陶瓷轴承更利于手术机器人？那不一定！

医疗机器人是机器人行业中新兴的热门赛道，去年全球数家医疗机器人公司获得亿元融资，而根据海外数据机构GlobalData预测，2020年医疗机器人市场价值47亿美元，预计2020年——2030年复合年增长率将超过11%，以此推断，2030年全球医疗机器人产值或将超过120亿美元。

医疗机器人的种类较多，目前市面主流的产品是帮助执行微创手术的手术机器人和帮助康复的外骨骼机器人，一台普通的手术机器人系统可能需要数百万美元。手术机器人需要极高精度，一个不起眼的零部件起到了较大的作用，他就是轴承。

轴承承担着支持和导向机器人各个关键部件的重要任务，例如支持机械臂的旋转和移动，使机器人能够准确地执行手术操作；同时在机器人的运动过程中，轴承可以有效地减少机械部件之间的摩擦和磨损，通过提供光滑的运动表面，轴承有助于减少能量损失。

现如今，大多数手术机器人采用钢轴承，主要材质是马氏体不锈钢等高纯度金属，使用传统金属加工方法制成。钢轴承的强度较高，能够承受高压力和高负载，同时成本相对较低廉，但对于医疗环境中严格的卫生要求可能存在不足，容易受到颗粒污染。

最新研究发现，由氧化锆 (ZrO2) 或其他特殊陶瓷化合物制成的轴承更适用于医疗机器人。陶瓷轴承更能抵抗设备在灭菌过程中需要承受刺激性化学物质，在这种环境下的钢轴承容易受到腐蚀，使用寿命不及更耐磨的陶瓷轴承。

全陶瓷轴承比钢更硬，具有优异的耐腐蚀性和耐热性、更高的尺寸稳定性和更低的密度，但性能的提升是有代价的，陶瓷轴承比钢轴承贵许多。

以磁共振成像 (MRI) 为例，该技术利用强磁场生成任何活体物体的二维或三维图像。由于其磁性，标准钢轴承不能在这些扫描仪中使用，因此陶瓷轴承是最佳选择。当塑料球轴承与聚合物、玻璃或陶瓷球配合时，也是完全无磁性的。它们非常适合用于不会出现任何磁畸变的MRI设备或传感器。

医院希望确保这些机器在没有高维护零件的情况下有效运行，因此优质陶瓷轴承在这些情况下至关重要。全陶瓷轴承不需要润滑剂即可运行，而钢替代品可能需要日常维护来重新润滑零件。

据IOM3（材料、矿物和采矿研究所）介绍，由ZrO2 制成的陶瓷轴承非常坚韧，具有与铬钢和440不锈钢类似的膨胀特性，但重量却轻了30%。

但为了提高性能而花更大成本制造陶瓷轴承，是一个符合经济效益的做法吗？

陶瓷轴承具有抗污染、耐化学物质、无需润滑等优点，在需要高卫生标准的医疗环境如手术室中，陶瓷轴承不会受到颗粒污染的影响，少手术机器人因污染而引起的故障风险，这些特性能够减少维护和更换轴承的频率，降低维护成本以及停机的沉默成本。故此，若手术机器人的使用频率较高，那么选择陶瓷轴承可能更为经济。

随着手术机器人市场的竞争日益激烈和技术的不断发展，陶瓷轴承的制造成本可能会逐渐降低，从而使其更具有竞争力。此外，随着对医疗机器人性能和可靠性要求的提高，更多的手术机器人制造商可能会选择使用陶瓷轴承，以提升产品的市场竞争力。

尽管陶瓷轴承具有更高的造价，但在特定的市场环境下，该材料仍然具备使用经济效益性，特别是在追求高性能、高稳定性和低维护成本的医疗设备领域，机器人制造商可以根据自家产品市场需求，合理布局其不同的产品矩阵。

来源：OFweek机器人网

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