直動アクチュエータについて

質問

まったくの初心者なので低レベルな質問で申し訳ないのですが、直動アクチュエータを調べたところ、ステッピングモータやサーボモータによるものが多いように思うんですが、サーボの方がロボットに組み込む上ではクローズドループの為、制御しやすいのでしょうか？
また、制御する上でサーボモータにもドライバは必要なんでしょうか？
わかる方お願いします。

回答No.1

matsu_jun · ベストアンサー

kevingarnettさん、こんばんわ。

まずは用語の整理を
「ステッピングモーター」とは、パルスモーターとも呼び、外部からのパルス入力に応じて動作するモーターですよね。エンコーダーなどでフィードバックしなくてもある程度正確な位置決め精度が得られます。
「サーボモーター」とは、回転数をフィードバックすることで目的の速度や位置を決めるモーターのことを指し、モーターそのものの種別ではありません。(ステッピングモーターにエンコーダーをつけてループ回路を組んでも、それはサーボモーターと言えます)。

> クローズドループの為、制御しやすいのでしょうか？

そもそもオープンループの場合は、し易い・しにくいというより、制御できないので、どちらが制御しやすいという問いに答えられませんが、それぞれを利用する際のメリット・デメリットという点で話をしますと

ステッピングモーターは、安価で、コントローラーを自作する場合の設計が容易であり
サーボモーターは、正確で、(モーターの種類にもよりますが)滑らかな動作をします。

逆に、
ステッピングモーターは、動きに滑らかさが無く、負荷や加速度によって予想外の動き(脱調)をしてしまうことで制御不能になることがあり
サーボモーターは、高価で、フィードバック系を自作する場合に相当面倒くさいことになります。

と言えます。ステッピングモーターは安価に入手できますが、ロクに事前設計をせずに選定すると、いざ物を載せて動かしてみると脱調による不具合が発生することもありますし、ゆっくり動かすと、モーターが「カクカク」と動いているのが気になりますので、事前の設計と選定が非常に重要です。
通常サーボモータでは、フィードバック系は付属もしくは別売のドライバが行いますので、特にステッピングモーターに比べて利用するためのプログラム設計が難しいということはありません。

> 制御する上でサーボモータにもドライバは必要なんでしょうか？

通常ステッピングモーターにしろ、サーボモーターにしろ、以下の3点は同じように存在します。
1) コントローラー ： 外部からの要求(加速度・減速度・最高速・移動距離)を、それに応じたモーターへの具体的指令(通常はパルス信号)に変換する
2) ドライバ ： コントローラーからのパルス指令やエンコーダーからのフィードバック信号を受けて、実際に回転する動力をモーターに供給する
3) モーター ： 言わずもがなのモーター本体

サーボモーターの場合、回転を検知するエンコーダーという部品がもう一つ存在し、ここで検知した回転数をドライバーへフィードバックします。モーターやギアボックスに内蔵されていて、見た目には見つからない場合も多いです。

さて、上でも書いたように、モータードライバとは、実際にモーターを動作させるための動力を供給するためのものですので、サーボモータにも必要となります。サーボドライバは他のモーターのドライバと異なり、エンコーダーからの信号を受け取りながら、常にモーターへの出力を調整する働きがあるので、より重要な部品と思われます。

回答No.2

gn_drive

世の中、金です。

直動アクチュエータにステッピングモータを用いる、つまりオープンループで制御するのはコストを下げるためです。

クローズドループでサーボモータをロボットに用いるのは、ロボットの間接にかかる負荷で位置変動してしまうのを位置フィードバックをかけて制御したいのです。

ドライバ付モータはあまりないので、大抵はドライバが必要です。