医用软体机器人

篇一：医用机器人 医用机器人

医用机器人

医用机器人是指辅助或代替人类医生进行医疗诊治及护理的机器人。医用机器人有多种类型常见的医用机器人主要有运送物品的机器人、移动病人的机器人、临床医疗用的机器人和为残疾人服务的机器人等。其中运送药品的机器人可代替护士送饭、送病例和化验单等，较为著名的有美国TRC公司的Help Mate机器人；移动病人机器人主要帮助护士移动或运送瘫痪、和行动不便的病人，如英国的PAM机器人；临床医疗用机器人包括外科手术机器人和诊断与治疗机器人，可以进行精确的外科手术或诊断，如日本的WAPRU－4胸部肿瘤诊断机器人；为残疾人服务的机器人又叫康复机器人，可以帮助残疾人恢复独立生活能力，如美国的Prab Command系统。

一．医用机器人的发展

医疗机器人是目前国外机器人研究领域中最活跃、投资最多的方向之一，其发展前景非常看好。近年来，医疗机器人技术引起美、法、德、意、日等国家学术界的极大关注，研究工作蓬勃兴起。二十世纪九十年代起，国际先进机器人计划(IARP)已召开过多届医疗外科机器人研讨会DARPA己经立项，开展基于遥控操作的外科研究，用于战伤模拟手术、手术培训、解剖教学。欧盟、法国国家科学研究中心也将机器人辅助外科手术及虚拟外科手术仿真系统作为重点研究发展的项目之一在发达国家已经出现医疗外科手术机器人市场化产品，并在临床上开展了大量的病例应用研究。

二．医用机器人组成

（1）机器人操作机：通过有限元分析、模态分析及仿真设计等现代设计方法的运用，机器人操作机已实现了优化设计。以德国KUKA公司为代表的机器人公司，已将机器人并联平行四边形结构改为开链结构，拓展了机器人的工作范围，加之轻质铝合金材料的应用，大大提高了机器人的性能。此外采用先进的RV减速器及交流伺服电机，使机器人操作机几乎成为免维护系统。

（2）并联机器人：采用并联机构，利用机器人技术，实现高精度测量及加工，这是机器人技术向数控技术的拓展，为将来实现机器人和数控技术一体化奠定了基础。意大利COMAU公司，日本FANUC等公司已开发出了此类产品。

（3）控制系统：控制系统的性能进一步提高，已由过去控制标准的6轴机器人发展到现在能够控制21轴甚至27轴，并且实现了软件伺服和全数字控制。人机界面更加友好，基于图形操作的界面也已问世。编程方式仍以示教编程为主，但在某些领域的离线编程已实现实用化。

（4）传感系统：激光传感器、视觉传感器和力传感器在机器人系统中已得到成功应用，并实现了焊缝自动跟踪和自动化生产线上物体的自动定位以及精密装配作业等，大大提高了机器人的作业性能和对环境的适应性。日本KAWASAKI、YASKAWA、FANUC和瑞典ABB、德国KUKA、REIS等公司皆推出了此类产品。

（5）网络通信功能：日本YASKAWA和德国KUKA公司的最新机器人控制器已实现了与总线及一些网络的联接，使机器人由过去的独立应用向网络化应用迈进了一大步，也使机器人由过去的专用设备向标准化设备发展。

（6）可靠性：由于微电子技术的快速发展和大规模集成电路的应用，使机器人系统的可靠性有了很大提高。过去机器人系统的可靠性MTBF一般为几千小时，而现在已达到5万小时，几冬天可以满足任何场合的需求。

三．医用机器人提供的几种特殊服务

（1）药房分药准确无误。据英国《独立报》报道，来自英国纽卡斯尔和沃里克的科学家正在研发一种护理机器人，希望借此分担繁重琐碎的护理工作，并缓解英国护理人员人手紧张的状况。

新研制的护理机器人将帮助医护人员确认病人的身份，并准确无误地分发所需药品。专家预测，在不远的将来，机器人护士还可以检查病人体温、清理病房，甚至通过视频传输帮助医生及时了解病人病情。目前伦敦已有几家医院在药房安装了售药机器人。

（2）精确完成外科手术。迄今为止，人类在医用机器人研制上已有所建树。其中较著名的当属美国研发的“达·芬奇系统”。这种手术机器人得到了美国食品和药物管理局认证。它拥有４只机械触手。在医生操纵下，“达·芬奇系统”精确完成心脏瓣膜修复手术和癌变组织切除手术。医用机器人的本领还不仅如此。美国国家航空和航天局宣布了一项计划，将在其水下实验室和航天飞机上进行医用机器人操作实验。届时，医生只需坐在纳什维尔实验中心的电脑前就可以操纵水下和天外的手术。 医用机器人还将被应用于军事领域。2005年，美国军方投资1200万美元研究“战地外伤处理系统”。这套机器人装置被安放在坦克和装甲车辆中，战时通过医生从总部传来的指令，机器人可以对伤者进行简单手术，稳定其伤情等待救援。

（3）教学帮手不可替代。除此以外，医用机器人还是理想的教具。美国华盛顿一家医院的医护人员使用一部名为“诺埃尔”的教学机器人，它可以模拟即将生产的孕妇，甚至还可以说话和尖叫。通过模拟真实接生，有助于提高妇产科医护人员手术配合和临场反应。“我们不可能在真人身上反复试验，因此‘诺埃尔’是一件了不起的教具。”该医院护士吉纳·艾伦说

四．几款先进医用的机器人

（1）爬行摄像胶囊。按照设计，这个机器人可携带摄像机，通过有弹性的“腿”爬进患者的消化道，替代传统内窥镜进行检查。它可用来检查食管、胃和十二指肠内部的损伤或溃疡情况，由意大利圣安娜高等学校的CRIM实验室开发。

(2）游动摄像胶囊 。这款摄像胶囊由微型螺旋桨驱动，也设计用于检查人体消化系统。在被患者从嘴里吞服下以后，它会“游动”检查医生所怀疑的区域。

（3)远程诊断 如图所示，医生正通过RP-7医疗机器人向护士询问患者病情。这款机器人与听诊器、耳镜和超声扫描仪相连接，还有一个相机和一个屏幕，使患者和远方的医生都能看到对方，从而使医生可以最大限度地像亲临现场一样进行诊疗。

（4）肌肉机器人 RI-MAN机器人是由日本名古屋理研生物模拟控制研究中心开发的医用搬运工模型。它不仅有柔软、安全的外型，手臂和躯体上还有触觉感受器，使它能小心翼翼地抱起或搬动患者。从长远来看，RI-MAN机器人能取代护工去照顾老人或体弱多病者。

（5）摄影机器人在微创手术(即“锁孔手术”)中，摄影机器人可以让外科医生运用头和脚来控制腹腔镜相机。这意味着他们可以腾出手来做手术。

（6）前列腺诊疗机器人根据设计，机器人可以让外科医生准确地切除肥大的前列腺，将对患者造成的伤痛降至最小程度。外科医生只需指定要切除的前列腺部分，无需进一步干预，机器人即可自动将其切除。

（7）吞服式机器人患者可将一块块的ARES机器人(即“可重构装配腔内手术系统”)吞入腹中，或由医生通过自然开口将其一块块插入人体，接着，它们会在体内自行组装。这样一来，外科医生在少切口或根本不用切口的情况下也能对

患者进行手术。患者要吞服15块不同的机器人组件，后者进入体内受损部位。一旦到达指定位置，机器人组件就会组装成一个能够实施手术的较大工具。

（8）结肠诊疗机器人。结肠诊疗机器人利用钳子和扩充器自行拉动在肠道内移动，而不需要像常规结肠镜那样由医生将其推入患者体内。机器人对肠壁施加的压力更小，从而减轻了患者的不适感。机器人的移动方式是受尺蠖毛虫的启发。

篇二：医用机器人的研究与发展

医用机器人的研究与发展

作者：张红霞

来源：《电子世界》2013年第04期

【摘要】医用机器人是一个新兴的、多学科交叉的研究领域，是机器人领域的一个研究热点。重点介绍了手术机器人、康复医疗机器人和服务机器人国内外的研究和应用情况，并探讨了未来的发展趋势。

【关键词】手术机器人；康复医疗机器人；医院服务机器人

1.引言

医用机器人是机器人技术、计算机网络控制技术、数字图像处理技术、虚拟现实技术和医疗外科技术的结合，用于实现机器人辅助外科手术、康复医疗和医院服务等功能。医用机器人是目前国内外机器人研究领域中最活跃、投资最多的方向之一，其发展前景非常看好，美、法、德、意、日等国家学术界对此给予了极大关注，研究工作蓬勃发展。从二十世纪九十年代起，国际先进机器人计划（IARP）已召开过多届医用机器人研讨会。

机器人在应用上有两个突出的特点：一是它能够代替人工作，代替人进行简单重复，脏乱危险环境，劳动强度大的工作；二是扩展人类的能力，它可以做人很难进行的高细微精密的作业，以及超高速作业等。医用机器人正是运用了机器人的这两个特点，具有选位准确，动作精细，避免病人感染等特点；譬如在血管缝合手术时，人工很难进行细1毫米以下的血管缝合，如果使用医用机器人，血管缝合手术可以达到小于0.1毫米的精度。

医用机器人是一个新兴的、多学科交叉的研究领域，涉及众多领域知识和技术，研究医用机器人不仅能促进传统医疗技术的变革，而且也会对这些相关技术的发展产生积极的推动作用，具有重要的理论研究意义。目前，医用机器人的研制主要集中在手术机器人、康复机器人和医院服务机器人系统等几个方面，本文详细介绍了国内外有关医用机器人的研究现状，并探讨了今后的发展方向。

2.手术机器人

近年来，各种医用机器人的概念和模型被提出和研发；而在众多的医用机器人研究中，手术机器人得到了相关研发人员的重视。手术机器人最早源于美军机器人手术和远程外科计划。1994年，由美国国防部下属的国防高级研究计划局（DARPA）研制成原型机。商业化的手术机器人则最早出现在1994年，由美国Computer Motion公司研制，命名为AESOP；该机器人实质上是一种声控腹腔镜的自动“腹镜手”。1997年3月，比利时布鲁塞尔St Pierre医院利用AESOP系统成功完成第一例腹腔镜手术——胆囊切除术。1998年，Computer Motion公司研制的Zeus系统，Intuitive Surgical公司研制的da Vinci系统，和endoVia公司研制的Laprotek系

统分别获得了成功；其中da Vinci系统在国际上影响最大。这三系统均由三大部分组成：医生操纵台，机械手和内镜装置。Zeus系统采用纯信号方式实现医生操纵台对机器臂的控制，在传输距离上不受视频延迟的影响；2001年9月首次实现跨大西洋（美国纽约-法国斯特拉斯堡）的机器人腹腔镜胆囊切除术。最近，美军正在研究远程微创外科手术机器人，采用da Vinci系统在美国华尔特里德陆军医学中心和约翰霍普金斯医院之间（相距64 km）开展远程手术。

在国内，海军总医院和北航机器人研究所共同开发出智能化远程外科手术系统，被称为“遥操作远程医用机器人”。2002年，首次成功使用该机器人为一脑肿瘤患者做了立体定向活检手术。专家先通过电脑网络接收病人信息，分析病人CT影像，进行手术规划，然后遥控操作手术室内的机器人开始手术；机器人根据专家指令，自动搜索手术部位，并迅速锁定立体定向穿刺路径；20分钟后，成功地取出病变组织。2006年3月，我国首例通过互联网异地操控机器人的骨科手术在陕西延安获得成功；该手术为胫骨髓内钉手术，由1300公里外的北京专家通过互联网远程遥控机器人实施。

微型机电技术的不断深入发展为微小型机器人甚至纳米机器人提供了技术支持，它可以直接进入人体器官内部进行工作，完成组织取样、血管疏通、药物定点放置、微型手术和细胞操作等普通医疗技术和手段无法完成的工作。目前，国内外正在研制和开发体内自主行走式诊断治疗、体内微细手术和体内药物直接投放微型外科手术机器人。

目前医疗外科机器人系统的研究主要集中在几个方面：

(1)机器人机构研究：研究新的机器人本体，以拓宽机器人辅助外科的应用范围。

(2)机器人运动控制和路径规划研究：使机器人的运动精度更高，当运动路径的选取更加科学时，系统整体的安全性就更好。

(3)虚拟现实技术和通讯技术在医疗外科机器人系统中的应用研究：使虚拟临场手术系统更加实用化。

(4)临床应用研究：任一医疗外科机器人系统，在完成系统设计和实验室试验后均需要进行临床应用研究，以确定系统对临床应用环境的适应性。

(5)系统集成研究：在完成系统各组成部分的研制后，通过系统集成研究将各部分有机组织起来，使最终系统的性能获得最佳。

(6)操作界面研究：以进一步提高医疗外科机器人系统的可操作性。为了医生和医疗机器人系统自如的交互，系统应尽可能为医生提供直观的交互平台。

（7)仿射变换研究：建立病人的某种图像信息与人体标准图谱的关系，以较低的成本和较高的速度获得用于规划、导航和仿真系统的病人三维立体模型。

应用外科辅助医疗机器人进行手术，可以极大的提高手术的准确性和可靠性，它的出现将对现代医学工程的发展产生深远的影响，在医疗手术领域具有广泛的应用前景。外科辅助医疗机器人系统将在应用中不断得到完善，并将改变外科医生处理患者的方法。它不仅会对常规医疗带来一系列的技术变革，而且对临床护理及康复工程等的发展都将产生深远的影响。

3.康复医疗机器人

康复机器人作为医疗机器人的一个重要分支，它的研究贯穿了康复医学，生物力学，机械学，机械力学，电子学，材料学，计算机科学以及机器人学等诸多领域，已经成为了国际机器人领域的一个研究热点。康复治疗机器人是康复医学和机器人技术的完美结合，不再把机器人当作辅助患者的工具，而是把机器人和计算机当作提高临床康复效率的新型治疗工具。这是一个囊括了生物力学或生物物理化学、竞争运动控制理论、训练技术和人机接口问题等诸多方面的复杂问题。目前，康复机器人已经广泛地应用到康复护理、假肢和康复治疗等方面，这不仅促进了康复医学的发展，也带动了相关领域的新技术和新理论的发展。

康复机器人能够为患者提供规律性的运动肌能恢复性训练和神经感知训练，从而提高他们的独立生活能力，这对改善生活质量，促进社会和谐具有重要的现实意义。康复训练机器人与传统工业机器人有着很大的区别。人作为系统的一部分参与机器人的运动和控制，对机器人的安全性!舒适性都提出了特殊的要求。

康复机器人可分为辅助性和治疗型两种。辅助型康复机器人主要用来帮助老年人和残 疾人更好地适应日常的工作和生活，部分补偿了他们弱化的机体功能；治疗型康复机器人用来帮助患者恢复机体功能。目前，康复机器人的研究主要集中在康复机械手、智能轮椅、康复治疗机器人以及家庭和单位之间的交互设备及智能控制界面等几个方面。

基于移动机器人的机械手目前最先进的康复机械手。这种机械手安装在移动机器人或者是自主或半自主的小车上从而适于更多的患者使用，同时扩大了机械手活动空间并提高了抓取精度。S.Tachi等人在MIT日本实验室研制了一种移动式康复机器人MELDOG，作为“导盲狗”以帮助盲人完成操作和搬运物体的任务。法国Evry大学研制了一种移动式康复机器人ARPH，使用者可以从工作站实施远程控制，使移动机器人实现定位和抓取操作。这种机械手系统一般要由视觉、灵巧操作、运动、传感、导航及系统控制等子系统组成。

轮椅式下肢残疾是失去行走能力的老年人的主要交通工具。目前，各类传感器和高效的信息处理及控制技术在轮椅上的应用，使轮椅成为高度自动化的智能移动机器人。意大利的TGR S.R.L公司开发了一种结合轮椅与小车结构的智能轮椅，它不仅能在规则的地上行走，还可以上下楼梯。

康复治疗机器人在医疗实践上主要是用于恢复患者肢体运动系统的功能。目前神经运动康复治疗机器人的研究比较活跃，用来康复治疗与神经运动有关的疾病，包括中风，帕金森氏病

和大脑性麻痹症。美国麻省理工学院研制了一种帮助中风患者康复治疗的机器人

MIT2MANUS，它有2个自由度，可以实现病人的肩、肘和手在水平和竖直平面内的运动。在治疗过程中，把病人中风的手臂固定在一个特制的手臂支撑套中，手臂支撑套固定在机器人臂的末端。病人的手臂按计算机屏幕上规划好的特定轨迹运动，屏幕上显示出虚拟的机器人操作杆的运动轨迹，病人通过调整手臂的运动可以使两条曲线尽量重合，从而达到康复治疗的目的。

现在的康复机器人技术正朝着以人为本的要求发展，强调人机互动和舒适安全性。康复机器人技术在发达国家已有较成熟的发展并形成了产业，在我国，这个领域尚处于起步阶段，相信随着社会经济进一步发展，以及构建和谐社会对残疾人事业的日益重视，康复机器人技术必将在21世纪迎来新的飞跃。

4.医院服务机器人

移动机器人也许是解决目前医院服务上一些缺陷的方法，完成一些沉重的工作，如抬起病人去厕所或为失禁病人更换床单等，一些医院服务机器人近年来得到发展，一般用来辅助护士完成食物、药品、医疗器械、病志等的传送和投递工作，如美国运输研究会（Transition

Research Corporation，TRC）（现在叫HelpMate Robotics）研制的“HelpMate”机器人，可以24小时的在医院里完成运送食物和药品的工作，与工厂所使用的自动输送车不同的是，这种机器人不是沿着固定的轨道网络行走，而是基于传感器和运动规划算法实现自主行走，适合于部分结构化的环境（Structured Environment），系统也能处理传感器噪声、误差和定位错误，发现并避开障碍物。这种机器人已在数家医院安装，一些医院报告说工作效率大大提高。

日本机械工程研究所开发的“MELKONG”护理机器人，专门用来照顾那些行动不便的病人。该机器人可以轻松而平稳地将病人从床上托起，并将病人送往卫生间、浴室或餐厅。平时该机器人由护士操纵，但在夜间，病人也可以通过操纵手柄进行控制。一些关键技术，如停靠、行走、抓取、人机界面等都已经解决。

在医院服务应用领域，转运机器人近年来受到越来越多的关注和重视。转运机器人主要用于危重病患者的特殊检查、挪动、转床、手术和麻醉前后的接送和战场伤病员的后送，避免伤病员的再损伤。据统计，在美国辞职的医护人员中，大约有12%的人是因为长期从事患者的搬运而引起背部的损伤而不得不离开工作岗位，1996年和1998年，英国和澳大利亚相继颁布了“非人工”搬运患者的政策，2003年，国护理联合会呼吁取消人工搬运患者，采用器械或机器人搬运患者，并于2004年在加利福尼亚洲获得通过。2007年，燕山大学王洪波教授和日本Fumio Kasagami教授共同研制出“C-Pam”转运机器人，采用接触点相对静止技术，不需移动患者身体的任何部分，患者就会被移动到床板上。整个过程只需一个护理人员控制遥控器即可完成，不仅减少了患者的痛苦，减轻了护理人员的工作量，还大大地提高了工作效率。但是，它不具有水平移动和垂直举升能力，属于被动式转运，行走机构还是采用常用的导轮推车，传感器少，自动化和智能化水平相对比较低。转运机器人在保证患者无痛转运的前提下，还要易消

毒灭菌，行走灵活，控制简单，安全可靠。随着技术的进步，转运机器人正朝着自动化和智能化方向发展。

5.结束语

医用机器人的应用极大的推动了现代医疗技术的发展，是现代医疗卫生装备的发展方向之

一。手术机器人具有高准确性、高可靠性和高精确性，提高了手术的成功率；康复机器人具有智能化，可为伤员、病人与老年人提供康复护理和服务。随着科学技术的不断更新、社会的老龄化以及医疗技术的发展，各医疗机器人及其辅助医疗技术将得到更深入而广泛的研究和应用，各种新型的医用机器人机构、新型手术工具、医学图像采集和处理技术、远程系统传输技术、智能传感器、智能轮椅及其它相关技术仍是研究热点。

参考文献

[1]杜志江,孙立宁,富力新.医疗机器人发展概况综述[J].机器人,2003,25(2):182-187.

[2]韩雯,常钧.现代康复工程的发展概述[J].医疗装备,2007,20(4):13-15.

[3]Paolo Dario,Eugenio Guglielmelli.Robotic for Medical Applications[J].IEEE Robotics and Automation Magazine 2006(9):44-56.

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[5]Jim Osborn,Mitra Rocca.Report:Conceptual Study of LSTAT Integration to Robotics and Other Advanced Medical Technologies.CONTRACTING ORGANIZATION,2004.

[6]刘术,蒋铭敏.美军机器人手术的研究现状及发展趋势[J].中国微创外科杂

志,2007,7(6):567-569.

作者简介：张红霞（1982—），女，湖北大悟人，硕士，武汉商业服务学院讲师，研究方向：自动控制技术、高等教育。

篇三：2015年中国医用机器人市场研究报告

2015年中国医疗机器人市

场研究报告

2015年8月版

目 录

一、医疗机器人：从B 端走向C 端，拥抱医疗服务蓝海 ............. 1

1.1 全球医用机器人：刚刚起步，技术突破引发快速增长 ................................. 2

1.2 康复机器人：未来成长最快的医用机器人市场 ............................................. 4

二、外骨骼机器人：可穿戴的机器人！ ........................... 8

2.1 外骨骼机器人的关键技术 ................................................................................. 9

2.2 外骨骼机器人的应用：医疗+民用+军事 ....................................................... 14

2.3 外骨骼机器人市场潜力测算：康复+军事万亿市场空间 ............................. 30

2.4 外骨骼机器人发展制约：能源密度、成本和保险覆盖 ............................... 32

2.5 CYBERDYNE 公司：致力于老年人与残疾人康复 ........................................... 33

2.6 REWALK：让瘫痪病人重新行走 ...................................................................... 35

2.7 EKSO BIONICS：军用、民用布局广泛 ............................................................. 41

2.8 我国外骨骼机器人：处于产业化前期 ........................................................... 42

三、外科手术机器人：固化医生经验，精确完成手术 ............... 44

3.1 伊索手术机器人：更精确地操控内窥镜 ....................................................... 45

3.2 宙斯手术机器人：更强大的视觉系统 ........................................................... 46

3.3 达芬奇手术机器人：迄今最成功的医疗机器人 ........................................... 47

3.3.1 达芬奇手术机器人技术剖析 .................................................................... 50

3.4 INTUITIVE SURGICAL：”达芬奇”公司 ............................................................. 55

3.4.1 Intuitive Surgical 商业模式：盈利重心转移至经常性收入 ................... 56

3.4.2 Intuitive Surgical 业绩与预测：美国主战场放缓，欧洲亚洲崛起 ....... 57

3.4.3 达芬奇手术机器人市场规模 .................................................................... 59

3.4.4 达芬奇手术机器人当前与未来的竞争环境:市场将由单极转多极 ....... 61

3.4.5 我国手术机器人：普及率低，国产研发进行中 .................................... 62

3.5 细分市场：骨科手术机器人 ........................................................................... 66

3.5.1 Stryker Corporation：领跑骨科医疗器械 ................................................. 68

3.5.2 Curexo Inc：亚洲骨科机器人技术领先者 ............................................... 72

3.5.3 我国骨科机器人 ........................................................................................ 72

四、其它医疗机器人：向医疗护理的方方面面渗透 ................. 73

4.1 胃镜机器人：替代传统体内检测 ................................................................... 73

4.2 口腔机器人：牙科诊疗好帮手 ....................................................................... 76

4.2.1 德国西诺德公司 ........................................................................................ 78

4.3 诊疗机器人：看病的机器人 ........................................................................... 78

4.4 护理陪护机器人：飞入寻常百姓家 ............................................................... 81

4.4.1 Robear 机器熊 ............................................................................................ 81

4.4.2 卫护远程医疗机器人 ................................................................................ 81

4.4.3 我国护理机器人 ........................................................................................ 83

五、医疗机器人相关企业 ...................................... 85

5.1 楚天科技 ........................................................................................................... 85

5.2 迪马股份 ........................................................................................................... 88

5.3 博时股份 ........................................................................................................... 90

5.4 美的集团 ........................................................................................................... 93

图表目录

图 1：医疗机器人类别 ........................................................................................ 1

图 2：2012-2016 年医用机器人市场规模 ........................................................ 3

图 3：2015-2020 年康复机器人市场（包含外骨骼机器人等） .................... 3

图 4：2014-2021 年外骨骼机器人市场 ............................................................ 4

图 5： 钢铁侠：外骨骼机器人 .......................................................................... 5

图 6：松下充气式外骨骼 .................................................................................... 8

图 7：外骨骼机器人的一种：引力平衡腿部矫形器 ........................................ 9

图 8：外骨骼机器人控制系统三层技术 ............................................................ 9

图 9：外骨骼机器人技术特点 .......................................................................... 10

图 10：外骨骼机器人控制系统示意图 ............................................................ 11

图 11：外骨骼机器人相关传感器 .................................................................... 13

图 12：外骨骼机器人应用 ................................................................................ 14 图 13：XOS2 军用外骨骼测试者背上100 升大容量背包进行俯卧撑测试

...................................................................................................................... 15

图 14：XOS2 军用外骨骼测试者单手提起155 毫米榴弹炮弹药 ............... 16

图 15：美军外骨骼机器人HULC .................................................................... 17

图 16：美军外骨骼机器人HULC .................................................................... 18

图 17：洛克希德马丁Fortis Exoskeleton ........................................................ 19

图 18：洛克希德马丁Fortis Exoskeleton ........................................................ 20 图 19：XOS2 军用外骨骼测试者背上100 升大容量背包进行俯卧撑测试

...................................................................................................................... 21

图 20：XOS2 军用外骨骼测试者单手提起155 毫米榴弹炮弹药 ............... 22

图 21：俄罗斯Exoskeletons ............................................................................. 23

图 22：俄罗斯Exoskeletons ............................................................................. 24

图 23：美国海军工人身着外骨骼机器人在船坞工作 .................................... 25

图 24：大宇造船厂-身着外骨骼机器人的工人 .............................................. 26

图 25：Robo-Mate 外骨骼机器人轻松举起石块 ........................................... 27

图 26：Robo-Mate 外骨骼机器人 ................................................................... 28

图 27：HAL 外骨骼机器人 ............................................................................. 34

图 28：HAL 外骨骼机器人 ............................................................................. 34 图 29：美国总统奥巴马2013 年访问以色列时曾亲自评估过Rewalk 系统。

...................................................................................................................... 36

图 30：Rewalk 外骨骼机器人 ......................................................................... 36

表 1：公司近两年营业收入大幅增长 .............................................................. 37

图 31：Rewalk 产品图解 ................................................................................. 39

图 32：HAL 外骨骼机器人 ............................................................................. 39

图 33：Ekso Bionics 可穿戴式仿生机器人 .................................................... 41

图 34：Ekso Bionics Bleex 外骨骼机器人 ...................................................... 42

表 2：医疗手术机器人发展时间表 .................................................................. 45

图 35：伊索手术机器人 .................................................................................... 46

图 36：宙斯手术机器人 .................................................................................... 46

图 38：达芬奇Xi 手术机器人-患者端 ........................................................... 47

图 39：达芬奇Xi 手术机器人-机械腕 ........................................................... 48

图 40：达芬奇Xi 手术机器人-可视系统 ....................................................... 48

图 41：达芬奇S 手术机器人 .......................................................................... 49

图 42：达芬奇Si 手术机器人-可双人操作 .................................................... 49

图 43：达芬奇机器人：控制台细节图 ............................................................ 51

图 44：达芬奇机器人：臂系统 ........................................................................ 51

图 45：手术微器械操作图 ................................................................................ 52

图 46：机械手与人手灵活度对比 .................................................................... 52

图 47：EndoWrist 系列手术微器械 ................................................................ 53

图 48：EndoWrist 系列内窥镜 ........................................................................ 54

图 49：2011-2014 年达芬奇手术机器人手术成功实施数量 ........................ 56

图 50：2011-2014 年达芬奇手术机器人已安装数量 .................................... 57

图 51：2010-2014 年达芬奇手术机器人销售收入 ........................................ 58

图 52：2009-2014 年达芬奇手术机器人经常性收入 .................................... 59

图 53：2010-2014 年达芬奇手术机器人销售台数 ........................................ 60

图 54：2015-2020 年达芬奇手术机器人市场规模 ........................................ 60

表 3：传统手术与达芬奇机器人手术对比 ...................................................... 62

图 55：哈工大微创腹腔外科手术机器人系统 ................................................ 63

图 56：哈工大微创腹腔外科手术机器人系统 ................................................ 64

图 57：妙手S 手术机器人 .............................................................................. 65

图 58：妙手S 手术机器人手术现场 .............................................................. 66

图 59：ROBODOC 手术系统 .......................................................................... 67

图 60：Acrobot Sculptor 骨科手术机器人 ...................................................... 67

图 61：Makoplasty 膝关节部分置换手术示意图 ........................................... 69

图 62：Makoplasty 髋关节置换手术示意图 ................................................... 69

图 63：Navio? 手术系统 ................................................................................ 71

图 64：CASPAR 手术系统 .............................................................................. 71

图 65：游动摄像胶囊机器人 ............................................................................ 73

图 66： NaviCam? 遥控胶囊内镜机器人 .................................................... 73

图 67：NaviCam? 遥控胶囊内窥镜控制系统 .............................................. 74

篇四：软体机器人

创新助手报告

——主题分析报告

创新助手平台提供

北京万方软件股份有限公司

2014-06-27

报告目录

报告核心要素......................................................................................................... I

一、主题简介........................................................................................................ 1

二、主题相关科研产出总体分析........................................................................ 1

2.1 文献总体产出统计 ................................................................................ 1

2.2 学术关注趋势分析 ................................................................................ 2

三、主题相关科技论文产出分析........................................................................ 2

3.1 中文期刊论文 ........................................................................................ 2

3.1.1 近十年中文期刊论文分布列表 ................................................. 2

3.1.2 中文期刊论文增长趋势 ............................................................. 3

3.1.3 发文较多期刊 ............................................................................. 4

3.1.4 发文较多的机构 ......................................................................... 4

3.1.5 发文较多的人物 ......................................................................... 4

3.1.6 核心期刊分布数量对比 ............................................................. 4

3.1.7最近相关中文期刊论文 .............................................................. 6

3.1.8被引较多的相关期刊论文 .......................................................... 7

3.2 学位论文 ................................................................................................ 8

3.2.1 近十年学位论文年代分布列表 ................................................. 8

3.2.2 学位论文增长趋势 ..................................................................... 8

3.2.3 硕博学位论文数量对比 ............................................................. 9

3.2.4 发文较多的机构 ......................................................................... 9

3.2.5 发文较多的人物 ......................................................................... 9

3.2.6 最近相关学位论文 ..................................................................... 9

3.3 中文会议论文 ...................................................................................... 10

3.3.1 近十年中文会议论文年代分布列表 ....................................... 10

3.3.2 中文会议论文增长趋势 ........................................................... 10

3.3.3 中文会议论文主办单位分布 ................................................... 11

3.3.4 发文较多的机构 ....................................................................... 11

3.3.5发文较多的人物 ........................................................................ 11

3.3.6最近相关中文会议论文 ............................................................ 11

3.4 外文期刊论文 ...................................................................................... 11

3.4.1 近十年外文期刊论文年代分布列表 ....................................... 11

3.4.2 外文期刊论文增长趋势 ........................................................... 12

3.4.3 最近相关外文期刊论文 ........................................................... 12

3.5 外文会议论文....................................................................................... 12

3.5.1 近十年外文会议论文年代分布列表 ....................................... 12

3.5.2 外文会议论文增长趋势 ........................................................... 13

3.5.3 最近相关外文会议论文 ........................................................... 14

四、主题相关专利、科技成果及基金产出状况.............................................. 14

4.1 专利 ...................................................................................................... 14

4.1.1 近十年专利情况 ....................................................................... 14

4.1.2 专利类型分布 ........................................................................... 15

4.1.3 获得专利较多的机构 ............................................................... 15

4.1.4 专利较多的人物 ....................................................................... 15

4.1.5 最新专利 ................................................................................... 16

4.1.6 失效专利 ................................................................................... 16

4.2 科技成果 .............................................................................................. 17

4.2.1 近十年科技成果情况 ............................................................... 17

4.2.2 科技成果地区分布 ................................................................... 18

4.2.3 获得科技成果较多的机构 ....................................................... 18

4.2.4 获得科技成果较多的人物 ....................................................... 18

4.2.5 最新科技成果 ........................................................................... 19

4.3 基金 ...................................................................................................... 19

4.3.1 近十年基金情况 ....................................................................... 19

4.3.2基金类型分布 ............................................................................ 20

4.3.3 获得基金较多的机构 ............................................................... 20

4.3.4 获得基金支持较多的人物 ....................................................... 20

4.3.5 最新获得基金支持的期刊论文 ............................................... 21

五、主题相关国家法律法规及标准.................................................................. 22

5.1 国家法律法规 ...................................................................................... 22

5.2 中外标准 .............................................................................................. 22

六、提供主题相关产品及服务的机构.............................................................. 22

七、主题学科渗透性.......................................................................................... 22

八、主题共现词.................................................................................................. 22

九、主题研究领域创新实体.............................................................................. 25

9.1 相关专家(排名不分先后) .................................................................... 25

9.2 研究领域推荐机构 .............................................................................. 26

9.3 研究领域推荐人物 .............................................................................. 26

十、媒体相关报道.............................................................................................. 26

10.1 近十年媒体关注度 ............................................................................ 26

10.2 最新媒体报道 .................................................................................... 26

附录一 报告研究背景及目的............................................................................ 27

附录二 报告研究方法及原理............................................................................ 27

附录三 报告相关定义说明................................................................................ 28

1. 数据源 .................................................................................................... 28

2. 数据呈现方式 ........................................................................................ 28

3. 相关定义——报告中的术语解释 ......................................................... 28

4. 其他说明 ................................................................................................ 28

附录四 法律声明................................................................................................ 29

附录五 联系方式................................................................................................ 30

图表目录

图表1 文献总体产出统计表 .............................................................................. 1

图表2 文献总体产出饼图 .................................................................................. 1

图表3 学术关注趋势图 ...................................................................................... 2

图表4 近十年中文期刊论文分布列表 .............................................................. 2

图表5 近十年中文期刊论文增长趋势曲线图 .................................................. 3

图表6 发文较多期刊 .......................................................................................... 4

图表7 发表中文期刊论文较多的机构名称及数量 .......................................... 4

图表8 发表中文期刊论文较多的人物名称及数量 .......................................... 4

图表9 近十年学位论文年代分布列表 .............................................................. 8

图表10 近十年学位论文增长趋势曲线图 ........................................................ 8

图表11 硕博学位论文数量对比饼状图 ............................................................ 9

图表12 发表学位论文较多的机构名称和数量 ................................................ 9

图表13 发表学位论文较多的人物名称和数量 ................................................ 9

图表14 近十年中文会议论文年代分布列表 .................................................. 10

图表15 近十年中文会议论文增长趋势曲线图 .............................................. 10

图表16 中文会议论文主办单位分布图 .......................................................... 11

图表17 发表中文会议论文较多的机构名称和数量 ...................................... 11

图表18 发表中文会议论文较多的人物名称和数量 ...................................... 11

图表19 近十年外文期刊论文年代分布列表 .................................................. 11

图表20 近十年外文期刊论文增长趋势曲线 .................................................. 12

图表21 近十年外文会议论文年代分布列表 .................................................. 12

图表22 近十年外文会议论文增长趋势曲线图 .............................................. 13

图表23 近十年专利情况分布图 ...................................................................... 14

图表24 专利类型分布饼状图 .......................................................................... 15

图表25 获得专利较多的机构名称和数量 ...................................................... 15

图表26 获得专利较多的人物名称和数量 ...................................................... 15

图表27 近十年科技成果情况曲线图 .............................................................. 17

图表28 科技成果地区分布图 .......................................................................... 18

图表29 获得科技成果较多的机构名称和数量 .............................................. 18

图表30 获得科技成果较多的人物名称和数量 .............................................. 18

图表31 近十年基金情况统计图 ...................................................................... 19

图表32基金类型分布图 ................................................................................... 20

图表33 主题学科渗透性 .................................................................................. 22

图表34 主题共现词词频 .................................................................................. 22

篇五：科学英语：软体机器人

Traditional robots are made of components1 and rigid2 materials like you might see on an automotive assembly line - metal and hydraulic3 parts, harshly rigid, and extremely strong. But away from the assembly line, for robots to harmoniously4 assist humans in close-range tasks scientists are designing new classes of soft-bodied robots. Yet one of the challenges is integrating soft materials with requisite5 rigid components that power and control the robot's body. At the interface6 of these materials, stresses concentrate and structural7 integrity can be compromised, which often results in mechanical failure. But now, by understanding how organisms solve this problem by self-assembling their bodies in a way that produces a gradual transitioning from hard to soft parts, a team of Wyss Institute researchers and their collaborators have been able to use a novel three-dimensional printing strategy to construct entire robots in a single build that incorporate this biodesign principle. The strategy permits construction of highly complex and robust8 structures that can't be achieved using conventional nuts and bolts manufacturing. A proof-of-concept

prototype- a soft-bodied autonomous9 jumping robot reported in the July 10 issue of Science - was 3D printed layer upon layer to ease the transition from its rigid core components to a soft outer exterior10 using a series of nine sequential material gradients.

"We leveraged11 additive12 manufacturing to holistically13 create, in one uninterrupted 3D printing session, a single body fabricated with nine sequential layers of material, increasing in stiffness from rigid to soft towards the outer body," said the study's co-senior author Robert Wood, Ph.D, who is a Core Faculty14 member and co-leader of the Bioinspired Robotics Platform at the Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering at Harvard University, the Charles River Professor of Engineering and Applied15 Sciences at the Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), and Founder16 of the Harvard Microrobotics Lab. "By employing a gradient material strategy, we have greatly reduced stress concentrations typically found at the interfaces17 of soft and rigid components which has resulted in an extremely durable18 robot."

重点单词解析：

1 components

（机器、设备等的）构成要素，零件，成分； 成分( component的名词复数 )； [物理化学]组分； [数学]分量； （混合物的）组成部分

参考例句：

the components of a machine 机器部件

Our chemistry teacher often reduces a compound to its components in lab. 在实验室中化学老师常把化合物分解为各种成分。

2 rigid

adj.严格的，死板的；刚硬的，僵硬的

参考例句：

She became as rigid as adamant.她变得如顽石般的固执。

The examination was so rigid that nearly all aspirants were ruled out.考试很严，几乎所有的考生都被淘汰了。

3 hydraulic

adj.水力的；水压的，液压的；水力学的

参考例句：

The boat has no fewer than five hydraulic pumps.这艘船配有不少于5个液压泵。

A group of apprentics were operating the hydraulic press.一群学徒正在开动水压机。 4 harmoniously

和谐地，调和地

参考例句：

The president and Stevenson had worked harmoniously over the last eighteen months. 在过去一年半里，总统和史蒂文森一起工作是融洽的。

China and India cannot really deal with each other harmoniously. 中国和印度这两只猛兽不可能真心实意地和谐相处。

5 requisite

adj.需要的，必不可少的；n.必需品

参考例句：

He hasn't got the requisite qualifications for the job.他不具备这工作所需的资格。 Food and air are requisite for life.食物和空气是生命的必需品。

6 interface

n.接合部位，分界面；v.(使)互相联系

参考例句：

My computer has a network interface,which allows me to get to other computers.我的计算机有网络接口可以与其它计算机连在一起。

This program has perspicuous interface and extensive application. 该程序界面明了，适用范围广。

7 structural

adj.构造的，组织的，建筑（用）的

参考例句：

The storm caused no structural damage.风暴没有造成建筑结构方面的破坏。

The North American continent is made up of three great structural entities.北美大陆是由三个构造单元组成的。

8 robust

adj.强壮的，强健的，粗野的，需要体力的，浓的

参考例句：

She is too tall and robust.她个子太高，身体太壮。

China wants to keep growth robust to reduce poverty and avoid job losses,AP

commented.美联社评论道，中国希望保持经济强势增长，以减少贫困和失业状况。 9 autonomous

adj.自治的；独立的

参考例句：

They proudly declared themselves part of a new autonomous province.他们自豪地宣布成为新自治省的一部分。

This is a matter that comes within the jurisdiction of the autonomous region.这件事是属于自治区权限以内的事务。

10 exterior

adj.外部的，外在的；表面的

参考例句：

The seed has a hard exterior covering.这种子外壳很硬。

We are painting the exterior wall of the house.我们正在给房子的外墙涂漆。

11 leveraged

促使…改变( leverage的过去式和过去分词 )； [美国英语]杠杆式投机，（使）举债经营，（使）利用贷款进行投机

参考例句：

Chrysler has traditionally been a highly leveraged company. 克莱斯勒一向是一家周转十分灵活的公司。

Leveraged recaps have become popular for a number of reasons. 杠杆资本重组的大行其道有好几个原因。

12 additive

adj.附加的；n.添加剂

参考例句：

Colour is often an additive in foods.颜料经常是各种食物中的添加物。

Strict safety tests are carried out on food additives.对食品添加剂进行了严格的安全检测。

13 holistically

adv.holistic（整体的，全盘的）的副词形式

参考例句：

Menu items and dialogs, when they are translated, to be considered holistically. 在翻译菜单项和对话框时，需要全盘考虑，确保翻译的界面保持整体的一致性很重要。 来自互联网

If we examine this entity holistically, we can discover how incredible it really is. 如果我们整体检查这实体，我们可以发现它真的是多么让人难以置信。 来自互联网 14 faculty

n.才能；学院，系；(学院或系的)全体教学人员

参考例句：

He has a great faculty for learning foreign languages.他有学习外语的天赋。

He has the faculty of saying the right thing at the right time.他有在恰当的时候说恰当的话的才智。

15 applied

adj.应用的；v.应用，适用

参考例句：

She plans to take a course in applied linguistics.她打算学习应用语言学课程。 This cream is best applied to the face at night.这种乳霜最好晚上擦脸用。

16 Founder

n.创始者，缔造者

参考例句：

He was extolled as the founder of their Florentine school.他被称颂为佛罗伦萨画派的鼻祖。

According to the old tradition,Romulus was the founder of Rome.按照古老的传说，罗穆卢斯是古罗马的建国者。

17 interfaces

界面( interface的名词复数 )； 接口（连接两装置的电路，可使数据从一种代码转换成另一种代码）； 交界； 联系

参考例句：

If the class needs to be reprogrammed, new interfaces are created. 如果class需要重新程序设计，新的interfaces创建。

Interfaces solve this problem of evolving code. Interfaces解决了代码升级的问题。 18 durable

adj.持久的，耐久的

参考例句：

This raincoat is made of very durable material.这件雨衣是用非常耐用的料子做的。

They frequently require more major durable purchases.他们经常需要购买耐用消费品。

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