醫(yī)療機(jī)器人是機(jī)器人行業(yè)中新興的熱門賽道，去年全球數(shù)家醫(yī)療機(jī)器人公司獲得億元融資，而根據(jù)海外數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)GlobalData預(yù)測，2020年醫(yī)療機(jī)器人市場價(jià)值47億美元，預(yù)計(jì)2020年——2030年復(fù)合年增長率將超過11%，以此推斷，2030年全球醫(yī)療機(jī)器人產(chǎn)值或?qū)⒊^120億美元。
醫(yī)療機(jī)器人的種類較多，目前市面主流的產(chǎn)品是幫助執(zhí)行微創(chuàng)手術(shù)的手術(shù)機(jī)器人和幫助康復(fù)的外骨骼機(jī)器人，一臺普通的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)可能需要數(shù)百萬美元。手術(shù)機(jī)器人需要極高精度，一個(gè)不起眼的零部件起到了較大的作用，他就是軸承。
軸承承擔(dān)著支持和導(dǎo)向機(jī)器人各個(gè)關(guān)鍵部件的重要任務(wù)，例如支持機(jī)械臂的旋轉(zhuǎn)和移動，使機(jī)器人能夠準(zhǔn)確地執(zhí)行手術(shù)操作；同時(shí)在機(jī)器人的運(yùn)動過程中，軸承可以有效地減少機(jī)械部件之間的摩擦和磨損，通過提供光滑的運(yùn)動表面，軸承有助于減少能量損失。
現(xiàn)如今，大多數(shù)手術(shù)機(jī)器人采用鋼軸承，主要材質(zhì)是馬氏體不銹鋼等高純度金屬，使用傳統(tǒng)金屬加工方法制成。鋼軸承的強(qiáng)度較高，能夠承受高壓力和高負(fù)載，同時(shí)成本相對較低廉，但對于醫(yī)療環(huán)境中嚴(yán)格的衛(wèi)生要求可能存在不足，容易受到顆粒污染。
最新研究發(fā)現(xiàn)，由氧化鋯 (ZrO2) 或其他特殊陶瓷化合物制成的軸承更適用于醫(yī)療機(jī)器人。陶瓷軸承更能抵抗設(shè)備在滅菌過程中需要承受刺激性化學(xué)物質(zhì)，在這種環(huán)境下的鋼軸承容易受到腐蝕，使用壽命不及更耐磨的陶瓷軸承。
全陶瓷軸承比鋼更硬，具有優(yōu)異的耐腐蝕性和耐熱性、更高的尺寸穩(wěn)定性和更低的密度，但性能的提升是有代價(jià)的，陶瓷軸承比鋼軸承貴許多。
以磁共振成像 (MRI) 為例，該技術(shù)利用強(qiáng)磁場生成任何活體物體的二維或三維圖像。由于其磁性，標(biāo)準(zhǔn)鋼軸承不能在這些掃描儀中使用，因此陶瓷軸承是最佳選擇。當(dāng)塑料球軸承與聚合物、玻璃或陶瓷球配合時(shí)，也是完全無磁性的。它們非常適合用于不會出現(xiàn)任何磁畸變的MRI設(shè)備或傳感器。
醫(yī)院希望確保這些機(jī)器在沒有高維護(hù)零件的情況下有效運(yùn)行，因此優(yōu)質(zhì)陶瓷軸承在這些情況下至關(guān)重要。全陶瓷軸承不需要潤滑劑即可運(yùn)行，而鋼替代品可能需要日常維護(hù)來重新潤滑零件。
據(jù)IOM3（材料、礦物和采礦研究所）介紹，由ZrO2 制成的陶瓷軸承非常堅(jiān)韌，具有與鉻鋼和440不銹鋼類似的膨脹特性，但重量卻輕了30%。
但為了提高性能而花更大成本制造陶瓷軸承，是一個(gè)符合經(jīng)濟(jì)效益的做法嗎？
陶瓷軸承具有抗污染、耐化學(xué)物質(zhì)、無需潤滑等優(yōu)點(diǎn)，在需要高衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)療環(huán)境如手術(shù)室中，陶瓷軸承不會受到顆粒污染的影響，少手術(shù)機(jī)器人因污染而引起的故障風(fēng)險(xiǎn)，這些特性能夠減少維護(hù)和更換軸承的頻率，降低維護(hù)成本以及停機(jī)的沉默成本。故此，若手術(shù)機(jī)器人的使用頻率較高，那么選擇陶瓷軸承可能更為經(jīng)濟(jì)。
隨著手術(shù)機(jī)器人市場的競爭日益激烈和技術(shù)的不斷發(fā)展，陶瓷軸承的制造成本可能會逐漸降低，從而使其更具有競爭力。此外，隨著對醫(yī)療機(jī)器人性能和可靠性要求的提高，更多的手術(shù)機(jī)器人制造商可能會選擇使用陶瓷軸承，以提升產(chǎn)品的市場競爭力。
盡管陶瓷軸承具有更高的造價(jià)，但在特定的市場環(huán)境下，該材料仍然具備使用經(jīng)濟(jì)效益性，特別是在追求高性能、高穩(wěn)定性和低維護(hù)成本的醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，機(jī)器人制造商可以根據(jù)自家產(chǎn)品市場需求，合理布局其不同的產(chǎn)品矩陣。
來源：OFweek機(jī)器人網(wǎng)
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