産業用ロボットやFAシステム機器、工作機械、半導体製造技術など、私たちのライフスタイルを支える技術は大きく変化しています。それを支えているのが、メカトロニクス技術です。機械・電気・ソフトウェアを融合したメカトロニクス技術は、機械設計には欠かせません。今回は、メカトロニクスの基礎技術要素であるメカニズム、アクチュエータ、センサ、エレクトロニクス、コントロール（制御）の説明をします。
図1：さまざまな産業で応用されているメカトロニクス
1. メカニズム
メカニズムとは、機構が動く仕組み（からくり）です。回転運動を往復運動に変換する代表的な機構、クランク機構を例に見てみましょう（図2）。
図2：クランク機構の概略図
クランク機構は、クランクとスライダを連接棒（コネクティング・ロッド）で結合した構成になっています。これを実現するには、以下のような項目を具体的に検討します。
- それぞれの要素が、どのように関係して動くのか
- 自由度はどれくらいか
- モータの出力（トルク、回転数、慣性モーメントなど）は、どの程度必要か
- 回転運動による摩擦や振動は、強度や性能に影響しないか
- ガイドの位置決め精度・組立精度や、スライダの移動範囲はどの程度必要か
- コストはいくらか
メカニズムを考える際には、簡単な絵を描きながら必要な項目を考えていくと、イメージが湧きやすく、他の人との共有も容易です。
2. アクチュエータ
アクチュエータは、入力されたエネルギーを機械的なエネルギーへと変換する駆動装置です。電気・空気・油などのエネルギーを、入力エネルギーとしてメカニズム側へ出力します。電気エネルギーを利用する代表例がモータです。制御性に優れることから、さまざまな機械に利用されています。エアーシリンダや油圧アクチュエータは空気や油のエネルギーを利用します。
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3. センサ
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4. エレクトロニクス
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5. コントロール
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