第283章 他們做的並不完美
這句話落下去，整個車間都安靜了。
湯元唯整個人像是被人施了定身術，站在原地一動不動。
他這輩子，大半的時間都耗在了手術機器人這件事上，比任何人都清楚達文西手術機器人的難度有多大，也更清楚直覺外科那二十六年的技術壁壘有多堅固。
直覺外科公司1995年立項的時候，集結了當時全球頂尖的機械、電子、光學、醫學專家，又耗費巨資搭建了最先進的實驗室，直到1999年才推出第一代達文西原型機，2000年才艱難通過FDA審批，真正走進了臨床。
從實驗室里的理論模型，到病床旁能穩定運轉的手術器械，他們走了整整五年。
但這五年不是盡頭，而是漫長疊代的開始。
第一代達文西的機械臂自由度只有四個，末端執行器的靈活度還遠不如今天。
當時的成像系統還是二維的，醫生需要戴著笨重的偏振眼鏡盯著屏幕操作，一場手術下來做的脖子都快斷了。
可即便如此，當那台笨重的機器第一次在聖瑪麗醫院的腹腔鏡膽囊切除術中完成縫合打結的時候，站在控制台前的主刀醫生還是忍不住當場就哭了。
因為在那之前，腹腔鏡手術有一個公認的禁區，那就是不能在體內做精細縫合。
畢竟，腔鏡器械全是直的，人手通過那么小的切口伸進去，活動範圍本來就極其有限，再接著做縫合簡直就是異想天開。
而達文西的機械臂末端那個可以七自由度旋轉的微型腕關節，徹底打破了這個禁區。
它把外科醫生的手，從切口裡解放了出來。
在那之後，達文西又經歷了四代疊代。
第二代增加了高清三維成像，第三代引入了螢光顯影技術，第四代把機械臂吊裝到了手術床上方的吊塔上，實現了多象限操作。
而每一代的升級都踩著成千上萬台手術積累的臨床數據，每一個關節的改進都凝聚著材料科學、控制工程、光學成像十幾個學科數十年的積累。
二十六年的技術壁壘，一層一層壘上去，最終壘成了一堵看起來永遠不可能被翻越的高牆，也造就了直覺外科這個壟斷全球手術機器人市場的龐然大物。
精武醫療傾盡全公司之力，砸了好幾億，耗了兩年多，也只能在達文西的技術框架下艱難仿造一個簡易版，連最基礎的伺服精度都始終沒有突破。
這就是他們面對的現實，也是所有國產醫療器械企業的困境。
結果，現在肖宿說要直接造一套新的出來。
湯元唯怔在原地，一句話也說不出來。
人在面對一種超越了自己全部認知的力量時，真的會失語。
肖宿看著眾人臉上那種像是撞了鬼的表情，眉頭微微皺了一下，但沒有深究。
他已經漸漸習慣了，這些人總是會在他覺得理所當然的事情上浪費大把時間。
「達文西的技術壁壘看起來很厚，」他的語氣還是不緊不慢的，「但把它拆開來看，核心也就伺服精度、力反饋解耦、三維成像重建、三樣東西。」
「而這三樣東西，他們做的並不完美，甚至可以說，從底層理論上，就存在致命的缺陷。。」
徐洋猛地一愣，像是被人用針扎了一下，瞬間從茫然中驚醒。
他搞了十幾年伺服控制，太清楚這三樣東西對手術機器人的重要性，那是達文西的核心，也是他們仿造過程中最難突破的瓶頸。
可肖宿卻說，這三樣東西，直覺外科都沒做好？
「先說伺服控制。」
肖宿拿起白板筆，走到牆上掛著的工程圖紙前寫了起來。
「達文西的控制架構用的還是拉格朗日多剛體動力學模型加PID級聯控制的傳統路子。
二十六年疊代了四代，他們全都是在這個框架下不斷微調參數、優化補償項、打補丁。」
他在圖紙上畫了一個簡單的傳動結構示意圖，在諧波減速器的位置畫了一個圈。
「但你們有沒有想過一個更根本的問題，為什麼一定要用諧波減速器？」
這話一出，徐洋整個人僵住了。
不用諧波減速器？
達文西用了二十六年諧波減速器，全世界所有做手術機器人的企業都用諧波減速器，這是行業標配，是從第一代達文西就定下來的技術路線。
不用諧波減速器用什麼？
難道用行星齒輪？
那精度根本達不到亞毫米級的要求。
肖宿像是看出了他的困惑，繼續說道：
「諧波減速器之所以被用在手術機器人上，是因為它在體積和減速比之間取得了最好的平衡。
但它的代價是柔輪的非線性彈性遲滯。
這是物理本質決定的，無論怎麼優化控制算法，遲滯只能被補償，不能被消除，你們測到的延遲尖峰，就是這種遲滯被放大後的結果。」
他在紙上畫了一個新的結構。
「但如果換一種思路，既然機械傳動的遲滯補償永遠有極限，那為什麼還要用機械傳動呢？
我們完全可以改用Desma傳動，直接驅動，不用任何減速器。
執行器直接安裝在關節上，電機轉子和輸出軸同軸，沒有了齒輪、沒有了柔輪、沒有了任何中間傳動環節，自然也就不會有任何回差和遲滯。」
徐洋張大了嘴巴，大腦一片空白，耳邊只有肖宿的聲音在不斷迴響。
Desma傳動的概念他不是沒聽說過，但是因為電機的齒槽效應和力矩紋波，在低速高精度場景下，靠傳統PID根本無法壓制，導致這項技術只能存在於實驗室原型機里，在工業產品上幾乎沒有成熟應用案例。
這也是行業內一直不敢放棄諧波減速器的關鍵原因。
現在肖宿竟然要直接用這個技術，怎麼可能呢？
像是聽到了徐洋的心聲一樣，肖宿放下筆，說道：
「傳統方法的思路，是拿濾波器去追電機的齒槽力紋波，可往往是追著追著自己就先跟丟了。
但如果電機內部的電磁場從一開始就是以SO(3)的正則表示去排列的，它的力矩輸出在任何轉速下都是二次型守恆的。
遲滯？噪聲？抖動？
這些問題都會從根源上消失。
而且去掉諧波減速器這個最貴的零部件，整體機械成本將直接斷崖式下降，至少降低一大半。」
湯元唯整個人像是被人施了定身術，站在原地一動不動。
他這輩子，大半的時間都耗在了手術機器人這件事上，比任何人都清楚達文西手術機器人的難度有多大，也更清楚直覺外科那二十六年的技術壁壘有多堅固。
直覺外科公司1995年立項的時候，集結了當時全球頂尖的機械、電子、光學、醫學專家，又耗費巨資搭建了最先進的實驗室，直到1999年才推出第一代達文西原型機，2000年才艱難通過FDA審批，真正走進了臨床。
從實驗室里的理論模型，到病床旁能穩定運轉的手術器械，他們走了整整五年。
但這五年不是盡頭，而是漫長疊代的開始。
第一代達文西的機械臂自由度只有四個，末端執行器的靈活度還遠不如今天。
當時的成像系統還是二維的，醫生需要戴著笨重的偏振眼鏡盯著屏幕操作，一場手術下來做的脖子都快斷了。
可即便如此，當那台笨重的機器第一次在聖瑪麗醫院的腹腔鏡膽囊切除術中完成縫合打結的時候，站在控制台前的主刀醫生還是忍不住當場就哭了。
因為在那之前，腹腔鏡手術有一個公認的禁區，那就是不能在體內做精細縫合。
畢竟，腔鏡器械全是直的，人手通過那么小的切口伸進去，活動範圍本來就極其有限，再接著做縫合簡直就是異想天開。
而達文西的機械臂末端那個可以七自由度旋轉的微型腕關節，徹底打破了這個禁區。
它把外科醫生的手，從切口裡解放了出來。
在那之後，達文西又經歷了四代疊代。
第二代增加了高清三維成像，第三代引入了螢光顯影技術，第四代把機械臂吊裝到了手術床上方的吊塔上，實現了多象限操作。
而每一代的升級都踩著成千上萬台手術積累的臨床數據，每一個關節的改進都凝聚著材料科學、控制工程、光學成像十幾個學科數十年的積累。
二十六年的技術壁壘，一層一層壘上去，最終壘成了一堵看起來永遠不可能被翻越的高牆，也造就了直覺外科這個壟斷全球手術機器人市場的龐然大物。
精武醫療傾盡全公司之力，砸了好幾億，耗了兩年多，也只能在達文西的技術框架下艱難仿造一個簡易版，連最基礎的伺服精度都始終沒有突破。
這就是他們面對的現實，也是所有國產醫療器械企業的困境。
結果，現在肖宿說要直接造一套新的出來。
湯元唯怔在原地，一句話也說不出來。
人在面對一種超越了自己全部認知的力量時，真的會失語。
肖宿看著眾人臉上那種像是撞了鬼的表情，眉頭微微皺了一下，但沒有深究。
他已經漸漸習慣了，這些人總是會在他覺得理所當然的事情上浪費大把時間。
「達文西的技術壁壘看起來很厚，」他的語氣還是不緊不慢的，「但把它拆開來看，核心也就伺服精度、力反饋解耦、三維成像重建、三樣東西。」
「而這三樣東西，他們做的並不完美，甚至可以說，從底層理論上，就存在致命的缺陷。。」
徐洋猛地一愣，像是被人用針扎了一下，瞬間從茫然中驚醒。
他搞了十幾年伺服控制，太清楚這三樣東西對手術機器人的重要性，那是達文西的核心，也是他們仿造過程中最難突破的瓶頸。
可肖宿卻說，這三樣東西，直覺外科都沒做好？
「先說伺服控制。」
肖宿拿起白板筆，走到牆上掛著的工程圖紙前寫了起來。
「達文西的控制架構用的還是拉格朗日多剛體動力學模型加PID級聯控制的傳統路子。
二十六年疊代了四代，他們全都是在這個框架下不斷微調參數、優化補償項、打補丁。」
他在圖紙上畫了一個簡單的傳動結構示意圖，在諧波減速器的位置畫了一個圈。
「但你們有沒有想過一個更根本的問題，為什麼一定要用諧波減速器？」
這話一出，徐洋整個人僵住了。
不用諧波減速器？
達文西用了二十六年諧波減速器，全世界所有做手術機器人的企業都用諧波減速器，這是行業標配，是從第一代達文西就定下來的技術路線。
不用諧波減速器用什麼？
難道用行星齒輪？
那精度根本達不到亞毫米級的要求。
肖宿像是看出了他的困惑，繼續說道：
「諧波減速器之所以被用在手術機器人上，是因為它在體積和減速比之間取得了最好的平衡。
但它的代價是柔輪的非線性彈性遲滯。
這是物理本質決定的，無論怎麼優化控制算法，遲滯只能被補償，不能被消除，你們測到的延遲尖峰，就是這種遲滯被放大後的結果。」
他在紙上畫了一個新的結構。
「但如果換一種思路，既然機械傳動的遲滯補償永遠有極限，那為什麼還要用機械傳動呢？
我們完全可以改用Desma傳動，直接驅動，不用任何減速器。
執行器直接安裝在關節上，電機轉子和輸出軸同軸，沒有了齒輪、沒有了柔輪、沒有了任何中間傳動環節，自然也就不會有任何回差和遲滯。」
徐洋張大了嘴巴，大腦一片空白，耳邊只有肖宿的聲音在不斷迴響。
Desma傳動的概念他不是沒聽說過，但是因為電機的齒槽效應和力矩紋波，在低速高精度場景下，靠傳統PID根本無法壓制，導致這項技術只能存在於實驗室原型機里，在工業產品上幾乎沒有成熟應用案例。
這也是行業內一直不敢放棄諧波減速器的關鍵原因。
現在肖宿竟然要直接用這個技術，怎麼可能呢？
像是聽到了徐洋的心聲一樣，肖宿放下筆，說道：
「傳統方法的思路，是拿濾波器去追電機的齒槽力紋波，可往往是追著追著自己就先跟丟了。
但如果電機內部的電磁場從一開始就是以SO(3)的正則表示去排列的，它的力矩輸出在任何轉速下都是二次型守恆的。
遲滯？噪聲？抖動？
這些問題都會從根源上消失。
而且去掉諧波減速器這個最貴的零部件，整體機械成本將直接斷崖式下降，至少降低一大半。」