第４回 アクチュエータ

ロボットの定義（おさらい）

要素技術	系分類	制御回路
・情報を感知し	（センサー　系）	入力
・判断し	（知能・制御系）	処理（制御）
・動作する	（駆動　　　系）	出力

アクチュエータ

アクチュエータの定義

「アクチュエーター」とは、“エネルギー”を、直進移動や回転・曲げなど、何らかの“動作”に変換する装置のことです。
エネルギーを動きに変える装置～アクチュエーターとは～ : オリンパス技術紹介 : オリンパス

広い括りでは
外界に何らかの影響を与えるもの
と言える。

（）内は人間の感覚に対応。

音出力（聴覚）
電磁波出力
- 光（視覚）／電波
触覚出力（触・圧覚）
温度出力（温冷覚）
運動出力
- 回転／直線
- 振動出力（振動覚）
- 平衡出力（平衡感覚）

1. 聴覚出力

スピーカー

構造と原理

スピーカーユニットから音が出る原理

ボイスコイルに、音波に対応した電流が流れる
周囲のマグネットと反応して、コイルに振動が発生
コーン紙が振動して空気に振動が伝わり、音が出る
- 流れる電流の大きさによりコーン紙の振動の幅は変わる

スピーカーの種類

スピーカーユニット数の違い
- フルレンジ
  - すべての音域を１つのスピーカーユニットで再現
- ２Way
  - 低音用と高音用のスピーカーユニット
- ３Way
  - 低音用、中音用、高音用、のスピーカーユニット
構造の違い
- 密閉型
- バスレフ型：低音が補強される

参考

超初心者のための「スピーカーって何？」Part.1 | Denon 公式ブログ

オーディオシステムの中でもスピーカーは、オーディオにおける音の出口。収録された音楽の信号がアンプを通り、最終的に耳で聴くことができるように空気の振動にする大切な役割を果たす装置。実際のところスピーカーはどういう仕組みか、どんな種類があるのか、そして繋ぎ方やセッティングなど、スピーカーについて基本の基本からご説明しまし...

www.denon.jp

スピーカー音の改善

スピーカーユニット単体だと、前後の音波が打ち消しあって、響かない。

バッフル板で前後を仕切ると、よく聞こえるようになる。

2. 電磁波出力

電磁波
- 光
- 電波

2-1. 光（ディスプレイ、ライト）

液晶ディスプレイの原理

液晶ディスプレイは多数の画素から構成
- スマートフォン、ノートパソコンなど
カラー表示のために、1つの画素は３つのサブ画素（RGB）で構成
- スマートフォンで使われている画素数
  - Full HD(フルハイビジョン規格)解像度では、
    サブ画素は約622万（1080 x 1920 x 3= 6,220,800）
サブ画素毎に一つのTFTが必要
- 多数のサブ画素の液晶を正確に動かすため
- TFTはThin Film Transistor（薄膜トランジスタ）の略
  - 各サブ画素の液晶に適切な電圧をかけるためのスイッチ
  - TFT液晶ディスプレイの仕組み
    - 液晶にかける電圧を変化
    - させて、偏光板2枚を含めた透過率が変化
    - バックライトからディスプレイ表面に通過する光の量が変化

参考

次世代ディスプレイ「マイクロLED」

液晶や有機ELに代わる未来のディスプレイ「マイクロLED」とは？｜パーソルテクノロジースタッフのエンジニア派遣

2-2. 電波（Wi-Fi）

Wi-Fiとは？種類やメリット、注意点まで初心者向けに解説│UQ WiMAX（wifi/ルーター）【公式】

Wi-FiはWireless Fidelity（ワイヤレス・フィディリティ）の略
- 日本語では「高品質な無線通信」というニュアンス
Wi-Fiは無線LAN規格の1つ
- 正確には無線LANとも異なる
- 似たような通信規格としてBluetoothがあるが、別の通信規格
50mから最大約100mまでの距離で通信が可能

歴史

1990年代前半に無線LANが登場、まだWi-Fiは存在してない
無線LANでデータをやりとり
- 各メーカーがそれぞれ違うプロトコルを使っていた
- 異なるメーカーの機器同士で通信不具合が多く発生
国際標準規格IEEE802.11
- 問題無く無線LAN通信できるかテスト
- クリアした製品にWi-Fiというブランド名をつける許可

3. 触覚出力

ハプティクス

ハプティクスとは

触覚技術のこと
- 力や振動、何らかの動きなどを、デバイスを通じて伝える技術
  - 携帯電話のバイブレーション機能
  - ゲームコントローラーなどはすでにある
- 最先端のハプティクス
  - 力や振動によって体験を再現
  - メディアやコンテンツ体験を補う
  - 遠隔で何か操作をする際に、実際にモノに触れたような
    フィードバックを返す

4. 加熱・冷却出力

4-1. ヘアドライヤー

ヘアドライヤーは、熱々の熱源（主に電熱器）にファンの風をあてることで、
温風を生み出す装置。

ファンは電気モーター駆動
電熱器は、電気を通すことで熱を生じさせる抵抗加熱式

モーターによりファンが回転
電熱器が加熱
電熱器にファンの冷風が送られる
冷風が電熱器の熱を奪って、出口へ
温風が出る

4-2. クーラー

エアコンの仕組みと内部構造！冷房・暖房や室外機の故障トラブルについても解説 | 電気工事なら電気の110番

エアコンの構成

室内機
- 熱交換機（蒸発）
- 部屋内への
  送風ファン
室外機
- 熱交換器（凝縮）
- 冷却用ファン
- 圧縮機
  （コンプレッサ）
- 減圧機
内外に2系統のパイプ
- 「冷媒」が充満

冷房の仕組み

室内の熱が熱交換機で冷媒に伝わる
- 冷媒の気化熱を利用
- 低温の空気がファンで室内へ
熱を含んだ冷媒はパイプを通じて外へ
- 冷媒がコンプレッサで圧縮
- 高温高圧の液体になり室外機へ
熱交換機で冷媒を冷却
- 放熱フィンとファンによる
減圧機で冷えた液体へ変化
- 小さな穴から広い空間へ
  一気に放出されることで膨張
- 膨張の過程で起こる
  「断熱冷却」によって
  低温低圧の液体に変わる
再び室内機側に送られて室内の熱を吸収