Tesla: i brevetti descrivono i design della mano e del ginocchio di Optimus

Due brevetti pubblicati di recente offrono una visione dettagliata di come Tesla stia progettando il suo robot umanoide Optimus, con un’enfasi su meccanismi biomimetici, efficienza e instradamento innovativo dei cavi per affrontare le sfide più complesse della robotica.

L’analisi dei meccanismi della mano e del ginocchio chiarisce come il sistema venga progettato per essere capace, durevole ed efficiente dal punto di vista energetico.

La mano: eliminare il crosstalk

Una mano umanoide ad alte prestazioni richiede più cavi in tensione che funzionano come tendini artificiali, instradati dagli attuatori nell’avambraccio, attraverso un polso altamente mobile, fino a ciascun dito.

Un problema frequente, noto come crosstalk, si verifica quando il movimento del polso tira involontariamente i cavi interni, facendo sussultare o chiudere le dita senza un comando.

Per affrontarlo, gli ingegneri Megan Giacobetti, Rod Jafari, Michael Leddy, Harry Edward Olive e Shitong Pang descrivono una transizione ortogonale dei cavi posizionata nell’articolazione del polso. Sul lato dell’avambraccio, i cavi di controllo sono disposti in una pila laterale e orizzontale.

Questa configurazione riduce il braccio di leva attorno all’asse di pitch (movimento su-giù). Quando i cavi passano attraverso il centro di rotazione del polso, si trasformano in una pila verticale, il che a sua volta riduce il braccio di leva attorno all’asse di yaw (movimento da lato a lato).

Il vantaggio chiave è che la lunghezza totale dei cavi viene preservata durante l’articolazione. Posizionando i cavi in tensione nei centri di rotazione sia dell’asse di pitch sia di quello di yaw, il polso può ruotare liberamente senza tendere involontariamente i tendini delle dita.

Questo isola i movimenti del polso e delle dita, aiutando a evitare prese impacciate e cadute accidentali, e riduce il carico computazionale che altrimenti verrebbe usato per contrastare i sussulti involontari delle dita.

Oltre all’instradamento nel polso, le dita sono progettate per durare e garantire precisione. La maggior parte delle dita comprende quattro elementi: una punta distale, due elementi intermedi e un elemento di base.

Invece di semplici cerniere a perno che si usurano e aumentano l’attrito, gli elementi delle dita utilizzano superfici di contatto curve che rotolano in modo fluido quando il dito si piega.

Ogni dito standard è azionato da tre cavi. Un cavo principale passa dietro l’articolazione di base e davanti alle articolazioni superiori per produrre il movimento principale di presa.

Gli altri due cavi sono collegati agli elementi intermedi per azionare adduzione e abduzione, consentendo al robot di aprire le dita lateralmente. Canali interni lavorati con precisione mantengono questi cavi allineati lateralmente verso i rispettivi punti di terminazione, evitando incroci e sfilacciamenti.

Miglioramenti iterativi

Secondo Elon Musk il 19 aprile 2026, questo design brevettato della mano è già stato modificato e iterato.

Abbiamo già cambiato il design. Questo non ha effettivamente funzionato.

— Elon Musk (@elonmusk) 19 aprile 2026

Elon ha indicato che l’articolazione rotolante delle dita non ha funzionato nella pratica. Resta da vedere se comparirà un nuovo brevetto relativo alla mano o se emergeranno modifiche con il lancio di Optimus V3.

Il ginocchio: leva meccanica estrema

Mentre la mano dà priorità a un instradamento a basso attrito, il brevetto del ginocchio robotico firmato da Rod Jafari si concentra sulla massimizzazione della leva meccanica e dell’efficienza dell’attuatore, prendendo molto in prestito dall’anatomia umana per supportare camminata, accovacciamento e sollevamento.

Invece di una cerniera convenzionale, il ginocchio utilizza un collegamento meccanico a quattro nodi, un analogo meccanico diretto delle interazioni tra rotula, femore, tibia e legamenti crociati.

La geometria a quattro barre distribuisce i carichi dinamici su più nodi quando, ad esempio, il robot si piega per sollevare una scatola pesante, preservando l’integrità dell’articolazione e prevenendo guasti sotto carichi elevati.

Il ginocchio è azionato da un singolo attuatore lineare — di fatto un servo motore preciso — nella parte alta della coscia. Grazie alla geometria del collegamento, l’attuatore deve ruotare il suo membro di collegamento principale solo di circa 60 gradi, ottenendo così un intervallo di rotazione di circa 150 gradi per la parte inferiore della gamba.

Questo grande guadagno di movimento è vantaggioso per un umanoide alimentato a batteria: un piccolo spostamento dell’attuatore può generare un ampio movimento della parte inferiore della gamba, riducendo il consumo di energia elettrica e mantenendo compatto l’insieme.

Per mettere in sicurezza questo sistema a leva elevata, un sensore di forza nel membro di collegamento secondario misura in tempo reale il carico sulla gamba. I circuiti di elaborazione calcolano quindi l’esatto micro-spostamento che l’attuatore deve produrre, tenendo conto dell’angolo attuale della gamba, della velocità di camminata desiderata e della coppia necessaria per il passo successivo.

Sebbene inizialmente Tesla avesse previsto di presentare Optimus nel primo trimestre, ora intende farlo più vicino alla produzione per ridurre la possibilità che i concorrenti copino il suo lavoro.