ラズベリーパイ完全ガイド：概要から用途・モデル選択・産業利用まで徹底解説
エバープレイ編集部ラズベリーパイとは — 概要
ラズベリーパイ（Raspberry Pi）は、イギリスの非営利団体「Raspberry Pi Foundation」が教育目的やものづくり（Maker）向けに開発した小型のシングルボードコンピュータ（SBC）です。クレジットカードサイズでありながら、CPU、GPU、メモリ、入出力端子を備え、一般的なデスクトップ用途から組み込み機器、ロボット制御、IoT（モノのインターネット）まで幅広く利用されています。
歴史と目的
ラズベリーパイ構想は2000年代後半に始まり、Raspberry Pi Foundationは教育の場でのコンピュータサイエンス教育の復興を目的として設立されました。初代モデル（Model B）は2012年に発売され、以降、低価格で入手しやすく、拡張性の高いプラットフォームとして世界中の教育機関やホビイスト、産業用途に広がりました。
ハードウェアの基本要素
- CPU/GPU：ARM系プロセッサを搭載し、モデルによって性能が異なります。GPUはメディア再生や一部の3D処理に対応します。
- メモリ（RAM）：モデルによって256MB〜8GB程度まで幅があります。近年のモデルでは最大8GBを搭載可能なものもあります。
- ストレージ：主にmicroSDカードにOSやデータを格納します。モデルやファームウェアによりUSBブートやネットワークブートも可能です。
- GPIO（General Purpose Input/Output）：汎用入出力ピンを持ち、センサーやモータ、LEDなどハードウェアの制御が可能です。拡張ボード（HAT）で機能を追加できます。
- 映像・音声出力：HDMI（またはmicro-HDMI）を備え、ディスプレイ接続に対応。CSI（カメラインターフェース）やDSI（ディスプレイインターフェース）を持つモデルもあります。
- ネットワーク／USB：イーサネットやWi‑Fi、Bluetoothを内蔵するモデルがあり、USBポートはキーボードやカメラ、ストレージの接続に使えます。
主なモデルと特徴（概略）
ラズベリーパイは複数のラインが存在し、用途に応じて選択できます。
- Model A / A+：低コスト・低消費電力のシンプルモデル（USB数やEthernetの省略など）。
- Model B / B+：汎用的で拡張性が高い標準モデル。Ethernetや複数のUSBポートを備えます。
- Raspberry Pi 2 / 3 / 4 / 5など：世代ごとにCPU性能、メモリ容量、インターフェースが向上。Pi 4ではUSB-C給電、ギガビットイーサネット（実効速度向上）、複数の高解像度ディスプレイ出力などを導入しました。最新世代はさらに性能・I/Oが改善されています。
- Raspberry Pi Zero / Zero W / Zero 2 W：非常に小型で低価格。Zero Wは無線（Wi‑Fi/Bluetooth）を内蔵、Zero 2 Wはより高性能なプロセッサ搭載。
- Raspberry Pi 400：キーボード一体型のコンピュータで、教育やデスクトップ用途に向きます。
- Compute Module（CM）シリーズ：製品の組み込み用途を想定したモジュール形状。自社基板へ組み込むことで量産機器に適用しやすくなっています。
ソフトウェアとOS
ラズベリーパイ向けの公式OSはRaspberry Pi OS（旧Raspbian）で、Debianをベースに最適化されたディストリビューションです。教育向けツールやGPIO制御ライブラリ、Python環境などがあらかじめ用意されています。その他、UbuntuやLibreELEC、RetroPie、Windows向けの軽量版（特定用途向け）など、多くのOSイメージがコミュニティやベンダーから提供されています。
代表的な用途と活用事例
- 教育・学習：プログラミング（Python、Scratch等）や電子工作の学習用として広く使われています。
- メディアプレーヤー：HD動画再生やホームシアター向けの軽量PCとして利用。
- IoTゲートウェイ・センサー集約：センサーからのデータ収集やクラウド連携を行うゲートウェイとして。
- ホームオートメーション／サーバー：DNS、Pi-hole、家庭用NAS、小規模なWebサーバーなど。
- ロボティクス・制御：モータ制御、カメラを使った画像認識、機械の動作制御など。
- 産業組み込み：Compute Moduleを用いた専用機器やプロトタイプの製作。
ラズベリーパイを選ぶ際のポイント
- 用途に合わせたモデル選定：単純なセンサー監視ならZero系、デスクトップ用途や複数ディスプレイが必要ならPi 4/5系、組み込み量産はCompute Moduleが適する。
- 電源と熱設計：安定した電源（公式の電源アダプタ推奨）を使うこと、負荷が高い場合はヒートシンクやファンで熱対策を行うこと。
- ストレージの選択：microSDは手軽だが寿命や速度に注意。重要データや高頻度書き込みがある場合はUSB SSDやeMMC（Compute Module）を検討する。
- ソフトウェア・サポート：公式イメージやコミュニティの豊富さを活かして、使いたいソフトが動作するか事前に確認する。
利点と制約
利点は「低価格で入手しやすい」「豊富な周辺機器と大きなコミュニティ」「学習からプロダクションまでスケールできる点」です。一方、制約としては「フルサイズのデスクトップPCに比べると処理性能は劣る」「microSDの書き込み耐性や速度の問題」「熱によるサーマルスロットリング（高負荷時の性能低下）」「特定のハードウェアアクセラレーションや拡張命令セットが限定的」などが挙げられます。
導入の基本手順（簡易）
- 公式サイトからOSイメージをダウンロードし、microSDカードに書き込む（公式のImagerツール推奨）。
- 必要な周辺機器（電源、HDMIケーブル、キーボード/マウス、ネットワーク）を準備。
- 初回起動後、初期設定（ロケール、パスワード、Wi‑Fi設定、アップデート）を実施。
- GPIOやカメラを使う場合は該当の設定（インターフェースの有効化）を行う。
産業利用とライフサイクル
教育やプロトタイプ用途だけでなく、ラズベリーパイは産業用途でも採用が進んでいます。産業利用では長期供給・安定した電源・信頼性の確保が重要であり、そのためにCompute Moduleや公式の産業向けサポートを利用するケースがあります。導入前には製品のライフサイクル（モデルのサポート期間や入手可否）を確認することが重要です。
コミュニティとエコシステム
ラズベリーパイの大きな強みは活発なコミュニティです。フォーラム、ブログ、オープンソースのライブラリ、教育用教材、サードパーティ製のHAT（拡張ボード）やケースなどエコシステムが充実しており、問題解決や学習の際に大きな助けになります。
まとめ
ラズベリーパイは「手頃な価格で学習から実用まで幅広く使える」シングルボードコンピュータです。ハードウェアの選択肢が豊富で、教育・趣味・プロトタイプ・産業機器と用途が広く、GPIOや周辺機器によるハードウェア制御が容易なのが魅力です。一方で、用途によっては性能や信頼性面での配慮が必要となるため、目的に合わせたモデル選定や電源・冷却・ストレージ設計を行うことが成功の鍵になります。
参考文献
- Raspberry Pi Foundation（公式サイト）
- Raspberry Pi Documentation（公式ドキュメント）
- Raspberry Pi - Wikipedia（日本語）
- Raspberry Pi News（製品発表・公式ニュース）
投稿者プロフィール
