IoT製品のプロトタイプ開発に最適なモーター
あらゆる「モノ」が「インターネット」につながることで革新を起こすIoT。その影響は、我々の身の回りだけではなく、産業用やビジネスなどあらゆるシーンに及ぶ。例えば産業用では、生産プロセスに導入されることで、生産効率を飛躍的に向上させ、企業競争力を劇的に強化することができる。
一方、生活の分野では、さまざまな家電製品がインターネットにつながることで、より快適に一人ひとりに最適化された機能が利用できるようになる。
IoT化された機械からは、さまざまなデータがビッグデータとして収集し分析され、使用状況や目的にあった形で最適化され、状況に応じて進化し続けることになる。こうしたIoT化は、家電製品や自動車、AV機器、調理家電、OA機器、ロボット、健康機器、産業用機器など、さまざまな機械に導入されるが、基本的に無線で機械をコントロールしなければならない。
その場合にカギを握る部分がモーターだ。モーターは今や、あらゆる“モノ”を動かすために必須の機構だが、その機能は製品ごとによって千差万別である。今回は、無線でコントロールするIoT化製品のプロトタイプ開発に最適なモーター「Keigan Motor」をご紹介しよう。
ラピッドプロトタイピングに特化した機能とは
「Keigan Motor」はラピッドプロトタイピングに特化した高性能モーターだ。ちなみに、モーターは、電動機ともいい、電気のエネルギーを動力に変換する機械のことを指す。
いわば機械の“動力源”ともいえる部分で、現代のありとあらゆる電気で動く製品の核ともいえる部分だ。モーターが無ければほとんどすべての機械は動かすことが出来ず、現代の社会基盤の根底を支える技術の一つともいえよう。
ハードルが高かったモーターの試作を簡単に
モーターは、あらゆる製品に使用されているため、機能や形状は千差万別だ。その試作シーンでも、コストと時間、更には専門的な技術が求められる。
モーターのプロトタイプに要する期間は、用途やニーズによってさまざまであるが全てイチから設計する場合には少なく見積もっても2週間以上かかり、モーターとコントロール基板、電源回路等を作り、アプリケーションもプログラムしなければならない。
作るためにはモーターについて知識のある電気回路技術者、ハードウェア設計が可能なメカエンジニア、アプリケーションでコントロールするためのソフトウェアエンジニア、更にハードウェアとソフトウェアをつなぐ無線に関する専門的知識が必要となる。
つまりこれからの時代に主流となるIoTプロダクトを開発しようとするとモーターのプロトタイプは、大きなハードルとなる部分なのである。「Keigan Motor」はまさにIoT時代の製品開発にとって、その課題を克服し、可能性を大きく広げてくれるモーターなのである。
機能を“モジュール化”。あらゆる製品開発を手軽に、迅速に
「Keigan Motor」は、モーターを動かすための電子部品を搭載し“モジュール化”することでこの課題を克服した製品だ。
また専用アプリケーション「Keigan Core」を提供することで、簡単にモーターの動きを実装することができ、スマートフォンやタブレット端末からコントロールすることができる。このモジュール化と専用アプリケーションの開発により、あらゆるシーンでのモーターのプロトタイプ開発が迅速化できる。
例えば製品開発では、ロボティクスや家電製品、産業機器などの試作開発にも利用できるし、産業用としても生産工場の効率化や自動化にも利用ができる。
更に、個人のものづくりにおける製品開発としてもロボットやカメラなど、幅広い分野に利用することができる。これによりコストはもちろんのこと、リードタイムも数時間に短縮することが可能となる。それでは「Keigan Motor」のより詳しい機能と特長をご紹介しよう。
高性能モーターで超低速まで制御可能。幅広い用途に対応できる
「Keigan Motor」には超低速から動作が可能な静音ブラシレスサーボモーターと、それを動かすための電子部品が全て搭載されている。
USBモバイルバッテリーによる駆動が可能で持ち運びも可能。無線（Bluetooth Low Energy）で通信でき、取りつければすぐさまスマートフォンのアプリケーションで検証できる。
ちなみにブラシレスモーターとは、一般的なブラシ付きのモーターに比べて静音で省エネ、更には長寿命といった特長を持つモーターであり、ステッピングモーターと比べても低発熱で高い効率性を持つ。
また「Keigan Motor」の場合は、超低速で速度や位置だけでなく、トルクのコントロールが可能だ。一般的に低速でモーターをコントロールする場合には減速機（ギヤ）等が必要があるが、「Keigan Motor」の画期的な点は、トルクを落とさずに低速でのコントロールが可能で、高い制御性を確保していることだ。
この超低速でのコントロールは、例えばアームや台車、ターンテーブルなどのゆっくりとした動作や、天体の観測（3時間で15度回転させる）などの幅広いシーンに利用できる。もちろん高速域（～250rpm）へ無段階に制御が可能だ。更に、開発者向けには、加速度、ジャイロセンサーを搭載し、姿勢制御などへの応用も可能だ。
手で動きを覚えさせて記憶・再生ができる
「Keigan Motor」の画期的な点は、アプリケーションでのコントロール以外に、モーターの動きを単体で記憶させ、再生することができる。これが従来のモーターと決定的に異なる点であり、手で動かしたときの角度や速度を記録することができる。
この機能は、回転角度の絶対座標を、サンプリングしていく機能であり、手で回転するローター部分を回したときに、その動作、すなわち一定間隔で角度座標を記録し、つなぎ合わせ動きとして再現することができる。これによりスタンドアローンでも使用可能で、きめの細かいプロトタイプも実現できる。
センサーとしても使用可能
「Keigan Motor」は、モーターを中心にモジュール化されており、ロータリーエンコーダー（角度位置センサー）とトルク検知機能を搭載している。
そのため、動作や触覚の検知が可能だ。更に、加速度センサーやジャイロセンサーも内蔵していることから、姿勢制御といった機能も利用することができ、モーターだけではなくロボットなどの幅広い用途にも利用することができる。
専用アプリ「Keigan Core」でロボットを手軽に
「Keigan Motor」の特長は、専用のアプリケーション「KeiganCore」を使用することで、ロボットを手軽に構築することができる。この場合は複数の「Keigan Motor」にロボットの機能を割り当てることで、Bluetooth Low Energyでコントロールするロボットが構築できる。
ソフトはアイコンのドラッグドロップで簡単に操作可能で、各モーターモジュールに充てる機能はテンプレートで提供される。IoTプロダクトの開発の入門などに最適な利用方法が可能だ。
Keigan Motorスペック
- 型番：KM-1
- 最大トルク：3kgf・cm（0.3 N・m）以上
- 通信方法：無線Bluetooth Low Energy、有線USB (Micro B) , I2C シリアル通信
- エンコーダ：14ビット磁気式エンコーダ（0.05°）
- 用途：生産現場・研究開発における自動化。搬送、カメラ雲台、車両ロボット、遠隔操作（テレプレゼンス）ロボット
- 速度：0.1～250 rpm（ギヤレスでの超低速制御が可能）
- 接続機器：スマートフォン、タブレット、PC、シングルボードマイコン など（単純動作であればモーター単独で実行可能）
- センサ：加速度・ジャイロ６軸センサー
- 電源：５V 定格10W（最大3A） USB Type-C より外部給電（USBアダプタまたはUSBモバイルバッテリー使用可）
- サイズ：W 70 mm x D 70 mm x H 36 mm
- 重量：340 g（保護カバー有）
- モーター構成：アウターローター型ブラシレスモーター（永久磁石同期モーター）ギヤレスダイレクトドライブ
まとめ IoTの製品開発を迅速に
IoT市場の規模は、ITコンサル企業ITRの調査によると、2020年までに1兆3,800億円まで拡大するとみられている。IoT化によってもたらされる最大の特徴はデジタル化と自動化だ。
デジタル化はセンシング技術とビッグデータによって、機械の機能が最適化され効率化される。一方、自動化はその名の通り人間が行ってきた行為を機械が行うことをさす。
「Keigan motor」は、モーターという機械をコントロールする動力源と、プログラムを受け取るセンサーを同時にモジュール化することで、まさにこの二つの機能を具現化している。
まさに、これからの時代に求められるIoTプロダクトの開発に革新を与える製品だ。
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