Unity＋Pythonでドローン制御：実習や授業にそのまま使える箱庭ドローンシミュレータ

🧑‍🏫 Windows PCひとつで、Python APIを使って、仮想ドローンに「飛べ！」「進め！」と命令を送ります。

難しい制御理論は必要ありません。数行のPythonコードだけで、ドローンが応答してくれる体験ができます。

本記事では、Unityと『箱庭ドローンシミュレータ』、Python APIを使って、仮想ドローンを操作する方法を、教育・実習向けに解説します。

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🎯 想定読者

• Pythonを使って「プログラムでモノを動かす」体験をしたい学生・教育関係者
• 実機を使わずにドローン操作を学びたい方（Windowsのみで完結）
• Unityやシミュレーション技術に興味のあるエンジニア・研究者

では、早速始めましょう。

💻 Windows環境

必要なものはこれだけです。

ツール	用途	備考
Windows 11 / WSL2	ホスト環境	WSL2は必須（WSL1不可）
Ubuntu 24.04.2 LTS	箱庭ドローンシミュレータ	WSL2内で動かします
UnityHub/Unity(6.1)	可視化（任意）	自機やセンサの3D表示が可能
Visual Studio Code	Python プログラム編集とコマンド実行用	-

🛠 環境セットアップ

まずは、WSL2を起動です！

📦 箱庭ドローンシミュレータ本体

git clone --recursive https://github.com/toppers/hakoniwa-drone-core.git

クローンする場所は、WSL2/Ubuntuのホーム直下に project ディレクトリ作成して、そこで行うのがお勧めです。

クローンおわったら、WSL に docker をインストールしよう！

箱庭Webサーバー

git clone --recursive https://github.com/toppers/hakoniwa-webserver.git

クローンする場所は、WSL2/Ubuntuのホーム直下に project ディレクトリ作成して、そこで行うのがお勧めです。

🎮 Unity環境

git clone --recursive https://github.com/hakoniwalab/hakoniwa-unity-drone.git

クローンする場所は、Windowsのファイルシステム（例えば /mnt/c)直下に project ディレクトリ作成して、そこで行うのがお勧めです。

クローン終わったら、Unity Hubで下図のように Add をクリックして、

hakoniwa-unity-drone/simulation を追加してください。

成功すると、下図のようになります。

そして、simulation をクリックすると、Unityが起動します。（何回か再起動メッセージがでますが、めげずにがんばりましょう）

起動後、下図のように、プロジェクトビューから、Scenes/WebAvatar をクリック！

ヒエラルキービューの HakoniwaWeb を選択して、Inspectorビューの Server Uri のIPアドレスを、WSL2のIPアドレスを指定します。

WSL2のIPアドレスは、Ubuntu 上で ifconfig で eth0 のものを入力します。

例：

tmori@WinHako:~/qiita$ ifconfig
eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 172.31.9.252  netmask 255.255.240.0  broadcast 172.31.15.255

ちなみに、デフォルトで動くドローンはこちらっす。

Visual Studio Code のセットアップ

箱庭ドローンを Python で動かすには、Visual Studio Code を利用すると便利です。以下、インストールとセットアップ手順を説明します。

（Visual Studio Code は、必須ではありません、使い慣れたものがあればそちらで）

🧑‍💻 Visual Studio Code のインストールとセットアップ

以下の公式サイトから、インストーラーをダウンロードして実行します。

🔗 Visual Studio Code ダウンロードページ

インストール時、以下のチェックを入れておくと便利です：

✅ 「code コマンドを PATH に追加する」
✅ 「右クリックメニューに 'Open with Code' を追加する」

Pythonスクリプトを書く＆WSL2内で実行するために、Visual Studio Code（VS Code）をインストールしましょう。
また、WSL2との連携に必要な拡張機能も忘れずに入れます。

WSL/Ubuntu 側から VS Code を起動する

Ubuntu（WSL2）で以下のコマンドを実行します：

cd ~/project
code .

起動時、以下のダイアログが出ますが、Allow をクリック。

起動後、左の EXPLORER から、hakoniwa-drone-core/drone_api/api_control_sample.pyを選択すると、中央にPythonコードが表示されます。

（サンプルコードの説明は後程説明します。）

WSL2端末を２個起動

この後、箱庭ドローンシミュレータとPythonプログラムの実行をするために、Visual Studio Code 上で、WSLの端末を２個起動しておきましょう。

最初に、メニューの View->Terminalを選択しましょう。

成功すると、画面下に、端末が現れます。

この状態で、

wsl

と実行すれば、OKです。

次に、端末の右上にあるSplit Terminal をクリック。

すると、もう一つ端末が増えますので、こちらも wsl を実行しておきます。

お疲れさまでした、さっそく動かしてみましょう

さー、やりましょう。

docker コンテナに入ります。

左側のWSLの端末(端末A)で、以下を実行してください。

bash hakoniwa-drone-core/docker/run.bash

右側のWSLの端末(端末B)で、以下を実行してください。

bash hakoniwa-drone-core/docker/attach.bash

その後、hakoniwa-drone-core/drone_api に移動しましょう。

実行例：

tmori@WinHako:~/project$ bash hakoniwa-drone-core/docker/attach.bash
root@WinHako:~/workspace# cd hakoniwa-drone-core/drone_api/
root@WinHako:~/workspace/hakoniwa-drone-core/drone_api# ls
README-ja.md  README.md  assets  libs  rc
root@WinHako:~/workspace/hakoniwa-drone-core/drone_api# 

箱庭ドローンシミュレータを起動だ！

端末Aで、以下を実行してください。

bash hakoniwa-drone-core/docker/tools/run-hako.bash api

Unity を起動！

Unityのプレイボタンをクリックするだけです。

成功するとこんな形でドローンが待機状態になっています。

Python プログラムを実行！

端末Bで、以下のコマンドを実行しましょう。

 python3 rc/api_control_sample.py ../config/pdudef/webavatar.json

成功すると、Unity上のドローンが動き出します。

サンプルプログラムの解説(api_control_sample.py)

🚀 main関数で何が行われているか？

main 関数では、デモでお見せしたドローンの操作プログラムが書かれています。

全体として、以下のような流れです。

[接続] → [LiDAR取得] → [離陸] → [移動＆つかむ] → [戻る＆離す] → [再びLiDAR] → [カメラ撮影] → [着陸]

ドローン操作のAPIは、Pythonで定義されたもので、以下で仕様を公開しています（AirSim風のAPIです）。

また、簡単なAPI紹介をこちらでもしておりますので、ぜひご覧ください。

① シミュレータへの接続

まず、以下のコードで、対象ドローンへの接続をします。

client = hakosim.MultirotorClient(sys.argv[1], "Drone")
client.confirmConnection()
client.enableApiControl(True)
client.armDisarm(True)

② LiDARデータの取得・解析

次に、ドローンの前方に装着しているLiDARのデータを取得します。

lidarData = client.getLidarData()
...
filtered_points = points[numpy.any(condition, axis=1)]

③ ドローンの基本操作：離陸・移動・荷物操作

その後、ドローンの基本操作で、離陸して、目的地へ移動して、荷物を運搬するプログラムが続きます。

client.takeoff(0.5)
client.moveToPosition(...)
client.grab_baggage(True/False)

④ カメラ画像の取得

荷物運搬後、ドローン全貌に設置されたカメラで画像を取得します。

png_image = client.simGetImage("0", hakosim.ImageType.Scene)

⑤ 着陸と後処理

そして、最後は、着陸です。

client.land()