Inova und Lattice demonstrieren gemeinsam mit dem DLR eine verteilte Motorsteuerung innerhalb eines einzigen Steuerungszyklus für eine humanoide Roboterhand basierend auf Lattice-FPGAs

APXpress-Netzwerktechnik und auf Nexus™-basierte Lattice-FPGAs schließen den Regelkreis für 18 Motoren innerhalb einer 10-kHz-Periode ab, wobei die Kommunikations-Totzeit unter 10 Mikrosekunden liegt. Das Projekt entsteht in Zusammenarbeit mit dem Institut für Robotik und Mechatronik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) als wissenschaftlichem Partner. München, 9. November 2026 – Auf der electronica 2026 präsentiert Inova Semiconductors eine Entwicklungsplattform für humanoide Roboter, die auf der APXpress-Hochgeschwindigkeits-Netzwerktechnologie von Inova sowie den stromsparenden Lattice CertusPro™- und Lattice CrossLink™ NX-FPGAs basiert. Das Institut für Robotik und Mechatronik des DLR ist wissenschaftlicher Partner dieser Zusammenarbeit und bringt seine langjährige Forschung im Bereich Roboterhände und Manipulation ein. Im Rahmen dieser wissenschaftlichen Zusammenarbeit wurde die Steuerungsarchitektur einer mit 18 Motoren ausgestatteten Forschungshand so überarbeitet, dass die Motoren, die Gelenksensoren und das Tastsensorarray mit zehn Sensoren ein gemeinsames deterministisches Netzwerk nutzen. Die Bewegungssteuerung läuft lokal an jedem Motor und liegt weit über der Geschwindigkeit des Netzwerks. Kurze Totzeiten sorgen für eine reibungslose Gesamtbewegungssteuerung, die auf allen Achsen präzise synchronisiert ist, um jegliche Versatzbewegungen zwischen den Fingern zu vermeiden. Um das zu erreichen, muss der Bewegungsregler die Sensoren abtasten und die Stromanpassung innerhalb derselben Regelperiode vornehmen. Herkömmliche Lösungen erfassen die Rückmeldungen meist in einer Periode und passen den Strom erst in der nächsten Periode an. Andere Lösungen weisen hingegen sowohl eine Verzögerung von einer als auch von zwei Perioden auf. Für das Design stabiler und sicherer Impedanzregler für die Mensch-Maschine-Zusammenarbeit ist jedoch eine minimale Verzögerung entscheidend. Mithilfe früher APXpress-Prototypen, Lattice-Nexus-basierter FPGAs und der feldorientierten Regelung aus der DLR-Forschung führt das Kooperationsprojekt den Bewegungsregelkreis innerhalb einer einzigen 10-kHz-Periode aus. Die Kommunikation zwischen der Sensorabtastung und der Festlegung neuer Sollwerte nimmt weniger als 10 µs in Anspruch, wobei alle Achsen synchron laufen. Bei einem herkömmlichen zyklischen Regelungsverfahren wird der Befehl normalerweise einen oder möglicherweise sogar zwei Zyklen nach der Abtastung ausgegeben. Die feldorientierte Regelung wird auf dem Lattice-FPGA an jedem Motor implementiert und läuft mit einer höheren Frequenz. Die Gelenkwinkel- und Tastsensorik nutzen dasselbe Netzwerk nach einem separaten Zeitplan. Die Tastsensorik, die den größeren Teil des Datenverkehrs ausmacht, wird ohne Beeinträchtigung der zeitkritischeren Motorsteuerungsnachrichten übertragen. APXpress bietet die erforderliche Bandbreite für die Roboterhand, sodass kein separater Sensorkabelbaum erforderlich ist. Die Motorsteuerungen sind in einer Daisy-Chain-Anordnung mit sehr kurzen Kabeln verbunden – im Gegensatz zu einer Sternarchitektur, die auf einen höheren Verkabelungsaufwand angewiesen ist. Dadurch bleibt die Hand leicht und die kritischen mechanischen Gelenke frei von großen Kabelbündeln. Die beschriebene Topologie des Netzwerks ist zudem bereits für Kameras, Radar und andere Datenströme aus der Umgebungswahrnehmung ausgelegt. „Was dieses Projekt besonders wertvoll macht, ist die hervorragende Zusammenarbeit zwischen Lattice, Inova und dem DLR. Durch die Kombination der programmierbaren Low-Power-Technologie von Lattice mit unserer APXpress-Technologie ist es uns gelungen, ein ambitioniertes Konzept in sehr kurzer Zeit in einen funktionierenden Demonstrator umzusetzen. Genau diese Art von offener, technikorientierter Zusammenarbeit ist notwendig, um neue Architekturen für die humanoide Robotik voranzubringen“, sagt Roland Neuman, CTO von Inova Semiconductor. Inova entwickelt die Halbleiterlösung für diese modulare APXpress-Netzwerkarchitektur. Jeder Knoten läuft auf Lattice CertusPro-NX- und CrossLink-NX-FPGAs, wobei Lattice während der gesamten Entwicklungsphase als technischer Support zur Seite steht. Das DLR bleibt der wissenschaftliche Partner für die robotischen Fragen, für deren Lösung dieses Netzwerk konzipiert wurde.

Über Inova Semiconductors Inova Semiconductors GmbH ist ein fabless Halbleiterunternehmen mit Sitz in München. Seit der Gründung im Jahr 1999 entwickelt Inova innovative Halbleiterlösungen für serielle High-Speed-Datenkommunikation, intelligente Lichtsysteme und verteilte elektronische Architekturen in Fahrzeugen und zunehmend auch in weiteren intelligenten Systemen. Mit APIX® hat Inova eine etablierte Technologie für Automotive Display- und Video-Links geschaffen. Mit APXpress® bietet das Unternehmen einen High-Speed-Daten-Backbone für zonale Architekturen, Software/AI-Defined Vehicles und Robotik-Anwendungen. APXpress unterstützt datenintensive Anwendungen mit bis zu 32 Gbit/s und bis zu 500 unabhängigen Datenkanälen bei sehr niedriger Latenz – beispielsweise für die Übertragung von Sensor-, Video- und Steuerdaten in verteilten intelligenten Systemen. Darüber hinaus ist Inova bekannt für seine ISELED® Smart-LED-Technologie sowie ILaS®, eine Vernetzungstechnologie für Smart LEDs, Sensoren und Aktuatoren. Zusammen mit der ISELED Alliance, die von über 60 Unternehmen unterstützt wird, bildet ISELED/ILaS ein starkes Industrie-Ökosystem für intelligente, skalierbare Licht- und Sensoranwendungen. Die Produkte von Inova Semiconductors werden bei führenden internationalen Foundries gefertigt und über ein weltweites Vertriebs- und Partnernetzwerk vermarktet. Inova steht für robuste Automotive-Qualität, skalierbare Plattformtechnologien und Connectivity-Lösungen für verteilte Intelligenz. www.inova-semiconductors.de