Les brevets de Tesla détaillent les conceptions de la main et du genou d'Optimus

Deux brevets récemment publiés offrent un aperçu détaillé de la manière dont Tesla conçoit son robot humanoïde Optimus, en mettant l'accent sur les mécanismes biomimétiques, l'efficacité et un cheminement ingénieux des câbles pour relever des défis robotiques complexes.

L'examen des mécanismes de la main et du genou permet de mieux comprendre comment le système est conçu pour être performant, durable et économe en énergie.

La main : éradiquer la diaphonie

Une main humanoïde hautement fonctionnelle nécessite de multiples câbles de tension agissant comme des tendons artificiels, acheminés depuis des actionneurs situés dans l'avant-bras, à travers un poignet très mobile, et jusqu'à chaque doigt.

Un problème fréquent, appelé diaphonie, survient lorsque le mouvement du poignet tire involontairement sur les câbles internes, provoquant des saccades ou la fermeture des doigts sans commande.

Pour résoudre ce problème, les ingénieurs Megan Giacobetti, Rod Jafari, Michael Leddy, Harry Edward Olive et Shitong Pang décrivent une transition de câble orthogonale placée au niveau de l'articulation du poignet. Du côté de l'avant-bras, les câbles de commande sont disposés en une pile latérale horizontale.

Cette disposition raccourcit le bras de levier autour de l'axe de tangage (mouvement de haut en bas). À mesure que les câbles passent par le centre de rotation du poignet, ils basculent vers une pile verticale, ce qui réduit à son tour le bras de levier autour de l'axe de lacet (mouvement latéral).

L'avantage principal est que la longueur totale du câble est préservée pendant l'articulation. En plaçant les câbles de tension aux centres de rotation des axes de tangage et de lacet, le poignet peut pivoter librement sans tendre involontairement les tendons des doigts.

Cela isole les mouvements du poignet et des doigts, aidant à éviter les saisies maladroites et les chutes accidentelles, tout en réduisant la charge de calcul qui serait autrement nécessaire pour contrer les saccades involontaires des doigts.

Au-delà du passage des câbles au poignet, les doigts sont conçus pour la durabilité et la précision. La plupart des doigts comprennent quatre segments : une pointe distale, deux segments intermédiaires et un segment de base.

Au lieu de simples charnières à goupille qui s'usent et augmentent la friction, les segments du doigt utilisent des surfaces de contact incurvées qui roulent doucement lors de la flexion du doigt.

Chaque doigt standard est actionné par trois câbles. Un câble principal passe derrière l'articulation de base et devant les articulations supérieures pour produire le mouvement de saisie principal.

Les deux autres câbles sont fixés aux segments intermédiaires pour diriger l'adduction et l'abduction, permettant au robot d'écarter les doigts latéralement. Des canaux internes usinés avec précision maintiennent ces câbles alignés latéralement jusqu'à leurs points d'ancrage, évitant ainsi tout croisement ou effilochage.

Améliorations itératives

Selon Elon Musk le 19 avril 2026, cette conception de main brevetée a déjà été modifiée et itérée.

We already changed the design. This one didn’t actually work.

— Elon Musk (@elonmusk) April 19, 2026

Elon a indiqué que l'articulation du doigt roulant ne fonctionnait pas en pratique. Il reste à voir si un nouveau brevet lié à la main apparaîtra ou si des changements seront introduits avec le lancement de l'Optimus V3.

Le genou : un levier mécanique extrême

Là où la main privilégie un cheminement à faible friction, le brevet du genou robotique, rédigé par Rod Jafari, se concentre sur l'optimisation du levier mécanique et de l'efficacité de l'actionneur, s'inspirant largement de l'anatomie humaine pour faciliter la marche, l'accroupissement et le levage.

Plutôt qu'une charnière conventionnelle, le genou utilise une liaison mécanique à quatre nœuds, un analogue mécanique direct des interactions entre la rotule, le fémur, le tibia et les ligaments croisés.

La géométrie à quatre barres répartit les charges dynamiques sur plusieurs nœuds lorsque, par exemple, le robot se penche pour ramasser une boîte lourde, préservant ainsi l'intégrité de l'articulation et évitant toute défaillance sous un poids important.

Le genou est entraîné par un seul actionneur linéaire — essentiellement un servomoteur de précision — situé dans le haut de la cuisse. Grâce à la géométrie de la liaison, l'actionneur n'a besoin de faire pivoter son segment de liaison principal que d'environ 60 degrés, ce qui génère une amplitude de rotation d'environ 150 degrés pour le bas de la jambe.

Ce gain de mouvement important est avantageux pour un humanoïde alimenté par batterie : un petit déplacement de l'actionneur peut générer un large balancement du bas de la jambe, réduisant la consommation d'énergie électrique tout en gardant l'ensemble compact.

Pour protéger ce système à fort effet de levier, un capteur de force situé dans le segment de liaison secondaire mesure la charge en temps réel sur la jambe. Le circuit de traitement calcule ensuite le micro-déplacement exact que l'actionneur doit produire, en tenant compte de l'angle actuel de la jambe, de la vitesse de marche souhaitée et du couple requis pour le pas suivant.

Alors que Tesla devait initialement dévoiler Optimus au premier trimestre, l'entreprise prévoit désormais de le faire plus près de la production afin de réduire le risque que des concurrents ne copient son travail.