¿Cuáles son los conceptos empleados en esta charla TED? Video en los detalles.

Fui pasante en el laboratorio del profesor Raffaello. Aunque trabajé en un proyecto diferente. Puede consultar las publicaciones aquí: Publicaciones: Flying Machine Arena para saber cómo se logró cada maniobra acrobática.
Solo daré una descripción general de un laico.
La arena de la máquina voladora tiene cámaras infrarrojas en la parte superior que dan la ubicación precisa del quadcopter debido a las bolas reflectoras incorporadas en ellas. Hay tres bolas de este tipo y, utilizando la triangulación, incluso puedes conocer la orientación exacta del quadcopter. El puntero que usó tiene una configuración similar de tres bolas. Además, las bolas que estaba lanzando están hechas del mismo material reflectante que ayuda a ubicarlas en el espacio 3d de la arena.
La mayoría de las maniobras son posibles debido al modelado preciso de los fenómenos físicos. Esto requiere una comprensión muy fuerte de la física. Después de eso, se utilizan varios tipos de algoritmos estimadores, como el filtro Kalman, para predecir el siguiente estado del sistema. Cuando se realiza la predicción, los cuadricópteros se señalan para realizar una acción particular. Por lo tanto, necesita una buena comprensión de la física (mecánica) y los sistemas de control para poder lograr tal hazaña.