机器人的分类
国际机器人组织对机器人的定义，是自动执行工作的机器装置，必须拥有两轴或以上的自由度，才能叫做机器人。
机器人组织对机器人有非常明确的分类方法，将机器人分为了两类，一类是工业机器人，一类是服务机器人。
工业机器人，顾名思义，用在工业场景的机器人，其他所有的IFR机器人都归到服务机器人的下面。
它的定义是，执行对人或设备有用的任务的机器人，当然这个任务是除了工业任务以外的其他任务。
往下细分，服务机器人还可分为个人服务机器人和专业服务机器人。
今天所讲的医疗机器人就属于专业服务机器人中的一项子分类。
个人服务机器人，是用于普通人的日常生活中。它跟专业服务机器人的区别，一个是用于商业场景，而个人服务机器人是用在个人等家庭场景中。另一个是操作人员的区别，个人服务机器人可操作性难度低，普通大众都可以操作，专业服务机器人则不一样，需要受过培训的专业人员操作。
医疗机器人则更明显，在医疗场景中更限制。医疗行业的机器人对操作者的要求更高，不仅是医生，还需要是受过专门的机器人操作培训的人员。
对医疗机器人的分类，可以分为4个大方向：手术机器人、辅助机器人、康复机器人、服务机器人。
医疗机器人的发展
说到医疗机器人，就要追溯一下它的由来，为什么需要在医疗场景中研发机器人取代人？
在医疗领域，这是受供需双方的双重驱动，从需求方来讲的话，目前全球老龄化现象非常严重，老人增多导致医疗需求供不应求，医疗机器人是提升医疗效率、环节供需不平衡的有效途径之一。
这里指的不只是做手术的资源，还有老人非常需要的康复资源，在医疗资源中占比也是非常大的。
如果将康复的过程，从医生端转变为机器人，那么可以达到解决大量供需不平衡的问题。
另一个需求的增长，是对高质量医疗需求的增长。这个很直观的原因，是生活水平的提高、人均可支配收入的提高及人群对健康的追求，受众对高质量医疗需求也大大提升。
医疗机器人可以提供更好的医疗效果，就可以满足人们对高质量医疗的需求。
从供给端方面来看，机器人行业发展的几十年，它的技术革新更新换代了好几代，从最原始的工业自动化，到逐渐的智能化，到医疗、生活、服务、军事等各个场景落地，供给需要慢慢增多。
以我国为例，近几年的医疗机器人甚至整个机器人行业的发展都是非常快的，可以看一下医疗机器人相关专利数量，在2018年、2019年有非常显著的提高。
不仅是从机器人发展角度，AI、5G等技术的快速发展，也为医疗机器人企业提供了新的发展思路。
举个例子，比如说做远程医疗，北京有非常好的医疗条件，想给边远的山区做医疗，受限于目前的通讯技术，很难实现实时医疗，更难实现实时手术的过程，但随着5G技术的发展，对跨大洋、跨国跨地区的操作手术技术基础就达到了，可能很快就可以看到中国的医生给非洲的人做手术。
AI也是一样，原来没有互联网大数据的支持，是很难分析很多的医学图像，从而做出精确的诊断的。随着AI诊断技术和大数据的发展，可以将很大量的数据传给专业的医疗团队，或者让电脑做出辅助分析，从而达到更好的诊断和疗效。
医疗机器人四大类
医疗机器人基本上可以分为四大类：手术机器人、辅助机器人、康复机器人、服务机器人。
手术机器人，一般是通过影像引导或者是微创的方法，来取代医生完成这个手术。一般机器人辅助的手术，是以操控为主，最有意义的代表就是达芬奇设备。医生操作主控端，从机就是从病人的一端去做手术。它的特点也是非常鲜明的，因为机器人操作非常精细，所以手术的精度是非常高的，患者的伤口可以保证非常小，出血少，用时短，术后恢复也是非常快的。
康复机器人，主要解决在中风或术后康复中繁冗的工作量的问题，可以取代康复治疗师或者医生，辅助患者进行下肢的行走或者是上肢的运动。通过运动，达到手脑协调或手眼协调，进而促进神经系统的功能重组、代谢和再生，可以环节肌肉萎缩和关节萎缩，最重要的还是解放了康复师，优化了医护资源。
辅助机器人，跟前两者不太一样，对人治疗效果没有很直接的作用，是处理感官信息后基于用户反馈操作的设备，比如说影像呈象设备，或者是为老年群体提供相关的医护需求。
服务机器人，也就是医疗场景的服务机器人。最近与此最相关的就是消毒和杀菌机器人，可以自动在医院等公共场所进行消毒喷雾或者紫外线的消毒杀菌、自动导航等。
另一类的服务机器人，医院也很普及，即送药机器人。一般的大医院都有智能送药系统，病人刷码在药房，就可以自动读取病人的药物信息，为你自动配好药，递到窗口。还有自动配药系统，可以将药品直接送到病房里面，通过自动化设备，不管是人式的还是轨道式的，大大节约了医生和护士的资源，提高了运输的工作效率。
从医疗机器人的工程技术产业链来看，医疗机器人与大部分机器人一样，对上游零部件的需求主要是如伺服电机、减速器、传感器、控制器、系统集成等做机器人本体所需要的零部件。
通过这些零部件，到达中游，就是整机制造的过程，做出自己想要制作的手术机器人、康复机器人、辅助机器人、服务机器人等等。
直至到达下游，针对应用领域做应用开发和落地，如手术、康复、护理、送药、消毒等等应用场景。
技术研究方向五大类
除了工程方面的工程技术产业链，还有医疗机器人技术研究方向，主要可以分成五大类：认知、感知、系统、交互、结构。
认知，是允许机器人和医生一起工作，并且可以预测医生的行为，这是给机器人提供智慧的技术领域。随着医疗机器人的发展，AI与大数据对诊断和疗效的贡献，对认知的要求是越来越高的。
感知，主要体现在传感器上面。机器人有很强的认知能力的前提，是它需要有很好的感觉，从而体现在传感器上面，用到的是成像的原理。成像精度越来越高，不仅是有高精度的可见光摄像头，或者深度摄像头，去提供腹腔内的影像，同时可以结合实时的CT、实时的MRI等系统，都可以给手术机器人提供高精度的视觉反溃
机器人作为软硬件综合体，是需要一个系统去支持以上提到的所有功能的，这个系统和模型的构建，就是这个机器人的记录平台，可以使不同的机器人之间一起沟通，或者机器人与CT、MRI这种成像系统之间一起沟通，人和人如护士和病人之间进行沟通。
还有一个比较重要的是交互的界面，不仅是体现在手术机器人上面，尤其是医疗服务机器人上面。它必须对使用的病人很友好，也必须对医生和护士也很友好，让医疗团队和患者之间的沟通能够更加自然。
还有很多医疗机器人，对机械结构的设计的精确度要求很高，比如提到的微型结构的小机器人，可以深入到人体的血管内，进行一些微操作，现在还有一些临床应用的机器人，比如说食道和肠道的胶囊机器人，对机械结构的精密度很高。
医疗机器人应用
我们说到医疗机器人，可以举一些世界上比较著名的医疗机器人的例子， 分别在不同的应用领域。
手术机器人，最有名的代表，是美国Intuitive Surgical 代表产品达芬奇外科手术系统；当然，还有世界上前5大公司Medtronic，是一家传统的医疗器械公司，随着科技的发展，也通过收购，进入了医疗机器人的领域；美国TransEnterix是达芬奇的主要竞争对手，它的主要机器人是腹腔镜机器人，是做腹腔手术。
配药机器人，德国和美国也有多种机器人，主要是以自主移动输送、药房自动化领域机器人技术为主。
医院消杀机器人、远程医疗机器人，除了外国的几家公司，我们在国内见到的也非常非常多，
国内对疫情也是非常重视的，所以有很多的公共场所都在使用消杀机器人。
陪伴机器人，大家可能感觉这并不是很像机器人，其实陪伴机器人并不只是陪伴有运动障碍的机器人，还有一类是陪伴精神或者智力有障碍的机器人，比如说有智力障碍的儿童，是需要长时间的陪伴，才能让他们尽可能地康复，我们其实很难做到一对一的医患关系，所以无法做到每一个自闭儿童都有一对一的医生进行指导康复，陪伴机器人地重要性在这里就非常明显了。
康复机器人，分为上肢康复和下肢康复，有很多公司在做比如说外骨骼、机器人手臂，这些都是康复机器人的代表。
说到手术机器人，往前一步讲，应该叫做计算机辅助手术技术，手术机器人应该是计算机辅助手术技术中的一个操作环节。
整个计算机辅助手术技术，从术前、术中、术后总共有三个大的环节，我们提到的手术机器人只是术中环节的一个主要设备。
术前的话，我们一般都有一个术前规划，用成像系统去成像，然后这里面可以是医生进行规划，或者是人工智能进行规划，然后术中是通过手术机器人进行实际的手术操作，术后需要检查手术的结果，它的结果是不是好，是不是达到了疗效，还需要有术后的成像，计算机辅助手术验证的过程。
微创手术是手术发展的主流方向。不管是机器人，还是医生的人工的手术，微创手术有一些比较好的特点，就是它的接口非常小，只需要几个小洞就可以了。术后的愈合时间很短，切口小，那么感染就会很少，康复也会很快，而且疼痛也会远小于开膛的手术。
但是，因为切口很小，也带来了一些困难，比如说手眼协调很困难，医生很难直观地看到腹腔内地场景，手臂移动也很困难，自由度也很少，因为只是通过一个小孔升到肚子里面。
因此，机器人可以通过这种智能化地设备去解决这些问题。
有很多机器人企业在做这方面地研究，比如说美国的Medtronic收购以色列医疗设备公司Mazor Robotics，设计了一套可视化的机器人自动跟踪的系统，适用于做脊柱手术的；
上方提到TransEnterix，也基本是聚焦做腹腔镜机器人，通过腹腔的一个小孔，将机械臂伸到腹腔体内，通过视觉操作终端来进行手术。
Mad Tech的Rosa机器人是做脑部和脊柱手术的，也是由外部辅助成像，然后进行手术规划、引导工作。
Medrobotics的Flex机器人是比较特殊的，是做咽喉手术的仪器。
观察Flex手术工作的原理，是一个非常有意思的机器人，我们一般称它为柔性机器人。它是机械手的一种，而且是多层套管式的，是通过口腔做口腔镜、咽喉镜。因为不希望有创伤，需要利用人体自然的通道，去诊断或者手术治疗，这对机器人控制的柔性、弯曲、转弯有一个比较高的要求。整个的主体就像蛇一样，通过人体，深入到口腔内部。
这个仪器的导管头部是一个可视的镜头，通过主控台，可以控制头部的弯曲、旋转，从而达到想要的路径。不管是前进还是后退，后面的导管都是可以保持原来的曲线，这样不会造成对其他人体组织的破坏，这也是比较流行的利用自然通道深入体内的机器人，它的优势就是不需要开膛。
我们国内也有很多的机器人公司，在机器人方面有很深入的研究，虽说起步晚，但是大家的速度还是很快的。
其中最著名的是北航的天玑骨科手术机器人，也得到了我国的注册许可，是在国内第一个上市的机器人公司，也是做得非常好的
就国内来说，主要的技术企业是北航、哈工大、天津大学，这几家学校所做的医疗机器人的领域是非常好的，比如北航的天玑顾客手术机器人、天津大学的“妙手S”微创外科手术机器人等
达芬奇机器人
达芬奇机器人主要有三部分组成：床旁机械臂、医生控制台、可视化系统。
医生控制台不仅有手柄，还有脚踏板，可以不停地切换功能，医生可以利用手柄去控制任何一个机械臂或者是腹腔镜，都是可以通过脚踏板来切换；
床旁机械臂，即机器人的主体；还有一套可视化的系统，可以将体内的视频图像传到医生控制台里。最新的控制台做了新的3D立体视觉，可以直观地解决医生不能直观看到体内的问题。
达芬奇的配置过程是非常简单的，整个从控端是可以推动的，将其推至病人床边，就可以进行很好的设置，它的使用设置非常简单，这也是医生非常喜欢他的一个原因
医生控制台有两个机械的控制手柄，控制手柄是与从机端的场景一一对应的。主机械臂通过腹腔口深入体内，不管是夹子还是手术刀，深入体内的医疗器械头可以通过主控端的控制非常灵活地运动，这整个的手术器械是非常精密的，而且都是现驱的，精度非常高。
主控端和从控端的动作非常协调统一、直观，解决了一个人手眼协调的问题。
达芬奇机器人的医疗器械是可以快速更换的，总共四个机械臂，三个是医疗器械，一个机械臂是腹腔镜，提供视觉系统。
最著名的一个实验，就是利用达芬奇机器人在细口瓶里面把葡萄皮全部剥开了，缝合后基本上对葡萄的整体和葡萄肉没有任何损伤，整个的过程证明了这个系统运动控制的精度和运动控制的响应速度都是非常较高的。
不过达芬奇目前唯一的劣势，其他的机器人也有这种情况，是没有力反溃医生虽然有3D视觉，但是感觉不到体内机械手是不是碰到了不该碰的东西，受力情况，这是接下来机器人发展的大的方向。
截至2019年，全球达芬奇机器人安装量已达5582台，累计参与手术达到720万台。所以说，达芬奇机器人是目前世界上应用最广泛、最成功的医疗机器人。
达芬奇目前涉及几个技术是非常领先的：振动消除和动作定标，可以直接过滤操作时的手部颤动，灵巧的机械手腕以及可以放大缩小的三维成像系统。
达芬奇从1996年推出，应用非常广泛，拥有4000项专利，它的专利保护做得也非常好，使得它的推广是非常顺利的。
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