Das CLARA‐System

CLARA basiert auf einer Open‐Plattorm, die folgende Schnittstellen zur Verfügung stellt: mehrere RS232 (RX/TX) SPI I2C CAN‐AIR usw.

Die generelle Software basiert auf dem Open Source Programm Ardupilot. Im Prinzip kann das System, außer mit den flugrelevanten Sensoriken wie Barometer, Beschleunigungssensor, Magnetometer, GPS, Optical Flow und Abstands LiDAR, mit allen möglichen Sensoriken der Maker‐ Szene verbunden und betrieben werden. RS232‐Schnittstellen des Flight‐Computers können z. B. mit anderen Einplatinencomputern (Arduino, Raspberry Pi, u.a.) verbunden werden. Damit lassen sich z.B. zusätzliche Aufgaben auf einem leistungsstärkeren Einplatinencomputer berechnen und die Ergebnisse und Aktionen für den Flightcontroller an diesen, mithilfe des Protokolls Mavlink 2, übertragen. Denkbar wären hier z.B. Bilderkennung und Auswertung durch eine Mini‐KI zur Hinderniserkennung für einen Following‐Modus oder für präzise Landemanöver auf beweglichen oder festen Landeplattformen.

Durch die Verwendung des Protokolls serieller Schnittstellen oder CAN ‐ Bus lassen sich softwareseitige Neuentwicklungen oder Anpassungen auch im Labor testen, ohne dass das System CLARA in diesem Augenblick z.B. mit den Rotoren verbunden sein müsste. Kleine LCD‐Displays ermöglichen die Ausgabe in Form eines Serial‐Monitors. Ardupilot selbst ist ein quelloffenes, auf einem Mikrolinux basierendes System, dass in den jeweiligen Versionen auch als Quellcode zur Verfügung steht.

Mit CLARA kann auch die Verbindung von digitaler und analoger Regeltechnik einfach und für jeden nachvollziehbar simuliert und vorgenommen werden. Klassische PID‐Regelungen, z.B. für die Motoransteuerung, machen Veränderungen an einem z.B. auf einem Kugelkopf montierten CLARA System, z.B. durch Überschwingen, sehr zaghaftem oder sehr aggressivem Regelverhalten sofort sichtbar. Die Beobachtungen können durch Auslesen der aufgezeichneten Sensorwerte im Flightcontroller nachvollzogen und die Werte im Nachgang angepasst werden. Dabei werden selbst geringe Veränderungen an den jeweiligen Diagrammen sichtbar. Da Ardupilot von sehr vielen Entwicklern, auch aus der Industrie, unterstützt wird, sind selbst sehr neue Sensoriken aus dem Automotive Bereich sehr schnell integriert, da diese Systeme auch auf Test‐ oder Versuchsplattformen in der Industrie Verwendung finden. Insbesondere in der Kommunikation unbemannter robotischer Systeme gilt Mavlink 2 als wichtigstes Protokoll zum effizienten Austausch von Daten aus Sensoriken sowohl bewertet als auch unbewertet.

Mithilfe des Flightcontrollers können auch sehr einfach die Unterschiede der Formate PWM, PPM und kombinierter Steuersignale wie S‐Bus oder D‐Shot gezeigt und praktisch getestet oder manipuliert, sowie deren Aufbau nachvollziehbar gezeigt werden.

Als bislang Kleinste in der Drohnen-Familie eignet sich die CLARA hervorragend für MINT- Schulungen im Bereich Robotik/Luftfahrt. Speziell Schulungskonzepte in den Themenbereichen Physik, Mechanik, Elektrotechnik, Steuerungstechnik, Informatik/Programmierung u.a. können mit der CLARA unterstützt werden. Das unbemannte Flugsystem ermöglicht die Entwicklung und Überprüfung theoretischer Kenntnisse und Annahmen.

Je nach Schulungskonzept und Lernzielen liefert MINTMASTERS die Drohne fertig zusammengesetzt oder als Bausatz mit und ohne Lötaufwand an. Eine Rolle spielt natürlich auch das Alter und die Vorkenntnisse der Zielgruppe. Auch Weiterentwicklungen sind möglich. Durch die Ergänzung von LIDAR Sensorik können beispielsweise Höhenunterschiede, Abstand und Entfernungen gemessen werden. Die robuste Bauweise macht die CLARA zur perfekten „Flugbegleiterin“. Eine Lehrer-Schüler-Steuerung ermöglicht abgesicherte erste Flugerfahrungen. Fortgeschrittene können Zielflüge und punktgenaues Landen praktizieren.

Die indoor-fähige Drohne kann auch im Hobby-Bereich ohne EU Kompetenznachweis geflogen werden.