp;录 &nbsp; 行业深度 &nbsp;请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 &nbsp; &nbsp;第 4 页 &nbsp;共 22 页 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 简单金融 &nbsp; 成就梦想 &nbsp;图表目录 &nbsp;图 1：汽车业是工业机器人最主要的应用领域 &nbsp;. 6 图 2：生产无法规模化的产业容易丧失研发投入的动力 &nbsp;. 7 图 3：国 内 437 家工业机器人企业业务分类 &nbsp;. 7 图 4：柔性机器人理论、制造及应用市场示意图 &nbsp;. 9 图 5：柔性机械三维结构图 &nbsp;. 10 图 6：机器视觉机器人工作流程 &nbsp;. 11 图 7：达芬奇手术机器人产品 &nbsp;. 12 图 8：医疗机器人功能模块图 &nbsp;. 13 图 9：医疗机器人功能模块图 &nbsp;. 14 图 10：五轴机器人示意图 &nbsp;. 16 图 11：七轴机器人示意图 &nbsp;. 16 图 12：视觉机械手在工业的应用 &nbsp;. 17 图 13：我国毛笔视觉机械手结构示意图 &nbsp;. 17 图 14： 2013-2015 年全球机器视觉在各领域增速图 &nbsp;. 18 图 15：各国机器视觉机器人占总机器人比重 &nbsp;. 18 图 16：机器人 2017Q1-3 总营收同比增长 34.61% . 18 图 17：机器人归母净利润增速所有放缓 &nbsp;. 18 图 18：拓斯达 2017Q1-3 总营收同比增长 98.9% . 19 图 19：拓斯达归母净利润保持高速增长 &nbsp;. 19 图 20：黄河旋风总营收增速进入上升通道 &nbsp;. 19 图 21：黄河旋风归母净利润增速有所下降 &nbsp;. 19 图 22：克来机电 2017Q1-3 实现营收 1.54 亿元 &nbsp;. 20 图 23：克来机电 2017Q1-3 归母净利润同比增长 141% . 20 表 1：工业机器人零部件核心技术企业分为上中下游 &nbsp;. 6 表 2：订单非标准化限制了 ROE 的提升 &nbsp;. 8 表 3：不同类型机器人 性能对比 &nbsp;. 11 表 4： 达芬奇手术机器人与传统手术方式的对比 &nbsp;. 12 &nbsp;行业深度 &nbsp;请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 &nbsp; &nbsp;第 5 页 &nbsp;共 22 页 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 简单金融 &nbsp; 成就梦想 &nbsp;表 5： 手术导航系统模块组成 &nbsp;. 14 表 6：我国手术机器人适应症规模测算 &nbsp;. 15 表 7：我国每年手术机器人服务市场规模测算 75.35 亿元 &nbsp;. 15 表 8：三代柔性机械手的性能比较 &nbsp;. 17 表 9： 行业重点公司估值表 &nbsp;. 21 &nbsp;行业深度 &nbsp;请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 &nbsp; &nbsp;第 6 页 &nbsp;共 22 页 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 简单金融 &nbsp; 成就梦想 &nbsp;1. 传统工业机器人受困核心零部件技术 &nbsp;起步较晚的国内工业机器人技术代差明显 。 我国工业机器人产业化起于 2000 年，而工业机器人“四大家族”：库卡、 ABB、安川、发那科公司分别在 1974 年、 1976 年、 1978 年和 1979 年开始了全球专利布局。目前，这四家企业在中国市场占有率总共达到八成以上，前三家在全球的机器人销量都突破了 20 万台，且在我国申请大量本土专利，工业机器人国产化进程缓慢。工业机器人核心零部件关键技术主要分为以下三类：控制器（控制技术），减速机，机器人专用伺服电机及其控制技术。 &nbsp;表 1：工业机器人零部件核 心技术企业分为上中下游 &nbsp;上游零部件：减速器 &nbsp;上游零部件：控制系统 &nbsp;上游零部件：伺服电机 &nbsp;中游本体 &nbsp;下游：系统集成 &nbsp;哈默纳科 &nbsp;ABB 伦茨 &nbsp;ABB ABB 纳博 &nbsp;发那科 &nbsp;博世力士乐 &nbsp;发那科 &nbsp;发那科 &nbsp;佳友 &nbsp;安川 &nbsp;发那科 &nbsp;安川 &nbsp;安川 &nbsp;库卡 &nbsp;安川 &nbsp;库卡 &nbsp;库卡 &nbsp;松下 &nbsp;松下 &nbsp;欧地希 &nbsp;柯马 &nbsp;资料来源：智东西，申万宏源研究 &nbsp;下面分两点论述国内工业机器人的发展掣肘。 &nbsp;其一， 采购方对精度的高要求导致投入期昂贵且持续时间长。 汽车业是工业机器人最主要的应用领域。在中国， 50的工业机器人应用于汽车制造业，其中 50以上为焊接机器人；在发达国家，汽车工业机器人占机器人总保有量的 53以上。据统计，世界各大汽车制造厂，年产每万辆汽车所拥有的机器人数量为 10 台以上。由于汽车工业对焊接的精度要求极高，采购后出于稳定生产的考量不会轻易更换生产线，新进入者投入期花费昂贵且研发时间漫长。 &nbsp;图 1： 汽车业是工业机器人最主要的应用领域 &nbsp;资料来源： 凤凰网 ，申万宏源研究 &nbsp; 行业深度 &nbsp;请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 &nbsp; &nbsp;第 7 页 &nbsp;共 22 页 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 简单金融 &nbsp; 成就梦想 &nbsp;其二， 需求分散无法 促成国内工业机器人 规模化优势， 盈亏平衡点不断提高。 国产工业机器人主要会集中使用到非汽车行业的新兴领域，六轴工业机器人年出货量 &nbsp;20003000 台的公司已经是目前国产自主品牌中出货量较大的企业，而且现在行业有一种趋势，随着外资、合资品牌工业机器人逐渐降价，国产自主品牌工业机器人的盈亏平衡点被不断抬高。图 2 表达了“价格 -销量 -成本 -研发 ” 的困境循环。 &nbsp;图 2： 生产无法规模化的产业容易丧失研发投入的动力 &nbsp;资料来源：申万宏源研究 &nbsp;因上述两点 ， 国内目前的工业机器人企业普遍集中于系统集成领域 ， 毛利率低订单分散 。 受限于无法掌握三大零部件核心技术，国内的机器人的产品以系统集成为主，占比约为 64%，系统集成的项目大部分是非标准化的，订单驱动员工人数同比例增长，在生产和销售上未能形成规模效应。单个公司市场份额较小，行业竞争格局较为分散。核心技术的缺失和订单的非标准化导致了国内传统工业机器人企业的 ROE 难以提升。 &nbsp;图 3： 国内 437 家工业机器人企业业务分类 &nbsp;资料来源： 控制工程网，申万宏源研究 &nbsp;64%14%11%9% 2%系统集成 工业机器人应用 本体制造商 核心零部件制造商 下游服务商 行业深度 &nbsp;请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 &nbsp; &nbsp;第 8 页 &nbsp;共 22 页 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 简单金融 &nbsp; 成就梦想 &nbsp;表 2：订单非标准化限制了 ROE 的提升 &nbsp;代表企业 &nbsp;16 年毛利率 &nbsp;ROE 机器人 &nbsp;31.74% 7.64 新时达 &nbsp;25.45% 6.74 埃斯顿 &nbsp;31.65% 8.41 黄河旋风 &nbsp;40.28% 7.89 资料来源： wind，申万宏源研究 &nbsp;2. 柔性机器人结合机器感知进展突破 &nbsp;2.1 柔性机器人的定义 &nbsp;柔性机器人目前分为工业和生物两大类，主要对应了制造业和医疗行业的需求 。一般情况下，把柔性机器人分为两类，一类是模拟生物的柔性与灵活性创造的仿生柔性机器人，另一类则是运用机器视觉的六轴以上工业机器人。两类不完全独立，只是第一种偏向于医疗，后一种更适用于制造业。柔性机器人主要由易变形的物质组成，如液体、凝胶和弹性体，它们与生物组织和器官的弹性和流变特性相匹配。这一新兴的弹性柔软、多功能和生物激发的机器代表了一种令人兴奋的、高度跨学科的工程范式，它将彻底改变机器人在医疗保健、野外探索和合作人类互助中的作用。 &nbsp;工业级 柔性机器人更多的是指机器感知与传统工业机器人结合的高智能化机器人 。 工业级柔性机器人（ soft robot）更多的指的是运用机器视觉定位系统，通过机器视觉产品 (即图像摄取装置，分 CMOS 和 CCD 两种 )将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号 ;图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。 &nbsp; 行业深度 &nbsp;请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 &nbsp; &nbsp;第 9 页 &nbsp;共 22 页 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 简单金融 &nbsp; 成就梦想 &nbsp;图 4：柔性机器 人理论、制造及应用市场示意图 &nbsp;资料来源： CMU，申万宏源研究 &nbsp;2.2 柔性机器人的特点 &nbsp;柔性机器人具有如下高灵活性、可变形性和能量吸收特性等特点，对环境具有较强的适应性。在空间在轨服务中，具有重要的应用价值。 &nbsp;A)高灵活性（自由度多） 能够使得机器人在复杂的空间环境下进行灵巧的运动； &nbsp;B)可变形性 &nbsp;能够使机器人完成多种任务，减少航天器的运载成本； &nbsp;C)能量吸收特性 &nbsp;在交会对接或人机协同工作时，能够减轻碰撞所产生的作用力，提高安全性。 &nbsp;D)柔性机器人的操控是难点，无论是执行机构还是控制方法，传统的方式往往无法适用。 为了实现复杂的运动，需要使用新型的驱动方式。目前应用于柔性机器人的执行机构类型，包括电活性聚合物、绳驱动器、形状记忆合金以及流体驱动器等。在控制方面，存在的问题更为困难，主要原因在于柔性机器人的模型难以建立，控制变量多，当前的控制方法仅是采用人为给出的控制信号序列进行运动验证，要实现自主地完成各项任务，需要研究与发展新的控制方案 。 &nbsp;2.3 柔性机器人的原理 &nbsp;机器感知 、 机器行动与人机交互是柔性机器人的三大组成部分 。 首先从仿生学来看，柔 性机器人设计初衷在于能在各种复杂环境中代替甚至做到人类所不能，它们需要与软材料、生物或人工复制的生物功能进行交互。柔性机器人一般由机器感知、机器行动和人机交互三部分组成。机器感知中一般采用的材料都是杨氏模量 1大于 109Pa， 而像皮肤 、 肌肉等1 杨氏模量： 杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量 ， 衡量的是一个各向同性弹性体的刚度（ stiffness）， &nbsp;定义为在胡克 行业深度 &nbsp;请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 &nbsp; &nbsp;第 10 页 &nbsp;共 22 页 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 简单金融 &nbsp; 成就梦想 &nbsp;结缔组织的杨氏模量为 102106Pa。机器行动依靠的是每一个活动关节处装有的驱动器（ actuator）。并不是所有的柔性机器人都具有人机交互功能，这一功能一般靠深度学习和自然语言处理（ NLP）完成。 &nbsp;图 5：柔性机械三维结构图 &nbsp;资料来源： Applied Bionics and Biomechanics，申万宏源研究 &nbsp;典型的工业机器人视觉系统由三大部分组成：图像采集部分、图形处理部分、运动控制部分。 视觉系统一般由硬件和软件组成。硬件一般包含：相机、光源、图像采集卡。视觉软件一般会安装在 PC 端，或者集成在触摸屏中。一般的工作流程是首先选取被跟踪物体的局部图像，该步骤相当于离线学习的过程，在图像中建立坐标系以及训练系统寻找跟踪物。学习结束后，图像卡不停地采集图像，提取跟踪特征，进行数据识别和计算，通过逆运动学求解得到机器人各关节位置给定值，最后控制高精度的末端执行机构，调整机器人的位姿。 &nbsp;定律适用的范围内，单轴应力和单轴形变之间的比。 &nbsp; 行业深度 &nbsp;请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 &nbsp; &nbsp;第 11 页 &nbsp;共 22 页 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 简单金融 &nbsp; 成就梦想 &nbsp;图 6： 机器视觉机器人工作流程 &nbsp;资料来源：基于机器视觉的机器人运动控制研究，申万宏源研究 &nbsp;材质、驱动原理和机器视觉的融入帮助柔性机器人拥有更大的应用范围。 柔性机器人具有一定的分布变形，在理论上可以具有无穷多的分支。这就导致了一个超冗余的配置空间，在这个空间中，机器人的尖端可以达到三维工作空间中的每一点，而机器人的形状或配置是无限的。由于柔性机器人更好的伸缩性，可以与障碍物保持一致。因此，它们可以携带柔软而易碎的有效载荷而不会造成伤害。利用应变变形，它们可以通过小于其名义尺寸的开口进行挤压。这使它们成为了适用于类人机器人的理想应用， 比如与人互动而不造成伤害、服务和喷漆的工业机器人，它们需要高度的灵活性才能到达狭窄的空间，医疗机器人，特别是用于外科手术的机器人，以及在非结构化环境中操作的国防和救援机器人。 &nbsp;表 3：不同类型机器人性能对比 &nbsp;硬性 &nbsp;离散超冗余度 &nbsp;连续硬性 &nbsp;柔性 &nbsp;分形 &nbsp;少 &nbsp;多 &nbsp;无限 &nbsp;无限 &nbsp;驱动机 &nbsp;少、离散 &nbsp;多、离散 &nbsp;连续 &nbsp;连续 &nbsp;材料应变 &nbsp;无 &nbsp;无 &nbsp;小 &nbsp;大 &nbsp;材料 &nbsp;金属、塑料 &nbsp;金属、塑料 &nbsp;记忆铝合金 &nbsp;橡胶、电活性聚合物 &nbsp;准确性 &nbsp;非常高 &nbsp;高 &nbsp;高 &nbsp;低 &nbsp;承载力 &nbsp;高 &nbsp;低 &nbsp;低 &nbsp;最低 &nbsp;安全性 &nbsp;危险 &nbsp;危险 &nbsp;危险 &nbsp;安全 &nbsp;灵巧性 &nbsp;低 &nbsp;高 &nbsp;高 &nbsp;最高 &nbsp;工作环境 &nbsp;固定 &nbsp;固定和非固定 &nbsp;固定和非固定 &nbsp;固定和非固定 &nbsp;最大工作数 &nbsp;固定数目 &nbsp;大量 &nbsp;大量 &nbsp;大量 &nbsp;可控性 &nbsp;简单 &nbsp;中等 &nbsp;难 &nbsp;难 &nbsp;位置感知 &nbsp;难 &nbsp;中等 &nbsp;简单 &nbsp;简单 &nbsp;资料来源： Applied Bionics and Biomechanics ， 申万宏源研究 &nbsp; 行业深度 &nbsp;请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 &nbsp; &nbsp;第 12 页 &nbsp;共 22 页 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 简单金融 &nbsp; 成就梦想 &nbsp;3. 医疗机器人最直接落地 ， 估计空间 75 亿 &nbsp;医疗 机器人是柔性机械人最典型并商用化的应用 。 医疗机器人是指用于医院、诊所的医疗或辅助医疗的机器人，大致可以分为手术机器人、康复机器人、护理机器人、救援机器人和转运机器人。其中，手术机器人在现阶段已经实现产业化和商业化，且大规模用于临床。最为典型的产品就是美国直觉外科公司（ Intuitive Surgical）的达芬奇外科手术机器人。达芬奇手术机器人又称“内窥镜手术器械控制系统”。由总部位于美国加利福尼亚州阳光谷 &nbsp;1995 年成立的直觉手术机器人公司自行设计、生产及销售。 &nbsp;图 7： 达 芬奇手术机器人产品 &nbsp;资料来源：达芬奇 官网 ，申万宏源研究 &nbsp;达芬奇手术机器人的核心技术对应了柔性机器人的三要素。 达芬奇手术机器人主要由 &nbsp;3 个部分组成： 1、医生控制系统； 2、三维成像视频影像平台； 3、机械臂、摄像臂和手术器械组成移动平台。实施手术时主刀医师不与病人直接接触，通过三维视觉系统和动作定标系统操作控制，由机械臂以及手术器械模拟完成医生的技术动作和手术操作。达芬奇手术机器人代表着当今手术机器人最高水平，它有三个关键核心技术：可自由运动的手臂腕部 &nbsp;EndoWrist、 3D 高清影像技术、主控台的人机交互设计，这也分别对应了柔性机器人的机器感知、机器行动和人机交互。 &nbsp;表 4： 达芬奇手术机器人与传统手术方式的对比 &nbsp;传统开放手术 &nbsp;传统腹腔镜手术 &nbsp;达芬奇机器人手术 &nbsp;眼手协调 &nbsp;自然的眼手协调 &nbsp;眼手协调降低，视觉范围和操作机械的手不在一个方向 &nbsp;图像和控制手柄在同一个方向，符合自然的眼手协调 &nbsp;手术控制 &nbsp;术者直接控制手术视野，但不精细，有时受限制 &nbsp;术者须和持镜的助手配合，才能看到自己想看的视野 &nbsp;术者自行调整镜头，直接看到想看的视野 &nbsp;成像技术 &nbsp;直视三维立体图像，但细微结构难以看清 &nbsp;二维平面图像，分辨率不够高，图像易失真 &nbsp;直视三维立体高清图像，放大若干倍，比人眼更清晰 &nbsp;灵活准确性 &nbsp;直观、灵活，但有时达不到理想的精度 &nbsp;器械只有 4 个自由度，不如人手灵活、精确 &nbsp;仿真手腕器械有 7 个自由度，比人手更灵活、准确 &nbsp;机械控制方式 &nbsp;直观的同向控制 &nbsp;套管逆转器械的动作，医生需反向操作器械 &nbsp;器械完全模仿术者的动作，直观的同向控制 &nbsp; 行业深度 &nbsp;请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 &nbsp; &nbsp;第 13 页 &nbsp;共 22 页 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 简单金融 &nbsp; 成就梦想 &nbsp;稳定性 &nbsp;人手存在自然的颤抖 &nbsp;套管通过器械放大了人手的震颤 &nbsp;控制器自动滤除震颤，比人手稳定 &nbsp;创伤性 &nbsp;创伤较大，术后恢复慢 &nbsp;微创，术后恢复较快 &nbsp;微创，术后恢复较快 &nbsp;安全性 &nbsp;常规的手术风险 &nbsp;常规的手术风险外，存在一些机械故障的可能 &nbsp;常规的手术风险外，机械故障的概率大于腔镜手术系统 &nbsp;术者姿势 &nbsp;术者站立完成手术 &nbsp;术者站立完成手术 &nbsp;术者采取坐姿，利于完成长时间、复杂的手术 &nbsp;资料来源： Intuitive Surgical 官方网站，申万宏源研究 &nbsp;随着基础零部件技术的成熟，未来医疗机器人的发展将更侧重于机器视觉和感知。 根据目前达芬奇手术机器人的技术水平以及全球其他相关技术的研发，我们认为未来手术机器人的技术发展方向在于力触觉反馈系统、导航定位系统和自然腔道机器人系统。现阶段应用于腹腔镜临床手术的机器人大多采用视觉反馈系统，外科医生在控制机械臂做手术时，需要通过分析视觉信息，实时判断器械对组织的作用力以及其他组织特征，一定程度上影响手术效率。因此，力触觉反馈系统将成为机器人技术研发的重点方向。 &nbsp;图 8：医疗机器人功能模块图 &nbsp;资料来源：健康界，申万 宏源研究 &nbsp;手术导航系统使医生在微创手术时能了解手术工具相对于解剖结构的位置。 在手术导航系统出现之前，医生只能依靠内镜进行微创手术，或实施开放式手术。相比开放性手术，微创手术有创伤小的优势；相比内窥镜介导下的微创手术，手术导航系统导航下的微创手术有精度高、使用范围广的优势。手术导航系统一般包括三个模块，具体如下表。 &nbsp; 行业深度 &nbsp;请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 &nbsp; &nbsp;第 14 页 &nbsp;共 22 页 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 简单金融 &nbsp; 成就梦想 &nbsp;表 5： 手术导航系统模块组成 &nbsp;模块 &nbsp;功能 &nbsp;成像模块 &nbsp;术前和术中获取病人解剖机构， &nbsp;并将该信息传至显示模块 &nbsp;追踪模块 &nbsp;定位仪 &nbsp;追踪标志物或传感器，以获取 &nbsp;手术工具及病人的位置信息 &nbsp;传感器 &nbsp;固定在病人和手术工具上， &nbsp;能被定位仪追踪 &nbsp;显示模块 &nbsp;将手术工具相对于病人实际的位 &nbsp;置精确反应到医学影像上 &nbsp;资料来源：凯泰资本 ， 申万宏源研究 &nbsp;经自然腔道内镜手术 (natural orifice transluminal endoscopic surgery， NOTES) 是指通过自然孔口 (口腔、肛门、阴道口、尿道口等 ) 进入腹腔或胸腔进行操作的一种外科手术。目前，有机构在达芬奇手术系统上进行 NOTES 动物实验，但临床推广极难。主要原因在于： 1）达芬奇手术机器人较为庞大，容易与患者身体碰撞； 2）狭小的自然腔道导致操作空间狭小，手术操作非常困难； 3）人体解剖机构的差异，如阴道穹窿与骶骨胛间的角度及骨盆形态学特征等。 &nbsp;图 9：医疗机器人功能模块图 &nbsp;资料来源： Medrobotics 官网，申万宏源研究 &nbsp;全球 2021 年市场规模将达 200 亿美元，市场重心将逐渐迁至亚洲。 根据 Winter Green Research 数据， 2014 年全球手术机器人市场规模达到 32 亿美元，预计在 2021 年达到 200亿美元，复合增长率约为 30%。现阶段，北美市场为最大市场，而由于政府医疗投入加大，医疗系统重组和人们对微创手术意识加强，未来市场重心将逐渐往亚洲市场转移。根据直 行业深度 &nbsp;请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 &nbsp; &nbsp;第 15 页 &nbsp;共 22 页 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 简单金融 &nbsp; 成就梦想 &nbsp;觉外科公司报告，在已获得认证资质的国家中，全球每年有 400 万台手术能够使用达芬奇手术机器人完成，市场潜在规模巨大（按 1%渗透率、 200 台手术 /年、 1000 美元 /台 手术材料服务费估算，设备需求 2 万台，材料服务市场 40 亿美元 /年）。在手术机器人最为普及的美国，除前列腺、组织细胞瘤等手术以外，开放式手术（如结直肠、疝气、心胸等）仍更为普遍，手术机器人具有发展潜力。 &nbsp;考虑潜在购买方需求数量以及适应症市场规模两方面因素，中性估算国内手术机器人规模 75.35 亿 /每年。 中国目前约有 2000 家三级医院、 7000 家二级医院，我们以 5000 台潜在需求、以每台手术机器人 50 万美元估算，潜在手术机器人设备市场规模约 25 亿美元（约150 亿元）；以每台机器人一年开展 200 台手术，每台手术 1000 美元的材料收入估算，手术材料潜在市场规模 10 亿美元 /年（约 60 亿元）。根据手术机器人的适应症对每年市场规模进行了测算，认为手术机器人国内潜在市场空间为 136.73 亿元 /年。其中，泌尿外科和妇科市场规模为 15.73 亿元，普外科为 58.3 亿元，心脏外科为 62.7 亿元。 &nbsp;表 6： 我国手术机器人适应症规模测算 &nbsp;科室 &nbsp;病种 &nbsp;发病率 &nbsp;新发病人数 &nbsp;手术治疗人数 &nbsp;手术费用 &nbsp;市场规模 &nbsp;（十万人 /年） &nbsp;（万人 /年） &nbsp;（万人 /年） &nbsp;（万元 /人次） &nbsp;（亿元） &nbsp;泌尿外科 &nbsp;前列腺癌 &nbsp;6.03 8 1.76 1.5 2.64 膀胱癌 &nbsp;7.49 7 1.54 1 1.54 普外科 &nbsp;结肠直肠癌 &nbsp;21.6 29 6.38 4 25.52 肝癌 &nbsp;34.37 46 10.12 1 10.12 胃癌 &nbsp;47.77 63 13.86 1 13.86 胰腺癌 &nbsp;152 20 4.4 2 8.8 妇科 &nbsp;子宫体癌 &nbsp;9.84 13 2.86 2 5.72 子宫颈癌 &nbsp;5.84 8 1.76 2 3.52 卵巢癌 &nbsp;5.22 7 1.54 1.5 2.31 心胸外科 &nbsp;冠心病 &nbsp;42.68 57 12.54 5 62.7 合计 &nbsp;136.73 资料来源： Cancer Statistics in China， 申万宏源研究 &nbsp;根据以上数据，从保守、中性和乐观三种测算来看，现阶段我国每年手术机器人服务市场的规模为 23.76 亿元、 54.27 亿元和 75.35 亿元。 但随着手术机器人成本降低以及技术水平提高，其在普外和心脏外科的渗透率也会提高，市场规模将进一步扩大。 &nbsp;表 7： 我国每年手术机器人服务市场规模测算 75.35 亿元 &nbsp;科室 &nbsp;保守（亿元）渗透率 &nbsp;中性（亿元）渗透率 &nbsp;乐观（亿元）渗透率 &nbsp;泌尿外科和妇科 &nbsp;7.87（ 50%） &nbsp;12.58（ 80%） &nbsp;15.73（ 100%） &nbsp;普外科 &nbsp;17.49（ 30%） &nbsp;29.15（ 50%） &nbsp;40.81（ 70%） &nbsp;心脏外科 &nbsp;6.27（ 10%） &nbsp;12.54（ 20%） &nbsp;18.81（ 30%） &nbsp;合计 &nbsp;23.76 54.27 75.35 资料来源： 健康界， 申万宏源研究 &nbsp; 行业深度 &nbsp;请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 &nbsp; &nbsp;第 16 页 &nbsp;共 22 页 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 简单金融 &nbsp; 成就梦想 &nbsp;4. 机器视觉工业机器人 弯道超车 &nbsp;柔性 工业机器人不仅可以保持原有机器人的功能 ， 更可以拥有更多的灵活度 。 业界将大于 6 轴的机器人均称为柔性机器人，所谓工业机器人的轴可以用专业的名词自由度来解释，如果机器人具有三个自由度，那么它可以沿 x， y， z 轴自由的运动，但是它却不能倾斜或者转动。当机器人的轴数增加，对机器人而言，就是更高的灵活性。五轴是许多工业机器人的配置，这些机器人可以通过 x， y， z 三个空间周进行转动，同时可以依靠基座上的轴实现转身的动作，以及手部可以灵活转动的轴，增加了其灵活性。六轴机器人可以穿过 x， y， z 轴，同时每个轴可以独立转动，与五轴机器人的最大区别就是，多了一个可以自由转动 的轴。六轴机器人的代表就是优傲机器人，通过机器人身上的蓝色盖子，可以很清楚得计算出机器人的轴数。七轴机器人，又称为柔性（冗余）机器人，相比六轴机器人额外的轴允许机器人躲避某些特定的目标，便于末端执行器到达特定的位置，可以更加灵活的适应某些特殊工作环境。 &nbsp;图 10：五轴机器人示意图 &nbsp; 图 11：七轴机器人示意图 &nbsp;资料来源：机器人网，申万宏源研究 &nbsp; 资料来源：机器人网，申万宏源研究 &nbsp;柔性机械手经历几代的发展日渐成熟 。 柔性机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。目前，机械手已发展成为柔性制造系统 FMS 和柔性制造单元 FMC 中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。 &nbsp; 行业深度 &nbsp;请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 &nbsp; &nbsp;第 17 页 &nbsp;共 22 页 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 简单金融 &nbsp; 成就梦想 &nbsp;表 8：三代柔性机械手的性能比较 &nbsp;标准 &nbsp;Pisa/IIT 柔性手 &nbsp;RBO 二代柔性手 &nbsp;DLR Awlwl手 &nbsp;安全性 &nbsp;中等 &nbsp;强 &nbsp;中等 &nbsp;鲁棒性 &nbsp;高 &nbsp;高 &nbsp;高 &nbsp;应用范围 &nbsp;广 &nbsp;广 &nbsp;广 &nbsp;移动 &nbsp;中等 &nbsp;中等 &nbsp;强 &nbsp;力量 &nbsp;大 &nbsp;小 &nbsp;大 &nbsp;驱动等级 &nbsp;小 &nbsp;中等 &nbsp;大 &nbsp;控制力 &nbsp;中等 &nbsp;中等 &nbsp;中等 &nbsp;花费 &nbsp;中等 &nbsp;小 &nbsp;大 &nbsp;感知力 &nbsp;弱 &nbsp;弱 &nbsp;中等 &nbsp;资料来源： Applied Bionics and Biomechanics，申万宏源研究 &nbsp;机器感知助力柔性机械手弯道超车。 在原有工</p>