In den Jahren 2011 bis 21015 wurde in mehreren Projekt-, Bachelor- und Masterarbeiten an der Entwicklung von Multicoptern gearbeitet. 10 Jahre später sind/waren die Entwicklungen Standard in kommerziellen Produkten, weswegen heutzutage kaum mehr Entwicklungs-Projekte in diese Richtung verfolgt werden.

In mehreren Stufen wurde eine Entwicklungsumgebung geschaffen, die es ermöglicht, innerhalb eines Modells sowohl Simulationen durchzuführen, als auch aus dieser Umgebung heraus die Firmware auf den Microcontroller des Copters direkt zu übertragen.

Notwendige Hardwaretreiber z.B. für Beschleunigungs- und optischen Sensoren (dazu wurde eine eigene MecRoKa-Bibliothek in Simulink erstellt) werden automatisch eingebunden und der Code nahtlos aus dem Simulink-Modell generiert, übersetzt, gelinkt und übertragen.

Die Entwicklungsprozess spiegelte somit den modernen Stand der Technik wider, wie er inzwischen bereits bei großen Automobil-, Landmschinen- und Flugzeugherstellern zu finden ist.

Der Copter selbst konnte z.B. autonom starten, landen und über Onboard-Kameras seine Position halten bzw. gezielt ändern. 

Hier beispielhaft das Video des ersten voll-autonomen indoor Dreieckfluges (optical flow basierte Positionserfassung) aus dem Jahr 2015.

Simulation und Realität  werden parallel dargestellt:

Wie bereits beim Quadrocopter geht der aktuelle Entwicklungsstand auf verschiedenene studentische Arbeiten zurück.

Die Entwicklungsumgebung in Matlab/Simulink/Stateflow unterstützt auch hier sowohl die Durchführung von Simulationen wie auch den Direktexport der Hardwaretrieber, Kontroll- und Regelalgorithmen aus der Simulationsumgebung heraus, ohne dass zusätzliche Zwischenschritte notwendig sind.

So ist sichergestellt, dass Fehlerquellen durch Übetragung der Algorithmen in der Simulation auf den eigentlichen Microkocontroller-Code ausgeschaltet sind - eine häufige Problemquelle bei der klassischen Entwicklungsweise..

Vorausgegangen waren diesem Projekt andere Arbeiten, die sich mit der direkten Ansteurung der Kuka-Roboter (KR-15/CS2 und KR-16/CS4) über die sogenannte RSI-Schnittstelle (Roboter Sensor Interface) beschäftigt haben. Die RSI-Schnittstelle ermöglich es, im 4ms- oder 12ms-Takt Sollwerte an den Roboter zu übergeben oder Roboterwerte, wie bespielsweise die aktuellen Gelenkstellungen, zu lesen.

Im Projekt 3D-Druck sollte eine Machbarkeitsstudie durchgeführt werden, bei der am Roboter ein gängiger 3D-Extruder, wie er in vielen 3D-Druckern eingesetzt wird, am Roboter besfestigt wird.

Durch Kombination einer externen Roboter-Steuerung über einen PC (Realtime-Linux) und einem Microcontrollerboard (Arduino Mega) wurden einfache 3D-Geometrien gedruckt. und somit gezeigt, dass der 3D-Druck mit einem Kuka-Roboter über die RSI-Schnittstelle möglich ist.

Diese Projekt enstand im Rahmen der Master-Vorlesung 'Rapid System Development'.

Wie auch beim 3D-Druck bildet die RSI-Schnittstelle (Roboter Sensor Interface) die Grundlage zur Umsetzung.

Ziel war es, mittels

• Einem Kuka KR16 mit RSI-Schnittstelle
• zwei handeslüblichen Webcams
• PC mit Realtime-Linux (RSI) und Windows PC (Bildverarbeitung)
• einem ensprechend aufzusetzenden Kalmannfilter zur Schätzung der Flugbahn
• einer passenden Trajektorienplanung

einen Tischtennisball über einen am Roboter befestigten Schläger jonglierend in der Luft zu halten und dies auch zu simulieren.

In einer Projektarbeit (Mechatronisches Projekt) wurde der bereits existierende selbstbalacierende Zweiradroboter, der zuvor mit zwei DC-Getriebemotoren bestückt war,  auf  'brushless Gimbal'-Motoren umgerüstet.

Dazu existiert ein Modell in Simulink - aus dem heraus auch direkt der Controller-Code auf den benutzten Arduino Due (Atmel SAM3X8E ARM Cortex-M3 CPU) exportiert wird.

Diese Entwicklungen bildeten die Grundlage des Roboters, der in der Master-Vorlesung 'System level rapid development in mechatronics' (SYSDEV) Verwendung findet.