智能服务机器人产业链深度报告：康复医疗领域机器人革命下一个阵地（28页）华泰证券.pdf

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1、 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准1 1 证券研究报告证券研究报告 行业研究/深度研究 2016年08月21日 机械设备 增持（维持）通用机械 增持（维持）章诚 执业证书编号：S0570515020001 研究员 021-28972071 肖群稀 执业证书编号：S0570512070051 研究员 0755-82492802 金榜 021-28972092 联系人 王宗超 010-63211166 联系人 1通用机械/机械设备:军工新材料产业化加快,关注特种陶瓷材料2016.08 2通用机械/机械设备:聚焦国家战略高端制造，产业拐点临近2016.08 3通用机械/机械设备:内外

2、因素齐助力，植保无人机起飞在即2016.08 资料来源：Wind,华泰证券研究所 康复医疗领域，机器人革命下一个阵地康复医疗领域，机器人革命下一个阵地 智能服务机器人产业链深度报告 康复机器人属于医疗机器人领域的分支，产品系列及应用领域日益广阔康复机器人属于医疗机器人领域的分支，产品系列及应用领域日益广阔 康复机器作为机器人技术与医工技术结合的产物，目标是实现替代/辅助康复治疗师，简化传统一对一的繁重的治疗过程，帮助病患重塑中枢神经系统。目前康复机构配备主要是功能较多、自动化程度较高的、多自由度的牵引式/悬挂式康复机器人，但近年来在此基础上技术升级的穿戴式康复机器人即外骨骼机器人异军崛起。机器

3、人在康复及疗养领域上有着巨大的潜力，这类系统不仅能够对行动障碍进行治疗（如由中风、创伤性脑损伤及其它损伤引起的行动障碍），也能够作为社会与行为障碍的干预与治疗工具，包括自闭症类群、多动症等，未来还将朝着促进原居安老、推迟老年痴呆症的发生，通过陪护缓解老年人孤独的方向上进一步发展。全球康复机器人市场呈高速增长态势，四大因素导致国内外行业发展差距大全球康复机器人市场呈高速增长态势，四大因素导致国内外行业发展差距大 2015 年全球康复机器人销售额（行业规模）为 5.77 亿美元，保守预计到 2020 年，市场规模将达到 17.3 亿美元，复合年均增长率达 24.51%。其中北美市场约 9.3 亿美

4、元，发展中国家约 1.5 亿美元，造成康复机器人市场在发达国家和发展中国家的市场规模及增速不同的主要原因是产品接受度及厂商研发投入、政府支持力度、医疗保健支出及饮食种族导致的中风发病率。国外康复机器人国外康复机器人行业迎来行业迎来外骨骼时代，市场爆发点在于个人用户外骨骼时代，市场爆发点在于个人用户 欧美等发达国家康复机器人产业起步较早，适合康复机构使用的牵引式/悬挂式机器人厂商众多，经过 10 多年的发展，竞争格局趋于稳定且市场趋于饱和。近年来兴起的外骨骼式机器人，基于仿生学和人体工程学设计，在患者的后期康复和残疾人辅助方面治疗效果和用户体验更加卓越。据测算，美国就有约 189 亿美元的市场空

5、间。外骨骼不仅适合康复中心等机构用户，而且在个人用户普及方面显示出巨大潜力：1）Rewalk 与 EKSO 先后通过了 FDA for person 的认证；2）机械外骨骼在康复领域的应用已经获得美国军方的权威认可，有望纳入退伍军人保险；3）美国首家保险公司公布将外骨骼机械人纳入保险范围，外骨骼有望全面纳入医疗保险。国内康复机器人行业尚处于幼稚期，百亿市场亟待开发国内康复机器人行业尚处于幼稚期，百亿市场亟待开发 国内尚处于机构用户普及阶段，进入到临床应用的只有牵引式/悬挂式康复机器人。保守潜在市场空间约 180 亿，三大因素助力市场增长：1）国民收入的增长和居民医疗保健意识的提高，而目前我国康

6、复医师占比例仅 1.7 人/10 万人，康复机器人是解决我国康复医疗行业现有专业人才供需矛盾的必然选择；2）国内各知名高研院所及企业加大研究，康复机器人专利申请数量呈上升趋势，陆续有新产品上市，在中低端市场有一定保有量；3）在医保覆盖范围及保险比例不断提高，医疗器械国产化趋势，以及国家卫生部颁布的标准中明确要求三级康复医院配备等利好政策不断催化。未来未来康复机构特别是民营性质大量兴建，为国产化创造巨大的发展契机康复机构特别是民营性质大量兴建，为国产化创造巨大的发展契机 近年来，国家政策对社会资本办医的扶持力度不断加大，同时康复医院以其人才要求低、盈利周期短、易复制扩张的优点极易受到社会资本的青

7、睐，截止目前康复医院中民营占比已经达到 58.1%。我们认为，未来民营医院将成为采购康复机器人主力，相较于公立医疗机构渠道壁垒高且建设费用高，更加注重设备的功能性、可靠性、对价格不敏感的特点，民营医疗机构采购周期短且规模化，更看重性价比，国产康复机器人以其高性价且合作方式灵活将率先切入民营康复机构市场。康复医疗机器人是未来几年投资大机遇，推荐科远股份康复医疗机器人是未来几年投资大机遇，推荐科远股份 我们认为，国内康复机器人行业市场空间广阔，是未来几年投资大机遇。目前行业处于导入期，行业内各企业纷纷跑马圈地，产业格局还没有形成。那些具备技术和制造先发优势，同时积极搭建民营销售渠道（不论是与代理商

8、长期合作，还是直销网络建设），合作模式灵活的公司将率先受益行业爆发，成为国产化进程中的龙头标的。A股纯正标的不多，推荐潜力巨大的科远股份。风险提示：康复机器人行业技术推进缓慢，民营康复机构建设进度低于预期。-28%-18%-8%2%12%22%150815101512160216041606机械设备通用机械沪深300行业走势图行业走势图 相关研究相关研究 行业评级：行业评级：行业研究/深度研究|2016 年 08 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准2 2 正文目录正文目录 康复机器人行业近况：品系丰富，应用领域日益宽广.4 全球康复机器人市场高速增长，发达国家进入外骨骼机器人

9、时代.8 未来五年呈高速增长态势，发达国家与发展中国家差距明显.8 四大因素致使康复机器人市场全球发展不均衡.8 饮食种族引发的中风高发病率.9 巨额研发投入是市场增长的重要推动力.9 医疗保健支出与康复机器人市场规模是线性相关的.9 康复机器人行业发展与政府的引导与扶持密不可分.10 国外康复机器人行业迎来可外骨骼时代，市场爆发点在于个人用户.10 ReWalk Robotics：民用外骨骼机器人龙头，个人版放量可期.11 Cyberdyne：意念控制，超级炫酷.13 Ekso Bionics：军事、民用、救援、医疗等领域“多栖”发展.14 Hocoma：与高校合作紧密，Lokomat 垄断

10、我国高端市场.15 WOODWAY：产品系列丰富，扎根我国中端市场.16 国内康复机器人行业尚处于幼稚期，百亿市场亟待开发.16 我国处于机构普及阶段，牵引式/悬挂式康复机器人大有可为.16 我国康复机器人的行业属性：市场刚需，先发壁垒高，对资金链要求高.17 潜在市场空间已达百亿，人口老龄化刺激市场进一步扩大.18 因素一：居民需求日益增长+现有水平严重滞后，机器人革命呼之欲出.19 因素二：我国自主研发的康复机器人暂露头角，国内厂商开始发力.20 因素三：利好政策催化，国产康复机器人迎发展新机遇.21 未来康复机构特别是民营性质大量兴建，为国产化创造了巨大的发展契机.23 我国康复机构现状

11、.23 民营成为采购主力，高性价比+合作方式灵活的国产康复机器人将大受青睐.24 相关公司.25 科远股份.25 美的集团.25 迪马股份.26 机器人.27 行业研究/深度研究|2016 年 08 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准3 3 图表目录图表目录 图 1：牵引式/悬挂式康复机器人.5 图 2：外骨骼康复机器人、辅助起立康复机器人、多体位康复机器人.5 图 3：全球康复机器人市场规模五年预测.8 图 4：分地区康复机器人市场规模预测.8 图 5：康复机器人厂商保持巨额的研发投入.9 图 6：北美地区医疗保健支出与康复机器人市场规模相关性分析.10 图 7：国外市场已

12、经进入外骨骼机器人时代.10 图 8：ReWalk 外骨骼机器人产品.12 图 9：ReWalk 公司 2016 年营收预计大幅上涨.12 图 10：ReWalk 公司历年净利润.12 图 11：ReWalk 的研发费用与销售费用持续保持极高水平.13 图 12：ReWalk 培训中心及经销商网络覆盖北美、西欧.13 图 13：Cyberdyne 外骨骼机器人.13 图 14：Cyberdyne 公司 2015 开始营收大幅上涨.14 图 15：Cyberdyne 研发费用一直处于高位.14 图 16：EKSO 外骨骼机器人产品.14 图 17：Ekso 公司营收保持高增长.15 图 18：E

13、kso 公司净利润.15 图 19：Hocoma 康复机器人产品.15 图 20：WOODWAY 康复机器人产品.16 图 21：国内康复机器人市场尚处于机构普及阶段.17 图 22：诱发中风类疾病患病率呈增长态势.18 图 23：我国已经迈入老龄化进程.18 图 24：我国居民可支配收入及医疗保健支持续增长.19 图 25：医学专业招生人数增速缓慢甚至出现负增长.20 图 26：康复医师稀缺且占比近十年零增长.20 图 27：国内康复机器人专利申请呈上升趋势.20 图 28：国产康复机器人.21 图 29：近年来康复科室建设保持高增长但仍远不能满足需求.24 图 30：现有康复医院数量不足，

14、民营资本优势显现.24 图 31：科远 2011-2015 营收、净利润及各自增速.25 图 32：科远 2015 年各业务收入占比.25 图 33：美的股份 2011-2015 年营收、净利润及各自增速.26 图 34：美的股份各业务收入占比.26 图 35：迪马股份 2011-2015 年营收、净利润及各自增速.26 图 36：迪马股份各业务收入占比.26 图 37：机器人 2011-2015 年营收、净利润及各自增速.27 图 38：机器人各业务收入占比.27 表格 1：康复机器人分类.6 表格 2：康复机器人运动控制策略.7 表格 3：发达国家与发展中国家康复机器人行业影响因素比较.8

15、 表格 4：发达国家政府对于康复机器人行业的支持.10 表格 5：LokoHelp 与 Lokomat 对照表.18 表格 6：政府推进康复机器人产业相关政策.22 行业研究/深度研究|2016 年 08 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准4 4 康复机器人康复机器人行业近况：品系丰富，应用领域日益宽广行业近况：品系丰富，应用领域日益宽广 康复机器人属于医疗机器人领域的分支，是机器人技术与医工技术结合的产物。康复机器人属于医疗机器人领域的分支，是机器人技术与医工技术结合的产物。中枢神经系统具有高度的可塑性是近 30 多年在神经康复领域的最主要的成果之一，这也是康复医学和机器人

16、技术结合的最重要的医学依据。其总的目标是替代/辅助康复治疗师，对行动障碍进行治疗（如由中风、创伤性脑损伤及其它损伤引起的行动障碍），简化传统康复治疗“一对一”的繁重的治疗过程。从从 Handy1 开始至今开始至今已有近已有近 30 年的发展历史。年的发展历史。最早实现商业化的康复机器人是由英国 Mike Topping 公司 1987 年研制的 Handy1。早期研发的康复机器人均以单自由度为主，代表性的产品有美国的 NUSTEP 康复器、德国的 THERA-Vital 智能康复训练器、以色列的 APT 系列智能康复训练器、意大利的 Fisiotek 下肢被动运动训练器。上述设备运动模式单一，

17、而价格也便宜，所以被医疗单位广泛应用。目前国外的康复机构配备目前国外的康复机构配备的的主要是功能主要是功能更更多、自动化程度较高的多、自动化程度较高的、多自由度、多自由度的的牵引式牵引式/悬挂悬挂式式康复机器人。康复机器人。牵引式/悬挂式康复机器人的分类尚未有通用的标准。按照针对的肢体部分不同，主要可分为牵引式上肢康复机器人、牵引式下肢康复机器人和悬挂式下肢康复机器人。牵引式上肢康复机器人系统：牵引式上肢康复机器人系统：是一种以普通连杆机构或串联机器人机构为主体机构，使机器人末端与患者手臂连接，通过机器人运动带动患者上肢运动来达到康复训练目的的机械系统。机器人系统与患者相对独立，仅通过患者手部

18、与机器人末端相连其结构机器人系统与患者相对独立，仅通过患者手部与机器人末端相连其结构简单、易于控制，系统可靠性高，但自由度低导致引入不需要的康复运动，或需要的简单、易于控制，系统可靠性高，但自由度低导致引入不需要的康复运动，或需要的康复运动无法完全实现康复运动无法完全实现。代表性产品有瑞士的 Armeo，意大利的 TechnoBody。牵引式下肢康复机器人牵引式下肢康复机器人：牵引式下肢机器人又称为坐卧式康复机器人，多用于适用于运多用于适用于运动功能完全丧失的瘫痪患者和中风患者的康复训练前期。动功能完全丧失的瘫痪患者和中风患者的康复训练前期。其优势在于在运动训练过程中,患者处于坐立、斜躺或平躺

19、的姿态，无需下肢为身体提供支撑。但是对于已经能够部分自主控制下肢肌肉收缩的患者而言,坐卧的身体姿势不利于患肢步行功能的恢复。牵引式下肢康复牵引式下肢康复机器人机器人有两种，一种有两种，一种是末端牵引式康复机器人，是末端牵引式康复机器人，属于下肢康复机器人属于下肢康复机器人中的低端设备中的低端设备：采用一对脚踏板与患者的双足相接触，除此之外机构和患者之间再无其他的相互作用点。这类机器人成本较低，易于操作使用，但只能实现相对简单的训练策但只能实现相对简单的训练策略和末端运动轨迹略和末端运动轨迹，多用于缓解瘫痪带来的关节僵硬、肌肉萎缩等并发症多用于缓解瘫痪带来的关节僵硬、肌肉萎缩等并发症，康复效果非

20、常有限。另一种另一种是多关节牵引式下是多关节牵引式下肢康复机器人，肢康复机器人，属于属于下肢康复机器人中的下肢康复机器人中的中高端中高端设备设备：它由两条机械腿组成，其结构类似于人体下肢，各个关节也与下肢的某些运动自由度一一对应。在训练过程中，下肢沿着机械腿并列进行安放固定，除了脚踏板与双足相接触外，在腿部也可能存在多处肢体与机构之间的交互点。此类此类下肢康复机器人既可下肢康复机器人既可以方便地实现单关节的运动以方便地实现单关节的运动，也能够完成多关节协调的训练也能够完成多关节协调的训练，运动轨迹在工作空间内运动轨迹在工作空间内自由可编程自由可编程，并具备并具备多种主被动康复训练策略。多种主被

21、动康复训练策略。代表性产品有土耳其耶尔德兹技术大学设计 Physiotherabot，瑞士公司 Swortec 的 MotionMaker。悬挂式下肢康复机器人悬挂式下肢康复机器人：悬挂式下肢机器人又称为直立式康复机器人，不适用于下肢运动功能完全丧失的病人，多用患者中后期多用患者中后期康复康复。患者在使用直立式下肢康复机器人进行康复运动时采用站立的姿态。相对于坐卧式训练，这更加贴近于日常生活中下肢的活动方式，有利于激发患者自主地为身体提供支撑，对于恢复患肢的步行功能有很大的帮助。步态训练对于下肢运动功能障碍是非常重要且有效的康复运动手段，传统康复方法使用悬吊机构和挽具支撑患者的部分体重，将其直

22、立于跑步机上，理疗师手动操控患者的下肢配合跑步机的运动节奏完成步行训练。该过程费时费力，相较而言悬吊减重式步态训练机器人可以大幅降低理疗师的人员需求和体力消耗，同时能确保与传统手段相当的康复效果。所谓悬吊减重，就是通过穿戴于患者腰胸部的挽具,以及连接挽具和头顶上 行业研究/深度研究|2016 年 08 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准5 5 方支架的绳索，以提拉躯干的方式实现体重支撑，保持患者的直立姿态。至于步态训练，则主要由特定的介质与患者的双足相互作用，完成下肢的交替运动。作用介质主要分为三种，分别是脚踏板、跑步机和地面。但患者躯干被束缚悬挂，舒适性差，对后期康复但患者

23、躯干被束缚悬挂，舒适性差，对后期康复患者的适应性差，且价格昂贵，售价几百万元。患者的适应性差，且价格昂贵，售价几百万元。代表性的产品有瑞士的 Lokomat，德国的 LokoHelp，美国的 Robomedica。图图1：牵引式牵引式/悬挂式康复机器人悬挂式康复机器人 资料来源：公司官网，华泰证券研究所 近近年来一种可穿戴年来一种可穿戴外骨骼外骨骼康复康复机器人异军崛起。机器人异军崛起。可穿戴外骨骼式康复机器人基于仿生原理进行设计，结合人体工程学，能舒适穿戴于患肢患肢，每个自由度在机器人上都对应一个单独驱动装置。因此，可以确保其运动与人体自由度运动同轴可以实现更自然有效的康复训练，但目前多用于

24、后期康复训练和残疾人辅助。代表性的有以色列公司 ReWalk Robotics公司的 ReWalk 系列，日本 Cyberdyne 公司的 HAL、美国 Berkeley Bionics 公司的 eLEGS、新西兰 Rex Bionics 公司的 REX。图图2：外骨骼康复机器人、辅助起立康复机器人、多体位康复机器人外骨骼康复机器人、辅助起立康复机器人、多体位康复机器人 资料来源：公司官网，华泰证券研究所 行业研究/深度研究|2016 年 08 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准6 6 表格表格1：康复机器人分类康复机器人分类 大类大类 子类子类 次类次类 定义及代表性产品定

25、义及代表性产品 下肢康复机器人 坐卧式康复 机器人 末端牵引式 康复机器人 末端式机器人通常采用一对脚踏板与患者的双足相接触，除此之外机构和患者之间再无其他的相互作用点，属于下肢康复机器人中的低端设备。电动踏车是目前最常使用的一种末端式下肢康复机器人，有很多家公司都生产了相类似的踏车设备，如北京宝达华的北京宝达华的 PT-2-AXG 型自动康复机型自动康复机、美国 Restorative Therapies 的 RT300 Leg 和德国 RECK-Technik GmbH&Co.KG 的MOTOmed 等。后两种设备不仅可以完成踏车训练，而且还集成了功能性电刺激，实现了运动与 FES 相结合

26、的康复策略。多关节牵引式 康复机器人 外骨骼式下肢康复机器人的执行机构一般由两条机械腿组成，其结构类似于人体下肢，各个关节也与下肢的某些运动自由度一一对应。在训练过程中，下肢沿着机械腿并列进行安放固定，除了脚踏板与双足相接触外，在腿部也可能存在多处肢体与机构之间的交互点。外骨骼式下肢康复机器人既可以方便地实现单关节的运动，也能够完成多关节协调的训练，运动轨迹在工作空间内自由可编程，并具备多种主被动康复训练策略。代表性产品有土耳其耶尔德兹技术大学设计的 Physiotherabot，瑞士公司 Swortec 的 MotionMaker。直立式康 复机器人 悬挂式 康复机器人 悬吊减重式步态训练机

27、器人可以大幅降低理疗师的人员需求和体力消耗，同时确保与传统手段相当的康复效果。所谓悬吊减重，就是通过穿戴于患者腰胸部的挽具，以及连接挽具和头顶上方支架的绳索，以提拉躯干的方式实现体重支撑，保持患者的直立姿态。至于步态训练，则主要由特定的介质与患者的双足相互作用，完成下肢的交替运动。作用介质主要分为三种，分别是脚踏板、跑步机和地面。代表性产品有 Hocoma 公司的 Lokomat，Woodway 公司的LokoHelp。可穿戴外骨骼康复机器人 在所有的下肢康复设备中，可穿戴外骨骼康复机器人最为灵活、先进。它通过帮助患者完成日常生活活动来实现下肢的康复训练，例如直立行走、上下楼梯和上下坡等。这样

28、既可以方便患者的日常生活，又能达到康复训练的目的。这类机器人具备与人腿结构相类似的机械矫形器，穿戴于患者下肢，同时完成体重支撑和康复训练，有时需要使用手杖来保持活动过程中患者的平衡。代表性产品有 ReWalk 公司、Ekso 公司、Cyberdyne 公司的外骨骼机器人。辅助起立 康复机器人 如其名称所示，辅助起立式下肢康复机器人主要是在患者起立或坐下的运动过程中提供支撑并保持平衡，训练下肢由坐到站或者由站到坐的运动功能。然而，单纯的起立训练对于下肢运动功能康复的意义并不大，因此关于该类设备的开发研究比较少。比较常见的情况是，辅助起立式机器人同时具备带驱动的可移动机械平台，在患者完成起立运动后

29、，可以实现简单的地面行走训练。代表性产品有法国的巴黎第六大学 MONIMAD。多体位 康复机器人 多体位式下肢康复机器人可以为患者提供不同体位的运动训练，典型的以融合了坐卧式和直立式特点的机器人设备为例。在训练过程中，根据具体的需要，患者既可以采用坐姿、斜躺或平躺的姿态，也可以处于站立的状态。因此，该类设备的适用范围广泛，即能为下肢力量薄弱的患者和前期康复提供训练，又能辅助中后期康复训练。代表性产品代表性产品有上海有上海璟和技创的和技创的 Flexbot 上肢康复机器人 牵引式上肢 康复机器人 是一种以普通连杆机构或串联机器人机构为主体机构，使机器人末端与患者手臂连接，通过机器人运动带动患者上

30、肢运动来达到康复训练目的的机械系统。机器人系统与患者相对独立，仅通过患者手部与机器人末端相连。其结构简单、易于控制，系统可靠性高，但自由度低导致引入不需要的康复运动，或需要的康复运动无法完全实现。代表性产品有瑞士的 Armeo，意大利的 TechnoBody。资料来源：华泰证券研究所 行业研究/深度研究|2016 年 08 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准7 7 康复机器人系统设计可以划分为机械本体设计和运动控制策略两部分。康复机器人系统设计可以划分为机械本体设计和运动控制策略两部分。机械本体设计：机械本体设计：应综合考虑患者的病情特点、实现功能、训练模式、安全舒适性等，提

31、高训练动作的种类，增大动作幅度，积极探索新材料技术在康复机械中的应用，使机械更加简洁轻巧，穿戴起来更加舒适。运动控制策略设计运动控制策略设计：是目前的一个难点是目前的一个难点，因为康复机器人是一个具有时变、强耦合和，因为康复机器人是一个具有时变、强耦合和非线性的动力学特征的系统，加上患者在过程中因肌张力的变化、肌肉痉挛等造成的非线性的动力学特征的系统，加上患者在过程中因肌张力的变化、肌肉痉挛等造成的环境不确定性，其控制十分复杂。环境不确定性，其控制十分复杂。如果控制系统不稳定，会给病患部位造成二次损伤。康复机器人运动控制策略从控制手段主要分为：力控制策略、力场控制策略及生物电信号控制策略。运用

32、力传感器是直接检测机器人同病患部位之间的相互作用力并对之进运用力传感器是直接检测机器人同病患部位之间的相互作用力并对之进行控制的力控制策略，是机器人辅助康复运动控制中应用最广泛的一种控制策略，力行控制的力控制策略，是机器人辅助康复运动控制中应用最广泛的一种控制策略，力位混合控制和阻抗控制又是其中最为常用的两种方法。位混合控制和阻抗控制又是其中最为常用的两种方法。表格表格2：康复机器人运动控制策略康复机器人运动控制策略 大类大类 子类子类 次类次类 定义及优缺点定义及优缺点 力控制策略 经典控制 阻抗控制 阻抗控制是通过调节机器人末端的位置偏差和力的动态关系来实现位置和力控制的方法，不直接控制期

33、望的位置和力。阻抗控制虽然对系统的不确定性和扰动具有较强的鲁棒性，但当患者的病情不确定时，阻抗控制表现出较差的轨迹跟踪能力。力位混合控制 力/位置混合控制采用位置控制方式和力控制方式分别控制自由和受限方向上运动。该方法直观上允许对康复机械同患者的相互作用力进行直接控制，但是对力、位置分别控制对系统的运算性能提出较高要求，控制系统实时性变差。现代控制 最优控制 从现有的成果来看，最优控制往往不能保证控制的最佳特性，效果不明显。滑模位置控制 变结构控制等虽具有适应患者病情变化的能力，但是在控制实时性严格的情况下难以保证系统的稳定性和跟踪精度。智能控制 神经模糊控制等 随着智能控制技术发展，康复机器

34、人运动控制进入智能化阶段，尤其被控对象有不确定性的情况下，智能控制得到了较成功的应用。但智能控制也有其局限性，如模糊控制中规则库过大，模糊推理时间延长，实时性难以保证；规则库简单则控制效果受到限制。另外，神经网络技术中隐含层及隐含层神经元数量的合理确定、泛化能力仍是一个值得研究的课题。力场控制策略 力场控制策略仿照物理学中电势和电场力的概念，把机械手在环境中的运动视为一种人造受力场中的运动。当需要提供辅助力时，可以将辅助力场设计为机械手末端位置矢量的函数，根据训练过程中机械手末端的位置偏差调整辅助力大小和方向；当需要提供阻力时，可以将阻力场设计为机械手末端速度矢量的函数或者根据康复训练过程中的

35、力场后效应进行阻力场设计。力场控制难点在于力场本身的设计以及力场控制策略的选择。生物电信号控制策略 肌电信号控制 利用分离的肌电信号对康复机械手进行控制，使其具有与肢体相同对外界刺激的反应能力和对神经信号的识别处理能力，模拟肢体动作，实现肢体康复治疗。但由于人体表面肌电信号十分微弱，且检测出的信号不能完全反应出人脑对某一动作的运动指令，再加上外部电场干扰相对较强，均影响到控制的准确度。脑电信号控制 从人体表面肌电信号中准确识别出肢体的运动模式依然制约因素之一，于是从信息入手，通过测量人脑神经元产生的脑电信号(EEG)，并根据 EEG 实现对康复机械手的控制。脑机接口技术(BCI)就是通过 EE

36、G 对外界进行控制的技术。该领域的研究已在动物实验上取得很大进展 资料来源：华泰证券研究所 行业研究/深度研究|2016 年 08 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准8 8 现在的康复机器人种类已经十分丰富，应用领域也不再限于康复训练。现在的康复机器人种类已经十分丰富，应用领域也不再限于康复训练。如今出现了很多种残疾人辅助康复机器人，例如智能轮椅、导盲手杖、机器人假肢以及各种外骨骼助力装置。康复机器人在社会行为障碍的干预与治疗方面也显示出巨大的潜力，包括自闭症类群、多动症以及其它目前相当普遍且数量不断上升的儿童行为障碍。随着人口老龄化趋势越来越明显，康复机器人技术还朝着促进原

37、居安老、推迟老年痴呆症的发生，通过陪护缓解老年人孤独的方向上进一步发展。全球全球康复机器人市场高速增长，发达国家康复机器人市场高速增长，发达国家进入外骨骼机器人时代进入外骨骼机器人时代 未来五年呈高速未来五年呈高速增长态势，发达国家与发展中国家差距明显增长态势，发达国家与发展中国家差距明显 英国市场研究公司 Technavio 在 2016 年 3 月份发布报告称 2015 年全球康复机器人销售额（行业规模）为 5.77 亿美元，预计到 2020 年，市场规模将达到 17.3 亿美元，复合年均增长率达 24.51%。康复机器人市场在美国欧洲等发达地区的市场份额及增速要明显高于发展中国家。图图3

38、：全球康复机器人市场规模五年预测全球康复机器人市场规模五年预测 图图4：分地区康复机器人市场规模预测分地区康复机器人市场规模预测 资料来源：Technavio，华泰证券研究所 资料来源：Technavio，华泰证券研究所 四大因素致使康复机器人市场全球发展不均衡四大因素致使康复机器人市场全球发展不均衡 产品知晓度、政府支持力度、医疗保健支出及中风发病率等因素是康复机器人市场在发达国产品知晓度、政府支持力度、医疗保健支出及中风发病率等因素是康复机器人市场在发达国家和发展中国家的市场规模及增速不同的主要原因家和发展中国家的市场规模及增速不同的主要原因。表格表格3：发达国家与发展中国家康复机器人行业

39、影响因素比较发达国家与发展中国家康复机器人行业影响因素比较 影响因素影响因素 发达国家发达国家 发展中国家发展中国家 中风发病率 发病率高 相对于发达国家发病率低 厂商研发及推广力度 康复机器人在民众中知晓度高 主要厂商集中在发达国家 康复机器人知晓度低 民众偏好传统治疗 医疗保健支出 医疗保健支出高 医疗保险健全 医疗保健支出低 医疗保险不健全 政府支持力度 政府资助研究项目 政府参与程度低 资料来源：Technvio，华泰证券研究所 21%22%23%24%25%26%27%04812162020152016E2017E2018E2019E2020E单位（亿美元）销售收入增长率2.829.

40、28352.196.49580.751.4865024681020152020E单位（亿美元）AmericasEMEAAPAC 行业研究/深度研究|2016 年 08 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准9 9 饮食种族引发的中风高发病率饮食种族引发的中风高发病率 中风是一种以脑部缺血及出血性损伤症状为主要临床表现的疾病，又称脑卒中，具有发病率高、死亡率高、致残率高、复发率高以及并发症多的“四高一多”特点。中风已经成为当今世界对人类危害最大的 3 种疾病之一，并且在发达国家的发病率远高于发展中国家。世界卫生组织发布的全球疾病负担报告显示 2013 年全球新发脑卒中人数达 280

41、0万人，发展中国家中风发病率为 670 人/10 万人，而发达国家为 990 人/10 万人。巨额研发投入是市场巨额研发投入是市场增长增长的重要推动力的重要推动力 在发达国家，近年来由于诊疗水平的提高，中风的死亡率有所降低，但致残率仍居高不下，约 80%的存活者尚有不同程度的功能障碍，即中风后遗症，康复治疗需求严峻。传统的康复疗法是由康复治疗师对患者进行一对一的康复治疗，存在效率低下、效果难以控制等问题，并且发达国家的技术人才的人力成本很高。康复机器人的出现极大的降低了康复师的工作量，提高了康复师的治疗效率，并能促进患者的主动参与、客观评价康复训练的强度、时间和效果，使康复治疗更加系统化和规范

42、化。发达国家的广阔市场前景催生了众多康复机器人厂商，它们投入了巨额的研发及推广资金，大大提高了康复机器人的技术体验和在治疗师及民众间的知晓度，进一步促进了康复机器人的普及。图图5：康复机器人厂商保持巨额的研发投入康复机器人厂商保持巨额的研发投入 资料来源：Bloomberg，华泰证券研究所 医疗保健支出与康复机器人市场规模是线性相关的医疗保健支出与康复机器人市场规模是线性相关的 高医疗保健支出的国家为使用康复机器人之类的先进设备来缩短康复的时间并且提高效果创造了有利条件。2015 年，北美地区是康复机器人市场最大的贡献者，约合 2.82 亿美元并且未来五年将保持 27%的高复合增长率，该地区有

43、着世界上最高的医疗保健支出，二者的相关系数高达 99%。0%100%200%300%02468102012201320142015单位（百万美元）ReWalk研发投入Ekso研发投入Cyberdyne研发投入ReWalk研发费用率Ekso研发费用率Cyberdyne研发费用率 行业研究/深度研究|2016 年 08 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准10 10 图图6：北美地区医疗保健支出与康复机器人市场规模相关性分析北美地区医疗保健支出与康复机器人市场规模相关性分析 资料来源：Technavio，华泰证券研究所 康复机器人行业发展与政府的引导与扶持密不可分康复机器人行业发展

44、与政府的引导与扶持密不可分 发达国家在康复机器人领域引领整个产业的研发方向，近年来众多外骨骼机器人厂商涌现，这与发达国家对于该产业的引导与扶持是密不可分的。以美国与日本为例，美国的外骨骼机器人厂商 EKSO 从公司创立到产品的研发推广都得到了美国军方与国防部的大力支持，日本方面，外骨骼机器人厂商 CYBERDYNE 则 列为“日本 Life Innovation 大国战略发展计划”的重要环节，所在地区将被纳入筑波国家战略特区。表格表格4：发达国家政府对于康复机器人行业的支持发达国家政府对于康复机器人行业的支持 政府的相关支持政策政府的相关支持政策 美国 Ekso 公司诞生于美国国防部先进研究项

45、目局资助的科研项目，并一直都在与国防承包商洛克希德马丁共享技术。日本 日本政府将外骨骼机器人厂商 CYBERDYNE 则列为“日本 Life Innovation 大国战略发展计划”的重要环节，公司所在地区将被纳入筑波国家战略特区。资料来源：华泰证券研究所 国外国外康复机器人康复机器人行业行业迎来迎来可可外骨骼时代外骨骼时代，市场爆发点在于个人用户市场爆发点在于个人用户 图图7：国外市场已经进入外骨骼机器人时代国外市场已经进入外骨骼机器人时代 资料来源：华泰证券研究所 00.511.522.5240002500026000270002800029000康复机器人市场规模/亿美元医疗保健支出/十

46、亿美元 行业研究/深度研究|2016 年 08 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准11 11 外骨骼机器人以其独特的优势在残疾人辅助及后期康复细分替代传统康复机器人潜力巨大。外骨骼机器人以其独特的优势在残疾人辅助及后期康复细分替代传统康复机器人潜力巨大。欧美等发达国家的康复医疗行业较为发达，康复机器人产业起步较早，适合康复机构使用的牵引式/悬挂式机器人厂商众多，经过 10 多年的发展，竞争格局趋于稳定且市场趋于饱和。近年来兴起的外骨骼式机器人在患者的后期康复和残疾人辅助方面效果更加卓越，外骨骼机器人基于仿生学和人体工程学的设计使其拥有末端牵引式康复机器人无法比拟的治疗效果与用

47、户体验，不仅适合康复中心等机构用户，而且在个人用户普及方面显示出巨大潜力。在残疾人辅助方面在残疾人辅助方面：美国在 2013 年就有超过 27 万瘫痪患者换算下来就是高达 189亿美元的市场空间；在后期康复方面：在后期康复方面：根据美国瘫痪协会统计，87.1%的病人的中后期康复选择在家解决，即选择由能提供家庭康复治疗的康复治疗师进行治疗，经验表明这对患者身体各项机能的康复和医疗费用的减少都有好处，外骨骼机器人在此领域的替代前景更为广阔。外骨骼机器人本身的技术及用户体验在不断升级，各家厂商的研发费用与销售推广费用保持外骨骼机器人本身的技术及用户体验在不断升级，各家厂商的研发费用与销售推广费用保持

48、高速增长。高速增长。外骨骼机器人的更新换代十分迅速，电池容量更大，更加轻质便携，步态控制能力和可定制性也不断提升。Rewalk 与与 EKSO 先后通过了先后通过了 FDA for person 的认证，该认证敲开了美国潜在个人用户的的认证，该认证敲开了美国潜在个人用户的大门。大门。厂商的不断加入能够逐渐普及大众的认识以及促使不断升级技术体验，规模化后外骨骼价格降低。机械外骨骼在康复领域的应用已经获得美国军方的权威认可，有望纳入退伍军人保险。机械外骨骼在康复领域的应用已经获得美国军方的权威认可，有望纳入退伍军人保险。2015年 12 月中旬，美国退伍军人事务部宣布，同意为符合条件的瘫痪老兵提供

49、 Rewalk 外骨骼机器人的评估、训练和配备。今年今年 5 月份，美国首家保险公司公布将外骨骼机械人纳入保险范围，个人版未来很有可能月份，美国首家保险公司公布将外骨骼机械人纳入保险范围，个人版未来很有可能普遍加入欧美国家的医保计划。普遍加入欧美国家的医保计划。因为每年全球由于脊髓损伤后遗症而再次住院的费用超过100 亿美元，每年还在迅速增加中。使用外骨骼机器人系统后，将能大大减少再次住院的总体费用，未来可能会获得保险公司的认同而进入医保。ReWalk Robotics：民用外骨骼机器人龙头民用外骨骼机器人龙头，个人版个人版放量可期放量可期 以色列的科技公司 ReWalk 是全球民用外骨骼系统

50、龙头。目前，ReWalk Robotics 旗下共有两款产品，分别是 ReWalk Personal 和 ReWalk Rehabilitation，前者主要针对个人用户，适合家庭、工作或社交环境中使用，通过传感器和监控器，使患者站立、行走和爬楼。后者则是针对机构用户，用于临床修复，为瘫痪患者提供物理治疗方式，包括减缓瘫痪导致的肢体疼痛、肌肉痉挛、帮助肠道消化系统、加速新陈代谢等。ReWalk 2012 年获得欧盟的认证，年获得欧盟的认证，2014 年取得美国食品和药物管理局（年取得美国食品和药物管理局（FDA）批准，成）批准，成为首家取得这项批准的机械外骨骼系统。为首家取得这项批准的机械外骨