（1）全球手术机器人行业发展情况：全球骨科手术机器人研发与产业化进程发源于上世纪90年代，经过数十年的发展，目前实现产业化的骨科手术机器人公司集中在美国、以色列、法国和中国。国外布局骨科手术机器人的公司主要有强生(Johnson & Johnson)、史赛克(Stryker Corporation）、捷迈邦美（Zimmer Biomet）、美敦力（Medtronic）、施乐辉（Smith & Nephew）等。天智航是国内骨科手术机器人的领军企业，其核心产品天玑骨科手术机器人已经进入100余家临床机构，完成超过2万例骨科机器人手术，占据了国内主要市场份额。其余市场主要被史赛克、美敦力等国际厂商产品占据。近年来，国内涌现出多家骨科手术机器人研发公司，主要产品主要涉及脊柱外科、关节外科领域。

根据中金企信研究资料，全球手术机器人市场规模由2015年的30亿美元增长至2020年的83.21亿美元，年复合增长率达22.6%。预计2022年全球手术机器人市场规模达155.74亿美元。

2016-2022年全球手术机器人市场规模现状及预测

数据统计：中金企信国际咨询

（2）行业技术水平分析：手术机器人属于高端医疗器械，核心技术研发、获取难度大，研发周期长，对设备的性能、技术参数、安全性要求高。手术机器人行业属于技术密集型行业，机器人技术、计算机网络控制技术、数字图像处理技术、虚拟现实技术和医用外科技术的结合对于手术机器人产业十分重要，同时要注重与人机工程学、机械设计、软件控制、动力学等多学科技术交叉，所以行业的核心技术需要“产、学、研、医”的深度结合，需要经过长时间的技术积累和持续投入，初创科技公司的技术追赶难度很大。其优势技术为：

1、骨科手术机器人构型技术：骨科手术机器人是一种专业性极高的设备，主要原因在于应用的手术环境具有特殊性，体现在四个方面：第一，人机环境复杂，包括患者、手术医生及其助手、护士、操作员等相关人员，手术床、影像设备、患者生命体征维持设备、手术其他配套工具设备等。这些人员和设备必须与手术机器人系统间都存在电气、机械、或人机交互的接口，合理设计人机接口是手术机器人构型的基本要求。第二，工作区域主要限制在手术室内，手术室可利用的面积、高度都受限制。手术相关的人员、设备和器械都必须布置在有限的空间内，并且要兼顾到手术环境的无菌环境要求。

手术机器人的体积、形状、活动空间范围需严格设计，手术机器人需要的执行机构、控制计算机、位置传感器、力学传感器、手术工具等需要高度集成设计。第三，机器人活动空间与医生手术操作空间不可避免存在干涉。因此，如何通过构型设计，合理避让医生手术工作空间，是手术机器人构型的难点。第四，手术机器人构型还关系到手术安全控制、手术流程简洁要求等方面。

2、骨科手术机器人高精度在线标定技术：骨科手术机器人实现手术工具定位的前提是让机器人知道手术路径的空间位置，这一过程称为机器人标定，即计算机器人工作空间和患者空间的映射关系。为保证手术安全、准确，骨科手术机器人标定的误差要求在0.5毫米以内。高精度的机器人标定涉及标定器结构、空间定位算法设计，需要克服患者术中移动、机械加工误差、传感器精度漂移等问题。

3、多模态医学影像融合与处理技术：骨科手术机器人需要借助不同来源、不同类型的医学影像（多模态医学影像）用于手术规划和引导医生进行手术操作。这些图像包括手术之前获取的CT、磁共振等三维图像、手术当中现场获取的透视二维X光图像及CT图像等。这些多模态影像反应了患者手术部位的不同的结构与功能信息，这些信息均有利于医生更好的进行手术计划与手术机器人控制，以达到手术治疗效果。国内优势企业将来自同一患者的术前和术中影像以像素级的精度融合在同一个空间坐标系下，通过一系列多模态医学影像预处理与融合算法，并且计划将这些算法体现在手术机器人的主控软件当中，供医生在手术之前进行完善的术前计划，在手术当中将术前计划与现场获取的患者位姿信息进行高精度的融合，以指导手术机器人完成手术操作。

4、结合人工智能算法的医学图像处理与手术规划自动形成特征计算机自动识别技术：采用基于先验几何结构的特征识别技术，通过传统医学影像处理当中的模板搜索、特征提取、阈值判断等算法，实现X线和CT图像中的标记点、套筒等图像的自动识别，误差小于1个像素，超越人眼观察的极限。一方面减少人为操作，加快手术流程，另一方面提高准确性，减少操作错误。

通过人工智能算法的应用，在充分理解顶尖医生在手术规划关键步骤中的思考要点的基础上，形成标准化、可普及的手术规划建议方案，帮助手术机器人技术在临床应用当中快速产业化落地。在小样本的验证中成功率满足临床需求。

5、主被动融合光学跟踪技术：骨科手术机器人当中包含光学跟踪子系统，该子系统目前仍然采用被动光学跟踪技术，该技术相对成熟，精度稳定可控，但是该种被动光学跟踪器受跟踪器尺寸限制精度难以继续提升，并且跟踪器与光学跟踪相机之间无法进行主动通讯。公司研发的主动光学跟踪技术采用“跟踪器主动发射-光学跟踪相机受控拾取”的方案，精度高、跟踪器小型化、耐久性和可靠性得到提升、可以进行双向通讯等性能优势。

6、光学跟踪器制造工艺与测量技术：骨科手术机器人产品当中包含多种不同型号、不同应用场景的光学跟踪器。光学跟踪器对加工精度、装配精度、耐消毒性与测量都具有独特的高要求。由于公司产品当中的光学跟踪器采用了业界特殊的宝石型被动反光球，没有成熟的制造工艺和测量技术可以借鉴。目前，国内优势企业自主发明了一整套包含光学跟踪器的成型、测量和质量控制等内容的技术。

7、术中影像自动同步与注册技术：骨科手术机器人在临床应用当中需要配合术中成像设备共同使用，目前主要是配合移动X光成像设备C型臂。C型臂包括普通透视和电控三维成像两种类型，国内大型公司目前已经与国际厂家进行了持续的战略技术合作，并自主开发术中影像自动同步与注册技术，实现了现场的快速图像获取与图像标定能力。相关技术已在“天玑2.0”实现，有效提高产品易用性。

8、多自由度机械臂运动安全控制技术：“天玑”骨科手术机器人采用了6自由度的机械臂作为核心部件，相比前代技术自由度大幅度提升，可以实现手术当中覆盖全身不同部位不同角度的机器人手术操作要求。但是由于自由度提升和活动范围增大，也带来了相应的运动安全问题。为此，公司开发了基于力反馈的机械臂运动安全与控制技术，对机械臂的运动全程进行解算、模拟与监控，保障机械臂本体及末端手术工具始终运动在安全区域。

9、末端手术工具模块化设计技术：在骨科手术中，不同术式对手术机器人有不同的要求，包括需要不同类型的图像（X线、CT、MRI），不同的标定装置和手术工具。骨科手术机器人采用模块化设计技术，通过模块的组合满足不同术式的需求，实现一机多用，目前可以开展的术式已达十多种，且仍在持续的扩展。

（10）高重复定位精度机器人工具现场装卸技术：骨科手术机器人为通用骨科手术平台，覆盖多种类型适应证与全身不同手术部位，为适应不同的手术要求，公司研发、注册并生产一系列专用工具配合手术机器人共同使用，根据手术现场需要为机械手臂装配专用手术工具，为保障每一次现场的装配都能确保综合手术精度，通过设计专门的装卸结构与相应的高精度（微米级）加工工艺与质量保障技术。

（11）骨科手术机器人批量生产精度保障与控制技术：骨科手术机器人是一种新型医用设备，产品精度性能合格并确保临床应用顺利进行是产品持续发展的关键。根据骨科手术的临床需求和机器人产品特点，国内企业设计出了一套骨科手术机器人性能指标和检测方法，并开发出了相应的检测装置，该方法已被手术机器人行业标准引用。为了确保每一套手术机器人在交付后精度有保障，发生精度偏差时能够自检并提示，在检测装置与检测方法以及生产体系当中都内嵌了坚固的支撑环境，保障了目前装机医院手术的安全有效。

（12）现场沉浸式的人机交互技术：骨科手术机器人本质上是协助医生更好完成手术的工具，在远期实现标准术式的自动化操作能力之前，离不开医生在手术当中的密切协同。通过打造围绕医生的“手术操作舱”，将手术所需关键信息，机器人动态信息，患者信息提取后直观提供给手术医生，同时让手术医生能够“足不离操作位，眼不离手术区，手可以直接控制进程”就成为关键技术。在“天玑®2.0”骨科机器人中已经体现了这种沉浸式人机交互环境的关键要素。

（13）自平衡机器人稳定支撑技术：骨科手术机器人在精度控制上居于国际先进水平，这需要一系列要素的保障。其中，为保障手术过程当中机械臂子系统处于高度平衡与稳定的状态并且方便移动，国内企业专门研发了自平衡机器人稳定支撑技术模块。该模块安装于机械臂子系统底座，平时处于收纳状态，在骨科机器人手术当中可以稳定支撑整个机械臂子系统，保障手术亚毫米级定位精度。

中金企信国际咨询公布的《2022-2028年中国手术机器人行业市场深度调查及投资战略规划评估预测报告》

（3）市场运行态势分析：从手术机器人产品发展趋势来看，5G通讯、3D打印、智能材料、医疗大数据、人工智能、虚拟/增强现实等新技术将不断整合进手术机器人的技术体系中。手术机器人将越来越智能化，与医生、患者的交互水平越来越高。

从手术机器人应用趋势来看，手术机器人能够胜任的适用证范围越来越广，并将全面融入医疗业务全部场景。智能化、个性化、远程化的手术方式将伴随着手术机器人产品的不断迭代进步而成为越来越主流的方式。手术流程也将逐步围绕手术机器人重塑，手术机器人将逐步成为手术全流程的核心要素。

从行业参与者来看，将会有大量新公司加入到手术机器人行业，创新型公司会不断涌现，手术机器人行业将逐步形成有诸多产品线的行业巨头和专注于某个专用型手术机器人产品的细分领域龙头并存。

从市场发展趋势来看，将会有越来越多的医生、患者认知并最终认可手术机器人手术，行业整体市场空间快速扩大，客户群体也将由一、二线城市优势医院向区域医疗中心下沉。