ドローンプログラミングの言語はPythonが最適？できることも解説

ドローンを動かすためには

近年急速に普及しているドローンですが、その用途は様々です。娯楽用としては、カメラが搭載された空撮ドローンや単に飛行させるだけのラジコンのようなものがあります。ほかにも、競技用ドローンや事業用ドローンがあり、測量・農薬の散布・物を運ぶなどの用途で使われます。

このようなドローンはどのように操縦するのでしょうか。本記事では操縦方法として、プログラミングによる自動操縦について掘り下げて説明します。

ドローンの操縦方法としてすぐに思いつくものが、遠隔操作による操縦でしょう。遠隔操作についてはドローン専用の資格もあり、ドローン操縦士として職に就くことも可能です。

その一方、プログラミングによる自動操縦も見逃せません。ドローンへのプログラミングを行う職業はドローンエンジニアと呼ばれ、ドローンの普及に従って需要も急増しています。

ドローンプログラミングでできることとして、最も一般的なものが自動操縦でしょう。例えばプログラミングにより、ドローンを離陸させ特定のルートを通って着地するところまでを自動操縦することができます。さらにIF文による条件分岐を使えば、状況に応じて動きを変えることも可能です。操縦の分野では、強風などの悪天候の中でも安定して飛行させたり、障害物を避けたりすることも応用として考えられます。

もちろん、ドローンプログラミングは自動操縦を行うだけではありません。ドローンに取り付けられたカメラで特定のタイミングで空撮を行ったり、センサーのデータを収集したりすることもできます。こうしたことから、前述したドローンによる測量や農薬散布の自動化を行うこともできるようになるのです。

ドローンを使って様々なことを自動で行えるドローンプログラミングですが、どのような仕事で使われるのでしょうか。産業分野においては、自動で農薬を散布したり、決められたエリアの測量を行ったりすることが考えられます。娯楽分野では、空撮写真・動画の撮影・イルミネーションを行うことが挙げられます。さらに防犯分野では、警備員の代わりにドローンに警備をさせることも行われています。

プログラミングに対応したドローンには、どのようなものがあるのでしょうか。市販されているドローンでは、プログラミングに対応している機種が少ないです。代表例を下記に記します。

「Tello」 Mavicシリーズで有名な中国のドローンメーカーDJIによるプログラミング可能なドローンです。Python・Swiftだけでなく、Scratchでお手軽にプログラミングを行うことが可能です。

【参考】ドローンTelloについて

「Parrot Mambo FLY」 フランスのメーカであるParrotのドローンは、ブロックコーディングとテキストコーディングの両方に対応しています。そのため、プログラミング初心者の方からエンジニアの方まで幅広く利用可能です。ブロックコーディングではTynkerやBlocklyなどが利用でき、テキストコーディングではJavascriptやPytonなどが利用できます。

【参考】Parrot Minidrone MAMBO FLY [パロットミニドローンマンボフライ] | Hitec Multiplex Japan Inc.

ドローンを飛ばすのに資格や免許は不要です。しかしドローンの普及が拡大するにつれて、飛行中の事故や飛行禁止区域での飛行といった問題が多発していることから、2022年に免許制度が導入される見込みです。今後ドローンでプログラミングを学ぼうと考えている方は、免許制度についても留意しましょう。

また2022年6月20日から、国土交通省ではドローンの登録を義務化すると発表しています。登録していないドローンは飛行できなくなりますので注意しましょう。なお、期日前の事前登録も可能です。

【参考】航空安全：無人航空機（ドローン・ラジコン機等）の飛行ルール - 国土交通省

ドローンプログラミングに対応した言語

ドローンプログラミングはその名の通り、C言語などのプログラミング言語を使用します。ただし全ての言語に対応しているわけではなく、対応している言語は限られています。ここでは、対応している言語で代表的なものを紹介します。

インタプリタ型言語であるPythonは学習の敷居も低く、様々なアプリケーションに対応しています。もちろんドローンプログラミングにも最適です。データ解析を得意とするPythonは直接ドローンをコントロールするのではなく、その補助を行うコンパニオン・コンピュータ上で動作し、飛行ルートの計算結果をフライトコントローラへ指示するような使い方も可能です。

もちろんTelloなどの教育用ドローン上でも動作し、簡単なコードを書くだけで自在にドローンを操縦することができます。

【参考】Python.org

Pythonとは？人気のPythonを学ぶ際に知っておきたいこと

最も古く知名度のあるプログラミング言語であるC言語と、その上位互換であるC++でもドローンプログラミングが可能です。C/C++の優れている点は、無駄がなく処理時間の少ないコードを書くことができる点です。ドローンの分野でも瞬時に飛行命令を出さなくてはならない飛行制御において、その特性は非常に相性がよいと言えるでしょう。

大手DJIのドローンプログラミングにおいて、開発ツールであるSDKでもC/C++が対応しています。ただし、無駄のない処理を行える分その習得難易度は高いことには留意しましょう。

iPhoneなどのiOS向けの開発言語であるSwiftも、ドローンプログラミングに対応しています。こちらは実践的というよりも教育的な面での採用が多くなっています。その理由は、「Swift Playgrounds」というプログラミング教育アプリの存在です。iOS上で動作し、Swiftを使って自由にロボットを動かすことができる同アプリは、楽しみながらプログラミングを学べると話題になっています。

DJIのTello EDUもこのSwift Playgroundsと連携しており、ドローンを使ったプログラミング教育に最適と言えるでしょう。

【参考】Swift - Apple（日本）

Appleの新しいプログラミング言語、Swift ― その概要や特徴、メリット・デメリットについて解説

Web開発などでも使われるJavaでも、ドローンプログラミングを行うことができます。スマートフォン用OSのAndroidはJavaによって作られており、Android上で動くドローンプログラムもJavaで設計することが可能です。フランスのParrot社の提供するBebop Droneは開発言語にJavaを選択することができ、多数のサンプルプログラムも提供されています。

【参考】Java | Oracle

Javaとは？人気プログラミング言語Javaの将来性やメリットについて解説

Scratchは今まで紹介した言語とは異なり、教育のために作られた言語です。通常の言語がテキストでコードを書くのに対し、命令が記述されたブロックを組み合わせることでプログラムを設計することができます。ドローンプログラミングにおいても、ブロックによるイメージから直観的に操縦プログラムを作れるため子供の教育にも最適です。

こちらも前述のTelloがこの言語をサポートしています。

【参考】Scratch - Imagine, Program, Share

現場で多く使われるプログラミング言語一覧！種類別に詳しく解説

ドローンプログラミングを学ぶのに最適な書籍

ドローンプログラミングは基本的には組み込み系のプログラミングとなり、通常のプログラミングよりも難易度が高くなっています。そのため、学習のために専門書籍を活用することをおすすめします。ここではドローンプログラミングに役立つ書籍の例を紹介します。

教育用のドローンであるDJI社のTelloを使いこなすための書籍です。ビジュアルプログラミングを用いた方法だけでなく、Pythonによるプログラミング方法も紹介されているので、本格的にドローンプログラミングを始めたい方におすすめです。

【参考】空飛ぶプログラム〜ドローンの自動操縦で学ぶプログラミングの基礎

ドローンプログラミングをビジネスに活用したいと考えている方向けの書籍です。ドローン大手のDJI社による開発ツール「DJI SDK」を使いこなす方法が主となっており、iOS及びAndroidアプリ開発の知識が求められるなど、プログラミング経験者向けとなっています。その分、より実践的な手法を学ぶことができるでしょう。

【参考】ドローンプログラミング　アプリ開発から機体制御まで

子どもやプログラミング初心者の方向けの本です。トイドローン「Tello」のプログラミングをわかりやすく解説しており、親子で楽しくプログラミングを学べます。命令が記述されたブロックを組み合わせるブロックコーディングで、簡単にドローンをプログラミングできるでしょう。

【参考】Scratchでトイドローンをプログラミングして飛ばそう！ - 秀和システム あなたの学びをサポート！

ドローンでプログラミングを学ぶこともできる

今までは主にプログラミング習得者向けの学習方法を紹介してきました。しかし今、ドローンプログラミングはプログラミング未修得者にとっての入口になると注目されています。

ドローンでプログラミングを学ぶことには、次のようなメリットがあると言われています。

・プログラムの動きを視覚的に理解できる 一般的にプログラミングの実行結果というものはコンピュータ上で表示され、どう動いているかが直観的に理解し辛いといえます。しかし、ドローンプログラミングでは、実行結果が動きに直結するため、プログラムの動きを理解しやすいと言えるでしょう。

・楽しく学ぶことができる 通常のプログラミングと異なり、ドローンを自由自在に動かすという面白さがあります。学習において、面白さや楽しさがあるということは学習の継続につながるため、よりプログラミング技能を深めるのに役立つと言えるでしょう。

・PDCAサイクルを学べる ドローンプログラミングには、「動きを考えてプログラミング」「ドローンを実際に動かす」「思い通りの動きかを確認する」「結果を踏まえてやり直し」といったPDCAサイクルを回すことができます。ビジネス面で有用なPDCAサイクルをプログラミング学習をしながら学べる点は、非常にメリットがあると言えるでしょう

・市場価値が高いITスキルを学ぶことができる IT技術の進歩に伴い、エンジニアやSEといったIT人材の需要が増えています。しかし、現在IT人材の不足が懸念されており、特にドローンプログラミングといった特定のIT知識が必要な人材はさらに不足している状態です。そのためドローンプログラミングの知識を身に着けると、エンジニアとしてさらに重宝されるでしょう。

・創造的な思考力が身に付く ドローンプログラミングでは、プログラミングによってドローンの動きが変化します。そのため、「左に旋回するにはどうすればよいか」「減速しながら着陸させるには？」といった小さな疑問から、創造力を鍛えることができます。創造力はドローン以外のプログラミングでも重要な役割を果たしますので、エンジニアとしてのスキルアップにもつながるでしょう。

ドローンを使ってプログラミングを学ぶ教材は多数存在します。例えば、DJIのTelloはScratchを使ったプログラミングを行うことができ、手軽かつ直観的にプログラミングとは何かを学習できます。さらにTello EDUではPythonやSwiftに対応しており、それらの言語の基礎も学ぶことが可能です。こうした教育用のドローンが販売されているだけでなく、学習イベントも盛んに行われているため、誰でも気軽に体験することができます。

ドローンプログラミングによる学習イベントは大人向けだけでなく、小学生などの子供をターゲットにしたものも多く開催されています。ドローンを操縦するという楽しさから、子供のプログラミング入門にもってこいと言えるでしょう。

多くのプログラミング対応ドローンは、子供が楽しみながら学べるように作られています。DRONE STARは、Scratchよりもさらに分かりやすいビジュアルプログラミングでドローンを動かすことができます。

ドローンプログラミングの需要は益々増加

ドローンが普及するにつれ、ドローンプログラミングの需要も増えています。産業用のドローンを自動化して使いこなすには高いプログラミング知識が必要となるため、ドローンプログラミングができるとエンジニアとして優位に立てるでしょう。

その一方で、プログラミング教材としてのドローンも需要が高まっています。ドローンを動かすためのシンプルでわかりやすいプログラミングは、多くの人がプログラミングを身につけるきっかけを作ってくれるでしょう。