ドローンの歴史を親子で探検！なぜ今の形になった？100年のなぞを解く年表

前回は「なぜ飛ぶか」。今回は「なぜこの形になったか」を、100年の歴史から考えます。
第1弾「飛ばなくてもわかる！ドローンのひみつ」を読んでいなくても、ここから楽しめます。

空に止まっているように見える、小さなドローン。ところが、よく似た4つのローターを持つ機械は、100年以上前にもありました。形を思いついたのは昔なのに、家族で動画を見たり、仕事に使ったりする道具になったのは、ずっと後です。その間に、何が変わったのでしょう。

今日は工作の代わりに、時代を行き来する調べ学習です。年号を覚えるより、「それができたから、次に何ができた？」を探してみてください。

今回のナビゲーター

スカイ博士：ドローン研究ひとすじ40年。「なぜだと思う？」と問いを返します。

ひなた：小学4年生。口ぐせは「なんで？やってみたい！」。みんなの代わりに、気になることを聞きます。

第1章　「ドローン」の名前はハチから？

ひなた

博士、ドローンって、だれかが考えた新しい名前なの？

スカイ博士

英語には昔から、オスのハチを表す「drone」という言葉があるんじゃ。飛ぶ機械とハチ。なぜ同じ名前になったと思う？

ひなたは「ブーン」という音を思い浮かべました。たしかに、似た音に聞こえることがあります。でも、音が似ているから名づけられた、と決めつけることはできません。

無人の飛行機が軍の標的機と結びついて使われるなかで、この呼び名も広まったと言われています。標的機とは、訓練の目標に使う飛行機です。名前の広がり方には諸説があり、ハチの意味があることと、機械の命名のいきさつは分けて考えます。ハチの展示解説・言葉の歴史

名前が違うのは、見ている範囲が違うから

図書館やインターネットでは「UAV」「UAS」という名前も見つかります。別々の発明というより、何を指すかをはっきりさせる言葉です。

身近な呼び名と法律の名前は、ぴったり同じ範囲ではありません。たとえば、とても軽いおもちゃもドローンと呼ばれますが、航空法では重さによる区別があります。詳しくは第6章で見てみましょう。

第2章　100年前にも、無人で飛ぶ機械はあった

いまから100年以上前、人が乗らずに飛ぶ機械を作ろうとした人たちがいました。米国には1918年の無人機の飛行試験の記録があります。1930〜40年代には、地上から無線で操縦する標的機も使われていました。多くは軍事目的でしたが、ここでは「人が乗らずに動かす」という技術に目を向けます。米国空軍博物館・RAF Museum

「無人で飛ぶ」と「4つのローター」は別の話

もう一つ、別の流れがありました。1922年、ジョージ・ド・ボテザットの4ローター実験機が飛びました。ただし、これは操縦する人が乗る機体です。現在の小型ドローンそのものではありません。当時の飛行記録・米国空軍の歴史解説

ひなた

え、100年前に4枚のがあったの？　じゃあなんで広まらなかったの？

スカイ博士

いいところに気づいたね。正確には、羽根が4枚ではなく、回る装置のローターが4つじゃ。形があっても、思いどおりに飛ばし続けるのは難しかったんじゃよ。

当時は大きな機械を使い、人が操縦していました。実験機の開発計画はやがて終わり、その形のまま身近な道具として広がることはありませんでした。図で似て見えても、現代の機体とは大きさも、動力の伝え方も、操縦を助ける仕組みも違います。

「人が乗らずに動く」という流れと、「複数のローターで浮く」という流れ。この2本が、後に小さな電子部品と出会います。昔の人が形を思いつかなかった、という話ではないのです。

第3章　なぜ小さな4ローター機は、すぐに広まらなかった？

第1弾の「なんで昔からドローンがなかったの？」という、ひなたの質問を覚えていますか。博士は、小さくて速いコンピューターとセンサーが安くなった、だいたい2010年ごろ、と答えました。

ここで、その答えをもう少し正確にします。昔から無人機はありました。2010年ごろに身近になり始めたのは、一般の人も使える小型マルチコプターです。約100年の隔たりは、「無人機がなかった時間」ではありません。

ひなた

形は前からあったんだね。なんで、2010年ごろに小さくできたの？

スカイ博士

なぜだと思う？　前回の4つのモーターの話を思い出そう。風でかたむいた瞬間に、どのモーターをどれだけ変えるか。機体の中に、その仕事をする助っ人が必要なんじゃ。

機体は「感じる→計算する→モーターへの指示を変える」を、すばやく繰り返します。1秒間に何百回もの細かな調整です。回数は機体や仕組みによって違いますが、人がその一つ一つを手で操作する代わりに、機体の中で行います。

屋外で位置を保ちながら撮影できる小型機を作るには、主に次の4つが必要でした。昔は、それぞれに「大きすぎる」「重い」「高い」といった壁が残っていたのです。

1　姿勢を感じる部品が、小さくなった

目をつぶっても、体がかたむいた感じは分かりますね。ドローンでは、ジャイロが回転の変化を測り、加速度センサーが動きや重力に関わる情報を測ります。その情報を組み合わせて、姿勢しせいを調べます。

昔の航空機用の装置をそのまま載せると、小型機には大きすぎたり高すぎたりしました。MEMSメムスという、とても小さな構造を半導体に作る技術で、数mmほどの部品でも測れるようになりました。軽くなれば、飛ばすための負担も減ります。

ひなた

博士、日本の会社も、早くから4つのローターの機体を作っていたの？

スカイ博士

そうじゃ。日本のキーエンスは、1989年に「ジャイロソーサ」という4ローターの機体を発売したんじゃ。JAXAも、後のマルチローターの先駆けとして紹介しておる。スマホが広まる前から、日本にもこんな挑戦があったんじゃよ。

キーエンスの歩みも、ドローンの歴史の一つです。 ただし、機体を発売したことと、ジャイロセンサーそのものを初めて発明したことは別の話です。ここでは「1989年に登場した、後のマルチローターの先駆け」として覚えておきましょう。JAXAの解説

2　考える部品が、間に合う速さになった

感じるだけでは、かたむきは直りません。マイコンという小さなコンピューターが、センサーの数字を読み、次の指示を計算します。小さくても速く働く半導体が、安く手に入るようになったことが大切でした。

ただの計算の速さ比べでもありません。必要な仕事を時間どおりに繰り返せることが重要です。どう直すかを決めるプログラムと、指示どおりにモーターを動かす電子回路も、いっしょに育ちました。

3　電池が、軽さと力を両立してきた

大きな電池なら安心、とは限りません。電池を増やせば機体が重くなり、浮くためにもっと力がいります。小型電動機には、軽く、必要なときに大きな電流を出せる電池が必要でした。

リチウムイオン電池の仲間で、リチウムポリマー電池、略してLiPoリポと呼ばれる電池も、その役目を担いました。同じ仲間でも、スマホ用の電池をそのまま飛行用に使えるわけではありません。モーターを動かすのに合った仕様が必要です。

4　位置を知る部品が、屋外飛行を助けた

かたむいていなくても、風で横へ流されることはあります。そこでGPSジーピーエスなどのGNSSジーエヌエスエスが役立ちます。宇宙の人工衛星から届く信号で、自分の位置を調べる仕組みです。

GPSは以前から民間でも使われていました。2000年には、民間向け信号の精度をわざと下げる仕組みが止められ、使いやすくなりました。受信機も小さくなり、屋外で同じ位置を保つ助けになりました。なお、屋内などで飛ぶ機体には、GPSを使わずカメラなどを頼りにするものもあります。GPSの精度改善

4つの進歩をつないだ、大きな市場

この部品づくりを、ぐっと後押しした身近な製品があります。スマートフォンです。向きを感じ、計算し、電池で動き、地図に位置を出す。ドローンと共通する仕事がたくさんあります。

多くの人が使う製品向けに部品を大量に作れば、1個あたりの製造費を下げやすくなります。自動車、パソコン、模型などで育った技術も合流しました。ドローンは、スマホと部品技術を分け合う乗りものだったのです。

スカイ博士

発明とは、まったく新しいものを思いつくことだけではない。バラバラにあったものが、ちょうど良い値段でそろう瞬間を待つことでもあるんじゃ。

ひなた

じゃあ、わたしのおうちのスマホと、ドローンって親せきなんだ！

第4章　日本の田んぼには、先に無人ヘリがいた

スマホが広まるずっと前、日本の田んぼには、人が乗らないヘリコプターがありました。農薬をまく作業を助ける農業用無人ヘリコプターです。ヤマハ発動機のR-50は1987年に完成し、農林水産省は1991年を無人ヘリによる空中散布の現場導入年としています。メーカー沿革・農林水産省資料

ひなた

スマホがなくても、仕事をしていたんだ！　何に困っていたの？

スカイ博士

広い田んぼを歩き、重い道具を持って薬をまくのは大変じゃ。先に「助けたい仕事」があって、それに合う機械を作ったんじゃよ。

農業用無人ヘリには、薬剤を積む力、田んぼで使える丈夫さ、操縦を学ぶ仕組みが必要でした。おもちゃのような値段や小ささを目指すのとは、違う道です。高い専門性が必要でも、作業の負担を減らせれば、仕事として使う理由が生まれます。

日本の無人ヘリと、後から広がるマルチコプター

表は世界全体の普及開始年ではなく、確認できる節目の比較です。日本は、小型空撮機のブームより前に、無人機を農業で実用化していた国でした。海外メーカーの発表

第5章　2010年代、「空から撮る」が身近になった

2010年のParrot AR.Drone、2013年の初代DJI Phantom。一般の人向けの小型機が登場し、空を飛ぶカメラを楽しむ入口が広がりました。機種によってカメラの有無や操作方法は違いますが、機体を一から組み上げる専門知識がなくても使える方向へ進みました。Parrot資料・初代Phantom発表

ひなた

いつもの川も、上から見たら地図みたい。撮るだけで発見がありそう！

スカイ博士

その「見え方が変わる」が大事じゃ。同じ写真を見て、工事をする人なら地面の形を、橋を調べる人なら傷みを知りたいと思うかもしれんね。

空の写真に、「測る」「調べる」という役目が加わった

きれいな景色を残すことと、仕事の判断に使えるデータを作ることは、同じではありません。写真に正しい位置をつける、重なる写真から立体の形を求める、熱の分布を写す。カメラと処理する技術が加わることで、用途も広がりました。

この表は使い手の範囲が広がるイメージです。前の人が使わなくなったわけでも、すべての用途がこの順番だったわけでもありません。日本の農業は、その分かりやすい例外でした。

第6章　日本のルールは、道具とともに育ってきた

飛ばせる人が増えると、空を使う飛行機や、地上の人との関係も変わります。2015年4月22日、首相官邸の屋上でドローンが発見される事件が起きました。 これを受け、政府は4月24日に関係府省庁の連絡会議を設け、重要施設の警備や、飛ばすときのルール・法律について検討を進めました。

その流れの中で航空法が改正され、同年12月10日、無人航空機の飛行場所や飛ばし方についての基本ルールが施行されました。 官邸の事件は、安全に使うための制度づくりを進めるきっかけとなったのです。政府資料：事件からルール整備までの経緯

ひなた

便利な道具ができてから、ルールを考えることもあるの？

スカイ博士

あるとも。新しい使い方が増えれば、前のルールだけでは足りないこともある。飛ばす人も、近くで暮らす人も、安心できるよう考え直すんじゃ。

「いつ始まったか」を分けて見る

日付は制度が動き始めた日です。法律を知らせる「公布こうふ」の日や、最初に認証が交付された日とは区別します。対象機体・登録・技能証明など・認証

レベル4とは、操縦する人が機体を直接見られない場所まで、補助者を置かずに、第三者の上空も飛ぶことです。第三者とは、その飛行に関係していない人のこと。「都会ならレベル4」「資格があればどこでも飛べる」という意味ではありません。

新しい道具の使い方に合わせて、ルールが後から整えられることがあります。研究する人、使う人、暮らす人の声や実際の経験をもとに、みんなで作り、見直していくものです。

第7章　仕事ごとに違う、ドローンが働き始めた時期

第1弾の「お仕事ずかん」では、いろいろな仕事を見ました。今回は「いつ、何がそろって、その仕事に使いやすくなったか」を見てみます。

ひなた

カメラがついたら、いっぺんに全部のお仕事ができたの？

スカイ博士

写真を撮れただけでは、仕事が終わらないこともあるんじゃ。測る正確さ、使う人の訓練、データの受け渡し。仕事ごとに、待っていた条件が違うんじゃよ。

※全国一斉の普及開始年や、普及順の表ではありません。農業は先行しており、今も実証と実際の仕事が並んで進んでいます。測量のマニュアル公表年も、測量に初めて使った年ではありません。

資料：測量・インフラ・農業・災害・物流・設備

たとえば山の向こうへ荷物を届けるなら、空を進むことで遠回りを減らせるかもしれません。でも、強い風で飛べない日はどうするか、荷物を誰が受け取るかも決める必要があります。飛べた、の次に、続けて使えるかを考える。それが歴史の現在地です。

第8章　これからの100年、キミなら何を変える？

ドローンはこれから、周りの様子を調べ、自分で進み方を判断する自律じりつの技術を、さらに使うようになるでしょう。決められた道をたどるだけでなく、何かが変わったときに安全な行動を選ぶ。そのためには、上手に飛ぶ力と同じくらい、「分からないときに止まる」仕組みも大事です。

ひなた

たくさんのドローンが、相談しながら働く未来もあるかな？

スカイ博士

考えられるね。ただ、数が増えたら、ぶつからずに飛ぶ約束も必要じゃ。キミなら、どんな仕事を分担させたい？

空の外では、別の動き方が必要になる

水中のロボット、地中を調べるロボット、遠い惑星で働く探査機にも、人が行きにくい場所を代わりに調べるという共通点があります。ただし、どれも法律上の「無人航空機」になるわけではなく、ドローンという呼び名の範囲も場面によって違います。

2021年には、NASAの小さなヘリコプターが火星で飛びました。地球からの通信には時間がかかるため、すべてをその場で手動操縦することはできません。遠くへ行くほど、自分で動きを保つ技術が役立ちます。NASA JPL

第1弾のワークブックにある「未来のドローン発想シート」を、もう一度見てみましょう。今回は絵に、「まだ足りない部品や仕組み」を一つ書き足してみてください。長持ちする電池？　水の中で位置を知る方法？　近くにいる人との約束？

100年前に思いついた形が、後の部品と出会ったように、今日のアイデアも未来の発明を待っているかもしれません。次は、キミが考える番です。

今日わかったこと10

• 名前の意味と命名のいきさつは違うので、「ハチの言葉」だけで語源の話を決めつけない。
• 無人で飛ばす工夫と、4ローターで浮く工夫は、別の流れとして育った。
• 形を思いついても、安定して動かす仕組みがそろわなければ広く使えない。
• 小さなセンサーと速い計算が、モーターへの細かな指示を可能にした。
• 軽い電池や位置を知る技術も進歩し、屋外で使いやすい小型機に近づいた。
• スマホなどの大量生産は、共通する部品技術を身近にする後押しになった。
• 日本の田んぼでは、散布の負担を減らす必要が無人ヘリの実用化を促した。
• 空撮から仕事へ用途を広げるには、正確なデータや業務の手順も必要になった。
• 飛行の使い方が広がると、人・機体・運航を確かめるルールも育つ。
• 未来を考えるには、助けたい仕事と、まだ足りない条件を一緒に探す。

巻末：ドローン年表

横に時代、縦に世界の技術・日本・制度を並べてみました。同じころに、別の場所で何が起きていたかも見てください。図の間隔は読みやすさのために調整しています。

※年表は主要な節目の抜粋です。発明年、機体完成、現場導入、制度施行は同じ意味ではありません。各項目の出典は本文と以下の参考リンクを参照してください。

参考リンク集

年代を調べ直すときは、「発表した年」「現場で使い始めた年」「ルールが始まった年」のどれが書かれているかにも注目してください。

• 言葉：Smithsonianのハチ展示、Language Log、FAA用語集
• 初期の飛行：当時の4ローター機の記録、Smithsonian写真集の解説
• 部品：BoschのMEMS史、電池の歴史、GPSの精度改善
• 日本の農業：ヤマハ発動機の沿革、農林水産省の空中散布資料
• 小型機：Parrotの事業資料、DJIの2013年発表
• 日本の制度：飛行ルールの対象、登録ポータル、レベル4ポータル、機体認証・型式認証
• 仕事の歴史：国土地理院の測量資料、NEDOの性能評価、国土交通省の物流資料、プラントのガイドライン公表
• 未来と学習：NASAの火星ヘリコプター、経済産業省のドローン政策、文部科学省の学習指導要領解説