Die Milliarden-Dollar-Wette auf humanoide Roboter

ZJ Humanoid, ein in Hangzhou ansässiges Unternehmen für Physical AI, geht in großen Schritten in Richtung humanoider Roboter. Vor Kurzem hat ZJ Humanoid Robots (Zhejiang Humanoid Robotics Innovation Center) eine Finanzierungsrunde in Höhe von 65 Millionen US-Dollar abgeschlossen, womit sich das in nur 18 Monaten eingeworbene Gesamtkapital auf 290 Millionen US-Dollar beläuft. Eine zentrale Rolle bei der Entwicklung der humanoiden Roboter und deren sichere, präzise und effiziente Bewegungssteuerung spielt hierbei die Technologie der Synapticon GmbH aus dem schwäbischen Schönaich.

In der Entwicklung der humanoiden Roboter misst sich der Fortschritt in Millimetern, Millisekunden und Millinewton, denn es geht darum jederzeit das fragile Gleichgewicht zwischen Aktion und Stabilität zu gewährleisten. Bisher scheiterten viele Ansätze an zu schweren Antrieben, zu instabilen Gelenken, zu langsamen Steuerungssystemen. Ein Knie, das auch nur um ein halbes Grad falsch angewinkelt ist, kann einen Roboter zu Fall bringen. In Forschungslaboren weltweit ist dieses halbe Grad zum teuersten Problem der Automatisierung geworden. Jeder humanoide Roboter ist ein Balanceakt zwischen Kraft und Zerbrechlichkeit, Koordination und Chaos. Jeder Schritt erfordert perfekte Synchronisation. Es geht dabei um Dutzende von Antrieben, die harmonisch zusammenarbeiten müssen, wobei jedes Signal mit mikroskopisch kleinen Auswirkungen durch die gesamte Struktur hallt.

Das 2023 gegründete Unternehmen ZJ Humanoid steht im Mittelpunkt der strategischen Bemühungen Chinas, die Entwicklung humanoider Roboter zu industrialisieren. Das Unternehmen verbindet jahrzehntelange Forschungsarbeit der Zhejiang-Universität mit der Präzision der Fertigung. Im Mittelpunkt steht Professor Xiong Rong, Chefwissenschaftlerin und langjährige Robotikforscherin an der Zhejiang-Universität. Sie ist international bekannt für ihre Arbeit auf dem Gebiet der Steuerungstheorie und der Integration humanoider Roboter. „Wir arbeiten seit über zwei Jahrzehnten an humanoiden Robotern, von den frühen Fußball spielenden Robotern bis hin zu unseren neuesten humanoiden Prototypen“, sagt Professor Xiong Rong. „Unsere Mission war schon immer dieselbe – sichere und leistungsfähige Roboter in so viele Umgebungen wie möglich zu bringen. Aber die Entwicklung eines leichten, kompakten und hochpräzisen Systems ist ein langer Weg.“

Chinesen schätzen schwäbische Ingenieurskunst
Herkömmliche Servosysteme basieren auf großen externen Gehäusen, die durch umfangreiche Verkabelung miteinander verbunden sind, was zu Trägheit und Verzögerungen führt. Das Team von ZJ hat diese Logik umgekehrt: Die Steuerung wurde in die Gelenke verlagert. Jedes Glied enthält einen eigenen Controller, Sensoren und eine Sicherheitslogik – eine verteilte Architektur, die dem menschlichen Nervensystem nachempfunden ist.

Um dieses Konzept in die Tat umzusetzen, war eine kompakte und dennoch leistungsstarke Plattform für die Bewegungssteuerung erforderlich. ZJ fand die Lösung in den Somanet Circulo-Servoantrieben von Synapticon. Das Hightech-Unternehmen aus Schönaich bei Stuttgart entwickelt und produziert integrierte Antriebstechnik für Robotik und industrielle Automatisierung — mit einem klaren Schwerpunkt auf humanoider Robotik und Embodied AI. Das 2012 gegründete Unternehmen mit Hauptsitz in Schönaich und Niederlassungen im Silicon Valley, Shanghai, Shenzhen und Belgrad steht für vollständig integrierte Motion Control — die konsequente Verbindung von Software, Elektronik und Mechanik in kompakten, dezentralen Antriebslösungen.

„Wir wussten, dass wir dafür eine leistungsstarke, kompakte und sichere Bewegungssteuerung brauchten. Wir sind durch Messen und Empfehlungen von Partnern auf Synapticon aufmerksam geworden. Die Circulo-Antriebe zeichneten sich durch den höchsten Integrationsgrad aus, den wir je gesehen hatten – sie vereinen Encoder, Bremsen, Hohlwelle und kompaktes Design“, sagt Professor Xiong. „Jeder Antrieb passt direkt in die Verbindung und vereint Leistungselektronik, Rückmeldung und Sicherheit in einer Einheit. Das Ergebnis: weniger Verkabelung, geringeres Gewicht und perfekt abgestimmte Bewegungen.“

Synchronisation im Mikrosekundenbereich
Bei humanoiden Robotern kommt es entscheidend auf das Timing an. Das Steuerungssystem von ZJ basiert auf EtherCAT und gewährleistet eine deterministische Kommunikation über alle Achsen hinweg. Mithilfe von OBLAC, Synapticons browserbasierte Inbetriebnahme- und Tuning-Software für Servoantriebe, optimierte das Unternehmen die Servoparameter und Diagnosen so lange, bis die Bewegungen nahtlos abliefen. „Die Zusammenarbeit mit Synapticon verlief von Anfang an reibungslos und war sehr hilfreich“, sagt Professor Xiong. „Ihre Technologie half uns dabei, die hochpräzise Servosteuerung zu erreichen, die wir für unsere Roboterarme benötigten.“

Sicherheit, die in der Hardware steckt
Bei humanoiden Robotern muss die Sicherheit im Inneren der Maschine gewährleistet sein, nicht außerhalb. „Platzersparnis ist in einem komplexen Robotersystem von entscheidender Bedeutung“, bemerkt Professor Xiong. „Synapticon Circulo bietet hier die perfekte Lösung. Gemeinsam haben wir eine große Herausforderung im Bereich der Gelenkstabilität gemeistert und unseren Roboter vom Laborprototyp in die Produktionsphase gebracht.“ Jeder Aktuator verfügt über die Funktionen „Safe Torque Off“ (STO) und „Safe Brake Control“ (SBC) und bildet so eine dezentrale Sicherheitskette, die lokal auf jeden Fehler reagiert – schneller und zuverlässiger als zentralisierte Systeme.

Integration als Strategie
Die technischen Entscheidungen von ZJ Humanoid Robots, die zur Wahl von Synapticon beitrugen, basieren auf drei Grundsätzen:

• Verteilte Steuerung – Intelligenz an den Gelenken verhindert Verzögerungen und reduziert die Komplexität.
• Deterministische Synchronisation – EtherCAT sorgt dafür, dass alle Achsen harmonisch zusammenarbeiten.
• Eigensicherheit – In die Antriebe integrierte Schutzvorrichtungen vereinfachen die Zertifizierung und stärken das Vertrauen.

Simon Fischinger CEO Synapticon

Vom Prototyp zur Plattform
Für Simon Fischinger, CEO von Synapticon, belegt das gemeinsame Projekt rund um die humanoiden Roboter von ZJ Humanoid Robots einige zentrale Voraussetzungen für zukünftige Entwicklungen: „Die Steuerung im humanoiden Roboter muss dort angesiedelt werden, wo die Bewegung stattfindet – dezentrale Intelligenz ermöglicht skalierbare Konstruktionen. Auch das Timing ist ganz essentiell, denn nur deterministische Netzwerke schaffen mechanische Zuverlässigkeit. Außerdem gilt es Sicherheit vorab zu integrieren, statt sie nachträglich hinzuzufügen, denn Schutz auf Hardwareebene schafft Vertrauen.“

Quelle: Synapticon