灵巧手是人形机器人技术壁垒最高的部件之一，占整机开发价值的60%。传动方案的选择直接决定了灵巧手的灵活性、精度和成本。腱绳传动通过模拟人体肌腱机制，已取代齿轮传动和连杆传动成为主流方案——特斯拉Optimus三代灵巧手、1X NEO Gamma、Shadow Hand等均采用腱绳方案。行业研究认为，腱绳传动在大自由度灵巧手中的优势不可替代，N型/N+1型/2N型三种方案各有适用场景，UHMWPE纤维和PBO纤维是当前最优材料选择。

灵巧手的主要传动方式包括齿轮传动、连杆传动和腱绳传动。

齿轮/蜗轮蜗杆传动在工业机器人中应用广泛，能获得稳定传动比、传递效率高、可靠性强，但齿轮本身增加重量和惯性，结构复杂、柔性不足。

连杆传动多用于工业和商业场景，刚性强、负载能力好、可完成包络抓取，但在远距离控制上困难、容易弹射、抓取空间小、抗冲击性能弱。

腱绳传动通过模拟人体肌腱的牵引机制，利用高强度材料传递动力，控制灵活、结构简单、柔性高、节省空间和成本。腱绳可将大型驱动器远离执行机构，减轻末端负载和惯量，提升抓取速度，适合空间狭小且需驱动多自由度的场合。

三种方案中，腱绳传动在灵活性和轻量化方面具备天然优势，已成为人形机器人灵巧手的主流选择。特斯拉、1X、Shadow等头部企业的方案均验证了腱绳传动的可行性。

腱绳与滑轮搭配使用，根据布置方式不同可分为三类：

N型：驱动器数目N个、腱绳2N根。优点是驱动器数目最少，可有效降低驱动系统整体尺寸，降低电气与控制系统复杂程度；缺点是需要预紧装置确保腱绳张力。

N+1型：驱动器数目N+1个、腱绳N+1根。优点是腱绳数目最少；缺点是单根腱绳与单个驱动单元负载较大，驱动单元尺寸偏大，牺牲系统紧凑性。

2N型：驱动器数目2N个、腱绳2N根。优点是承载能力强、动态特性较好；缺点是所需驱动单元数目较多，机构尺寸偏大。

特斯拉Gen3灵巧手22个自由度选择腱绳方案，通过三级传动（行星齿轮箱+丝杠+腱绳）实现驱动端与执行端分离，在灵活性和重量之间找到了平衡。三类方案中，2N型传动更适合对承载能力和动态性能要求高的场景，N型更适合追求紧凑设计的场景。

腱绳材料需满足高强度、低蠕变、低摩擦系数、耐高低温和辐射等要求。钢丝绳存在末端固定困难、不能承受小回转半径、强度较低、寿命短等缺点，使用范围受限。高分子纤维凭借轻量化、高耐磨性成为更优选择。

UHMWPE纤维是目前最广泛使用的腱绳材料。其拉伸强度34-42cN/dtex，是优质钢材的15倍、碳纤维的2.6倍、芳纶纤维的1.7倍；密度仅0.97g/cm³，是高性能纤维中密度最小、比强度和比模量最高的材料。同益中、南山智尚、恒辉安防、九州星际等国内企业已实现规模化生产。

PBO纤维（聚对苯撑苯并二噁唑）被称为“21世纪超级纤维”，拉伸强度37-38cN/dtex、模量1700-1800cN/dtex、热分解温度650℃。日本东洋纺是全球最大商业化生产企业，成都新晨新材380吨/年装置2019年投产，我国成为继日本之后第二个能大批量生产PBO纤维的国家。

芳纶纤维（如Vectran）在美国宇航中心Robonaut2 hand中有应用，但强度（22-28cN/dtex）和模量（680-800cN/dtex）低于UHMWPE和PBO，综合性能稍逊。

特斯拉Optimus三代灵巧手完整展示了腱绳传动的演进路径。Gen1（2022）采用“空心杯电机+腱绳蜗轮蜗杆”传动，6执行器11自由度；Gen2（2023）延续技术路线并增加全手指触觉传感器；Gen3（2024）创新采用“行星齿轮箱+丝杠+腱绳”三级传动，自由度翻倍至22个，精度和载荷能力大幅提升。

1X NEO Gamma（2025）将腱绳应用从灵巧手拓展至全身关节。机器人大量采用腱绳驱动关节设计，灵巧手20个自由度，腱绳+软质覆盖物类似肌肉组织，运行噪音接近家用冰箱，为机器人C端应用做出了示范。

国际学术和产业界同样广泛采用腱绳传动。Shadow Hand（5指24自由度）、Washington Hand（5指15自由度）、Anthropomorphic Robot Hand（5指15自由度）等均验证了腱绳传动的可行性和优越性。

灵巧手三种传动方式对比

传动方式	优点	缺点	代表产品
腱绳传动	控制灵活、结构简单、柔性高、节省空间	刚度有限影响位置精度，易产生力矩耦合	特斯拉Optimus、1X NEO Gamma、Shadow Hand
齿轮传动	传动比稳定、效率高、可靠性强	结构复杂、柔性不足、重量大	工业机器人灵巧手
连杆传动	刚度高、负载能力强	柔性不足、抗冲击弱、远距离控制困难	HIT/DLR II灵巧手