モーターの応用範囲やユーザー層は、自動車分野を越えて広がっており、モーターを誰もが利用しやすくする製品の開発が活発化している。使い勝手の向上を目的に、モーターの特質は隠蔽される傾向にある。マイコンやネットワークインタフェースと、減速機や軸受けなどの機構部をモーターと一体化し、簡単な命令でユーザーの望む動きを実現する。

 モーターに変化をもたらしているのはEV(電気自動車)だけではない。IoT(Internet of Things)の普及が、「動き」を機器やサービスへ手軽に取り込みたいと考えるユーザー層を広げているからだ。「オブジェ(置物)を手掛けるようなクリエーターから、作品に動きを取り入れたいという声がある」(モーターメーカーの開発者)。誰にでも使いやすいモーターの需要が顕在化してきたようだ(図1)。

図1 手軽に動く応用を実現する手法が求められる
IoT(Internet of Things)の普及やマイコンの高性能化によって、モーター制御を低コストに実現しやすい環境が整いつつある。ドローンなど動きを伴う応用機器も多様になっている。ユーザー層の裾野が広がり、アクチュエーターに慣れていないユーザーも手軽に使える「誰でもアクチュエーター」の需要が出てきた。(図:日経エレクトロニクス)
[画像のクリックで拡大表示]

 安価で高性能なマイコンと通信インターフェースを組み合わせれば、インターネット経由で簡単なコマンドを入力することで、手軽にモーターを制御できる。幅広い分野にIoTが浸透してきたことを背景に、“誰でもアクチュエーター"による「IoA(Internet of Actuators)」が市場に登場し始めた。「CEATEC 2019」(2019年10月15~18日、幕張メッセ)の展示から、モーターの応用やユーザーの広がりに対応した開発事例を解説する。

コマンド制御のオールインワンモーター

 ロボット関連製品を開発・販売しているスマートロボティクスは、減速機やベアリング、回転位置・回転数を測るエンコーター、保持用ブレーキ、サーボドライバーを一体化したモーターを開発、2020年に製品化する(図2)。顧客に配布して反応を得るためのアルファ版の開発を終えた。「動くオブジェを開発したいクリエーターやソフトウエア開発者など、モーターの扱いに慣れていない人に使ってもらいたい」(同社)。

(a)
[画像のクリックで拡大表示]
(b)
[画像のクリックで拡大表示]
(c)
[画像のクリックで拡大表示]
図2 簡単なコマンドで制御できるアクチュエーター
(a)スマートロボティクスが開発したアクチュエーター。手前が開発品。サンプル価格は18万円ほど。後方にある3点が製品版モックアップ。左から順に高トルク品。(b)アルファ版を使って試作した2軸ロボット。(c)アルファ版と製品版の仕様。(写真:日経エレクトロニクス)

 開発のハードルを低くするため、ハードウエアをオールインワン化するだけではなく、設計環境も工夫した。例えば、制御用コマンドの記述には、C言語やPLC(Programmable Logic Controller)用の言語よりも習得が簡単でAI(人工知能)分野で開発者数を増やしているプログラミング言語「Python」を使う。コマンドとして、回転角度や回転数などのマクロな命令をネットワーク経由で送信することによって制御できる。GUI(Graphical User Interface)でのプログラミングを可能にするパソコン用ツールも同社が提供する。コマンドは、RS-485のインターフェースで送る。

 停止時に状態を保持できるブレーキ機構のほか、軸方向や軸と垂直方向の力やねじり力がかかっても耐えられるベアリング機構を内蔵しており、軸にアームを直付けすれば、荷重のかかる多軸ロボットアームを追加機構なしで開発できる(図2(b))。

127個まで併用可能

 複数のモーターを数珠つなぎ(ディージーチェーン)で最大127個接続して、個々に制御することが可能である。電源は直流24V。マイコンボードなどを使ってプログラムを組み込みマイコンに格納しておけば、パソコンを使わずに制御ができる。電池を電源として、マイコンボード側の無線LANやBluetoothを利用すれば、配線レスのスタンドアロンでの利用が可能だ。

 アルファ版は定格トルクが6Nm、寸法が65mm角で長さが110mm。減速比は50対1または100対1。高トルク領域を増した製品版に加えて、3.2Nmの小出力品(55mm角で長さ110mm)と11Nmの大出力品(80mm角で長さ110mm)の3種類の製品版を2020年1月以降に出荷する(図2(c))。

この先は有料会員の登録が必要です。今なら有料会員(月額プラン)が2020年1月末まで無料!

日経 xTECHには有料記事(有料会員向けまたは定期購読者向け)、無料記事(登録会員向け)、フリー記事(誰でも閲覧可能)があります。有料記事でも、登録会員向け配信期間は登録会員への登録が必要な場合があります。有料会員と登録会員に関するFAQはこちら