腱传动欠驱动系统简介

寂静回声

这种传动机构是有科学名称的，神他妈的单自由度平面串联杆组。

所描述的这种运动机构，在传动学和机构学中通常归类为 “欠驱动机构”（Underactuated Mechanism），更具体地说，是一种 “腱绳驱动的欠驱动机构” 或 “腱传动欠驱动系统”。
欠驱动机构：指系统自由度（DOF）数量大于独立驱动器（如电机）数量的机械系统。例如，一个具有3个关节自由度的手指，仅由1个电机通过腱绳驱动，即为典型的欠驱动系统。
腱绳传动（Tendon-driven Transmission）：利用柔性绳索（如超高分子量聚乙烯纤维、钢丝等）模拟生物肌腱，将远端电机的驱动力传递到关节，实现远程驱动。
腱绳驱动系统（Tendon-Driven Transmission System）是一种仿生驱动机制，其核心思想是模仿生物体中“肌肉-肌腱-骨骼”的联动方式。它通过将笨重的驱动源（电机）与需要运动的末端部件（如手指关节）分离开来，利用轻质、高强度的“腱绳”进行远程动力传输。


腱绳驱动的欠驱动机构并非传动或机构学领域的近期突破。尽管在手术机器人和灵巧手等领域的研究和应用仍在持续发展，但其基本概念可追溯到几十年前。腱绳传动在机械装置中的应用起源于19世纪，而其在机器人领域的应用则始于20世纪80年代初。
早在20世纪70年代末就出现了早期的腱绳驱动机器人手，例如1977年Okada研制的三指机械手，采用闭环皮带驱动机构；同年Rovetta开发的机械夹持器则引入了复位弹簧以提供偏置力矩。其他著名的早期实例还包括Morecki等人于1980年在开式腱绳传动方面的研究，Salisbury于1982年为斯坦福/喷气推进实验室（JPL）机械手设计的驱动系统，以及Jacobsen于1985年研发的犹他/麻省理工学院（Utah/MIT）灵巧手，后者每个手指使用了多根开式腱绳进行驱动。

《TENDON DRIVEN ROBOTIC HANDS: A REVIEW》
https://www.ijmerr.com/uploadfile/2015/0409/20150409024829230.pdf


腱绳驱动机器人手的驱动源由安装在机器人前臂或手腕处的微型高功率电机（如空心杯电机）产生旋转运动。
电机的旋转运动可以通过卷轴或微型丝杠等机构，转化为腱绳的拉伸或放松。
动力传输靠一根或多根高强度纤维制成的腱绳，像人体的肌腱一样，穿过导管或滑轮，连接到手指的特定关节上。
当电机拉紧腱绳时，对应的手指关节就会弯曲；当电机放松腱绳时，在拮抗肌腱或弹簧的作用下，关节伸直。通过精确控制多根腱绳的拉伸程度，可以实现手指复杂、协同的运动。



将电机等重型部件移出手掌，极大地减轻了末端执行器（手）的重量和转动惯量，使其能进行更快、更灵活的运动。
允许在极小的空间内（如手掌）实现大量独立的关节运动（高自由度），这是传统电机直驱方案难以企及的。
腱绳本身具有一定的弹性，能吸收冲击，实现柔性接触，在与人或物体交互时更安全。
高度模拟人手结构，能够实现抓取鸡蛋等需要精确力控的精细任务。


行业分析指出，用于机器人腱绳的理想材料是超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE），如Dyneema®或Spectra®。
这类纤维具有无与伦比的强度重量比、极低的延展性（确保精确传动）、优异的耐磨性和抗疲劳性，是替代传统钢索的理想选择。


根据截至2025年7月的公开信息分析，特斯拉Optimus第三代（Gen-3）人形机器人在其灵巧手部分极大概率采用了腱绳驱动方案。更具体地说，这是一种“丝杠+腱绳”的复合传动方案，通过将驱动系统外置，实现了手部的高度灵活性、多自由度和轻量化设计。

今日头条（2025年4月4日）在一篇关于Optimus Gen-3发布的文章中，将“仿生驱动系统”列为核心技术突破之一，并详细描述为“采用腱绳传动 + 微型丝杠的混合方案，手指关节通过电机驱动腱绳实现灵活运动，模拟人类肌腱的工作原理”。


东方财富网（2025年2月27日）在专题文章中分析：“特斯拉...推出了三代灵巧手(Robotic Hand),其中腱绳(Tendon-Driven)技术是实现灵巧手高自由度、灵活运动的核心技术之一。” 该分析将腱绳技术直接与Optimus第三代灵巧手关联。

多方报道确认Gen-3灵巧手拥有高达22个自由度。在手掌如此狭小的空间内实现如此高的自由度，腱绳驱动（将电机等执行器置于前臂）是目前最优越的技术路径之一，可以显著减小手部体积和惯量。
特斯拉官方发布的视频展示了Optimus机器人执行抓取鸡蛋、分类电池等精细任务的能力。这些任务要求精确的力控制和柔顺的动作，这正是腱绳驱动系统的优势所在。

目前所有强有力的证据都明确指向灵巧手是腱绳方案的应用部位。
对于需要承受巨大重量和冲击的身体其他部分，如腿部、腰部和大部分臂关节，特斯拉大概率仍沿用传统的高扭矩密度旋转电机+高精度减速器的方案，以保证足够的刚性和力量支撑。


《第一章 完全驱动与欠驱动系统》
https://zhuanlan.zhihu.com/p/471131655
《腱绳传动应用及其材料介绍》
https://zhuanlan.zhihu.com/p/20333976425
《一种欠驱动3D打印机械手的结构设计》
https://xuebao.tust.edu.cn/docs/ ... 743d7ed6eed4cf1.pdf
《欠驱动Or全驱动？——关于机械手驱动方式的介绍与更优选择》
https://zhuanlan.zhihu.com/p/37078717