东京大学 JSK 实验室发布真人尺寸肌肉骨骼机器人腿，髋、膝、踝的仿生肌肉、肌腱、韧带、足底缓冲结构全部用 3D 打印成型；样机高 0.95 米，骨骼部分为 PLA，软组织统一使用 TPU95A 柔性材料，依靠悬吊装置分担自重，完成了左右交替迈步演示，论文发表在《Advanced Intelligent Systems》。和以往仿人腿常用钢丝、刚性转轴的方案不同，这套方案不靠更换材料，只调整晶格密度、支撑筋厚度、内部镂空图案，同一块打印件就能实现软的肌肉、偏硬的传力肌腱、起限位稳定作用的韧带，关节不再依赖传统轴承。动力依然是电机牵引拉线，打印出来的柔性结构负责被动顺应、约束关节、吸收冲击。它目前不能独立站立行走，悬吊辅助是必要条件。
新旧仿生腿方案对比表
| 方案 | 传统肌肉骨骼机器人腿 | 本次东京大学 3D 打印仿生腿 |
|---|---|---|
| 软组织 | 钢丝充当肌腱，缺少仿生韧带，关节多用轴承 | TPU 一体打印肌肉、肌腱、韧带、足底缓冲垫 |
| 材料 | 多种零件、多种材料分开加工 | 单一 TPU 材料，靠几何结构调刚度 |
| 关节约束 | 轴承 + 限位结构 | 打印韧带图案实现被动约束，取消轴承 |
| 制作流程 | 零件繁多，装配复杂，定制周期长 | 参数化建模，一次打印柔性构件，可快速迭代 |
| 行走条件 | 部分老样机可支撑自重（Kengoro/Kenshiro） | 必须悬吊辅助，不能独立承重行走 |
样机核心参数与结构清单
- 尺寸：0.95m，真人下肢比例，包含骨盆、股骨、胫骨、足部骨骼
- 材料：骨骼 PLA；仿生肌肉 / 肌腱 / 韧带 / 缓冲垫 TPU95A（FDM 打印）
- 肌肉布局：一共 6 组仿生肌肉，包含跨双关节肌，模仿人体拮抗驱动逻辑
- 关节：髋、膝、踝三处，依靠打印韧带做被动限位
- 驱动：外置电机 + 拉线拉动仿生肌肉，电机不在腿部本体上
- 控制：拮抗式驱动，配合软组织自身弹性完成步态
- 局限：悬吊承担大部分重量，无自主平衡能力，仅演示迈步动作
这套方案的亮点
✅ 大幅简化仿生腿的制造，不用分别开模、加工多种柔性件，参数化脚本批量生成晶格结构
✅ 力学更贴近人体：韧带约束、肌肉弹性、足底缓冲都集成在结构里，属于 “形态智能”，降低控制难度
✅ 柔性结构一体化，碰撞安全性更高，适合未来人机共融场景
✅ 设计流程可复用，方便快速修改肌肉排布、调整刚度，加速肌肉骨骼机器人迭代
明显局限
⚠️ 依赖悬吊，不能独立站立、独立行走，自重承载是下一阶段难题
⚠️ TPU 材料疲劳问题：反复弯折、拉伸后晶格结构会慢慢蠕变、刚度下降
⚠️ 动力还是拉线电机，不是真正自主收缩的人工肌肉，打印件只做被动顺应结构
⚠️ 目前只验证基础迈步，还没有爬坡、转向、抗扰动等复杂步态
技术思路和后续方向说明
它属于形态计算 / 形态机器人学思路：把一部分运动稳定、限位、缓冲交给本体结构，而不是全靠控制器实时计算。研究团队后续目标是优化晶格结构、提升材料耐久、加入平衡控制，逐步减少悬吊支撑，最终实现无辅助行走。
【相关 FAQ】
问题 1：东京大学真人尺寸仿生腿：肌肉、肌腱、韧带一体 3D 打印，悬吊支撑下实现交替迈步，它是用活的生物肌肉驱动吗？
回答 1：东京大学真人尺寸仿生腿：肌肉、肌腱、韧带一体 3D 打印，悬吊支撑下实现交替迈步，并不是活体生物肌肉，全部是 TPU 塑料 3D 打印出来的仿生柔性结构，动力来自外部电机拉线牵引。
问题 2：东京大学真人尺寸仿生腿：肌肉、肌腱、韧带一体 3D 打印，悬吊支撑下实现交替迈步，同一种 TPU 材料怎么同时实现肌肉、肌腱、韧带三种不同功能？
回答 2：东京大学真人尺寸仿生腿：肌肉、肌腱、韧带一体 3D 打印，悬吊支撑下实现交替迈步，靠改变内部晶格密度、筋条粗细和镂空图案；肌肉区域更疏松柔软，肌腱致密偏硬负责传力，韧带是特定图案，用来限制关节过度活动。
问题 3：东京大学真人尺寸仿生腿：肌肉、肌腱、韧带一体 3D 打印，悬吊支撑下实现交替迈步，它能不能脱离吊索自己走路？
回答 3：东京大学真人尺寸仿生腿：肌肉、肌腱、韧带一体 3D 打印，悬吊支撑下实现交替迈步，当前样机不行，吊索承担大部分自重，它只是在悬吊辅助下演示交替迈步，还没有平衡和承重能力。
问题 4：东京大学真人尺寸仿生腿：肌肉、肌腱、韧带一体 3D 打印，悬吊支撑下实现交替迈步，和之前东大 Kengoro、Kenshiro 仿人机器人有什么区别？
回答 4：东京大学真人尺寸仿生腿：肌肉、肌腱、韧带一体 3D 打印，悬吊支撑下实现交替迈步，Kengoro/Kenshiro 主要用钢丝模拟肌肉、轴承做关节；新方案直接打印仿生韧带和弹性肌肉结构，关节不用轴承，制造方式和被动力学特性完全不同。
【参考资料】
[2026-09-11]（论文原文）Accelerating Musculoskeletal Robotics Through Parametric Design and 3D‐Printed Flexible Structures, Advanced Intelligent SystemsWiley Onli...
[2026-11-04]（3DPrinting 报道）University of Tokyo Team 3D Prints Robot Legs With TPU Muscles and Ligaments
[2026-11-06]（Humanoids Daily）Tokyo Researchers Build Robotic Legs With 3D-Printed Muscles, Tendons and Ligaments
【免责声明】
本文信息基于东京大学 JSK 实验室公开论文与媒体报道；该样机为实验室原型，距离实用仿人机器人还有较大距离；TPU 晶格疲劳、步态稳定性、承载能力仍在研究阶段，不代表可商用产品。