自動制御システムにおいて、モーションコントロールは非常に特殊です。これはビデオゲームのコントローラーに使われる基本的な技術にとどまりません。非常に高度な機械機能にも活用できるため、モーションコントローラーは製造業、テクノロジー、そして機械の未来にとって非常に重要なものとなっています。
モーションコントローラは、機械工具や部品自体を、制御された直線運動または回転運動により、優れた精度で動かすことを可能にします。ユーザーからの入力コマンドをモーターからのフィードバック信号と比較することで、コントローラは入力と出力をほぼ誤差なく調整する補正動作を実行します。
モーションコントローラは、モーションプロファイルも作成します。これは、モーション制御モーターが与えられたコマンドを実行するために辿る軌跡です。モーションプロファイルはモーターと通信し、負荷をどこに配置できるか、そしてどのくらいの速さでそこに到達しなければならないかを指示します。モーションコントローラは、作成した軌跡を用いて、必要なトルクコマンドを正確に生成します。そして、このトルクコマンドはモーターに送られ、駆動装置に送られます。
モーションコントローラのこの機能が正しく動作するには、多数のセンサーとモーション制御コンポーネントが必要です。そのため、モーションコントローラでは一般的にデジタル信号プロセッサ（DSP）が採用されています。DSPを使用することで、モーションコントローラは標準的なマイクロコントローラよりもはるかに高速に数学的処理やアルゴリズムを処理できます。
モーションコントロールエンジニアリング
モーションコントロール技術は、あなたが気づいているかどうかにかかわらず、日常生活の中に浸透しています。都市部に住んでいるなら、おそらく毎日、モーションコントロール技術を利用したり、目にしたりしているでしょう。
現代のエンジニアリングタスクは、より重く複雑になっています。そのため、現代のエンジニアリング技術を支援する、よりスマートで高速なモーション制御技術が求められています。
かつては高価なハイエンドアプリケーションでのみ使用されていた複雑なアルゴリズムが、DSPの登場により今や一般的になりつつあります。これらのアルゴリズムは、モーション制御の統合化が進むにつれて、現在では主流になりつつあります。通信においても、以下のような複雑さが増しています。
- 制御およびフィードバックチャネル
- 低遅延、高帯域幅、バスレベルの通信インターフェース
- シンクロニシティ
- リアルタイムの行動
- 応答時間が速い
これにより、モーション コントロールは設計エンジニアリングにおける基本的な構成要素となりました。
モーションコントロールの例
モーション コントロールは現在、あらゆる種類の産業用アプリケーションや家庭用電化製品においてエンジニアによって広く使用されています。
- デジタル製造（3DプリントとCNCマシン）
- 製造業（機械の生産性、コンベアシステム、自動車用ベアリング）
- エネルギー（風力タービン、水力発電）
- 産業用および協働型ロボット
- スマート倉庫
- 調剤
- 無人搬送車（AGV）業界
- 遠隔操作型探査機（ROV）
- モーションゲーミング（モーションコントローラー PC、モーションコントローラー PS4）
- カメラ（モーションコントロールカメラ、モーションコントロールビデオカメラ）
モーションコントローラーの種類
産業用モーションコントローラ
モーションコントローラは、多くの産業用途において非常に有用であり、生産性の向上、動作精度の向上、速度の向上、そして力や圧力の制御能力の向上に役立ちます。これにより、製造、加工、ロボット工学、自動車、倉庫、物流といった業界において、多くの有用なモーションコントローラアプリケーションが実現します。
産業用アプリケーションで使用されるモーション コントローラには、スタンドアロン、PC ベース、個別のマイクロコントローラの 3 種類があります。
ビデオゲーム用コントローラー
2004年の任天堂Wiiの発売を覚えている方なら、Wii本体に標準装備されていたモーションコントローラーがいかに話題になったか覚えているでしょう。その話題はすぐに沈静化しましたが、ここ数年、ビデオゲーム用モーションコントローラーは、より優れたユーザーエクスペリエンスを実現する新しい高度な技術の登場により、大きな復活を遂げています。
モーション コントローラ テクノロジーの復活により、次のような多くのビデオ ゲーム コントローラが発売されました。
- Wiiリモコン（Wii U）
- デュアルショック4（プレイステーション4）
- PlayStation Move（PlayStation 4）
- Wii U ゲームパッド (Wii U)
- キネクト（Xbox One）
- レイザー ハイドラ
- Joy-ConとNintendo Switch Proコントローラー（Nintendo Switch）
- Steamコントローラー
これらのモーションコントローラーは、おおよその向きと加速度を検知できる加速度計を搭載しており、ポインターデバイスとして使用できる画像センサーも備えています。これにより、ゲーマーは驚異的なビデオゲーム体験に没頭することができます。ビデオゲーム用のモーションコントローラーは、入力を実現するメカニズムがそれぞれ異なります。
モーションコントローラー PS4
PS4（プレイステーション4）のモーションコントローラーはDualShock 4です。このモーションコントローラーは、3軸ジャイロスコープ、3軸加速度センサー、そして振動によるモーション検知に対応しています。ゲーム内でリアルタイムに効果を発揮するモーションでコントローラーを操作することで、ゲーマーが画面上のアクションをより身近に感じることができるように設計されています。例えば、コントローラーを左右に回して車を操縦したり、コントローラーを引いて銃をリロードしたりするといったシンプルな操作が可能です。
モーションコントローラーCNC
CNCコントローラーは、PLCの代替としてますます人気が高まっています。CNCは、ピッキング＆プレースメント、梱包、コンベア、調整可能な部品保持、パレタイジングなど、多くの産業用途に適しています。
CNC は、プレス、スタンピング マシン、ローダー、巻き取りステーション、充填ステーションなどのマシンに必要な精度と制御を提供するマルチパス軸補間をサポートできます。
CNCには、すぐに使える開発済みの画面、カスタム画面の容易な開発、統合された機能、優れた耐久性など、確かなメリットがあります。また、軸制御やモーター制御といったモーションアプリケーションを誰でも簡単にプログラミングできるため、操作も容易です。
CNCの優れたトルク制御は、一定の張力で巻くことが求められるアプリケーションに役立ちます。これは、送り軸と巻取軸を独立して制御することで実現します。CNCは、10軸または20軸からなる生産ライン全体の制御にも役立ちます。1台または2台のローダーと1台のマシンで構成されるパンチとレールの動きに必要な高速同期は、CNCモーションコントローラによって容易に実現できます。
CNCによるプログラミングとセットアップ時間は、従来のPLCよりもはるかに高速です。これにより、PLCの複雑な円運動の制御に費やされる時間とコストを節約できます。CNCは直線運動を採用しているため、わずか1日でプログラミングを完了できます。そのため、CNCは他のほとんどのソリューションよりも安価で汎用性が高いだけでなく、高速であるため、大規模な製造・加工アプリケーションに最適なソリューションです。
