ロボット工学は、業界としても、またテクノロジーの分野全体としても、急速に変化し、進歩しています。趣味でロボットを製作する人でも、経験豊富なロボット工学エンジニアでも、各コンポーネントを隅々まで理解する必要があります。場合によっては、複数の異なるバリエーションから選択する方法も知っておく必要があります。
ロボット モーターの場合も同様です。ロボットの関節がいかに巧妙であっても、金属とプラスチックの動き、力、範囲のすべてを提供するには適切な製品が必要です。
どのような種類のロボットモーターが利用可能ですか?
ロボット モーターには複数のカテゴリがあります。それぞれにサブタイプがあり、独自の用途と利点があります。これは現在利用可能なタイプの概要です。
ロボットアクチュエータ
アクチュエータには 3 つのタイプがあります。
- 空気圧アクチュエータ:圧縮空気を使用して動作します。可動部品が少ないため、信頼性が高く、メンテナンスも簡単です。他のタイプほど速度、位置、精度を制御できませんが、ピッキングや積み込みなどの倉庫作業に最適です。
- 油圧アクチュエータ:これは、重い荷物を運ぶ大型ロボットに適しています。空気の代わりにポンプで汲み上げたオイルベースの液体を使用して動きます。他のタイプよりも大きくて騒音が大きいですが、正確です。ただし、時間の経過とともに液体が漏れることがあります。
- 電動アクチュエータ：電気モーターは電気エネルギーを機械エネルギーに変換します。電気は比較的豊富な資源であるため、現在ではあらゆるロボットのカテゴリで最も一般的なタイプです。また、あらゆるサイズのロボットでうまく機能し、出力に比べてコンパクトで、メンテナンスが容易で、汚染もほとんどありません。
電動アクチュエータはロボット工学において最も一般的で、最も幅広い機能を提供しますが、爆発物のある環境では危険を伴う可能性があります。また、他のタイプのモーターよりも複雑なコマンド システムが必要です。
電気モーター
電気モーターのカテゴリには、いくつかの異なるタイプがあります。このカテゴリには、次のタイプが含まれます。
- 交流（AC）モーター:交流電流は通常の壁のコンセントから得られます。AC モーターは、この豊富なエネルギー源を利用して電磁誘導を生み出します。エンジニアは、一定の速度が必要な場合に AC メカニズムを好みます。ただし、産業規模の高トルク ロボット以外では、AC メカニズムはほとんど使用されません。
- 直流（DC）モーター：DC モーターは、通常、壁のコンセントを使用する代わりに、バッテリーから電力を供給します。DC メカニズムにはさまざまなサイズがあり、プラグイン モデルに比べて、負荷範囲の可変性が高く、応答時間と操作性が高速です。
- サーボモーター:単に「サーボ」とも呼ばれ、産業用サーボモーターを含むこれらは、入手可能な最高精度のモーターの 1 つです。動作中にほぼ瞬時にエラー調整を行うことができます。これらのモーターは、小型パッケージで正確な位置決めと高いトルクが必要な場合、ロボット アームやその他のロボットおよび協働ロボット タイプに最適です。サーボを使用すると、動作の間に遅延が生じる場合があります。
- ステッピングモーター:ステッピング モーターは、非常に小さな増分で動作し、物体を静止させたままにするときに高いトルクを提供し、各ステップで正確な位置決めを行います。これらのモーターの精度は、多くの場合、0.01 度と 0.1 ミリメートルのオーダーです。全体的なトルクは、サーボ モーターのトルクと同程度です。ステッピング モーターは、電力要件の点で他のタイプよりも高価です。
ロボットに適したモーターを選択するにはどうすればよいでしょうか?
上記のポイントをチェックして、次のロボット プロジェクトで使用するモーターを絞り込むことができます。ただし、すべてを再度読み直す前に、ロボットに必要な必須機能のリストを作成してください。
どのようなタスクを実行し、その動作の許容誤差はどの程度ですか?
規制環境を精査して、汚染に対する許容範囲を理解してください。モーターの汚染はモーターの故障の主な原因であるだけでなく、リスクを嫌う製造環境では製品の品質に対する脅威でもあります。
言い換えれば、食品や医薬品の製造など、高精度、高清浄度が求められる施設に油圧アクチュエータを必ずしも適合させる必要はありません。
さまざまなロボット モーターの種類を調べる際に注目すべきその他のポイントは次のとおりです。
- サイズ対パワー比:構築するロボットのサイズはどれくらいですか? ロボットは狭い場所を移動する必要がありますか? それともサイズよりもパワーの方が重要ですか?
- 負荷制限:ロボットに選択するドライブのタイプには、ロボットが運ぶと予想される負荷を処理するのに十分なトルクが必要です。
- 正確さ：ロボットが動く際の異常な動きに対する許容範囲はどの程度ですか? 即時かつ正確なエラー修正を提供するモーターが必要ですか?
- 信頼性：メンテナンス部門の人員は十分ですか? ロボットのメンテナンスはどのくらいの頻度で行う予定ですか?
- リソース消費:すべてのロボット モーターが他のモーターと同様に環境に優しいわけではありません。ステッピング モーターはスタンバイ モードでも電力を消費しますが、場合によってはそれが唯一の選択肢となることもあります。
あらゆるロボットのためのモーター
モーターは、消費者レベルから大規模なロボット工学の導入まで、多岐にわたります。事前に規制や職場環境を調べておけば、すべてのロボット工学プログラムにモーターの種類があることがすぐにわかります。