用語解説【メカトロニクス】


1. メカトロニクスとは

【用語解説】メカトロニクス(mechatronics)

Word
メカトロニクス、メカトロと略されることも
英語
mechatronics

“メカトロニクス”という言葉、あなたは耳にしたことはありますか?

メカトロニクスとは、“メカニクス(機械技術)”と“エレクトロニクス(電子技術)”を合わせた言葉です。

機械を電子回路によって制御する」ことを意味します。


メカニクス(mechanics)+エレクトロニクス(electronics)=メカトロニクス(mechatronics)

言葉の成り立ちは上記のように2分野ですが実際には、「機械工学」・「電気工学」・「電子工学」・「情報工学」などの分野を融合することで、より高性能なものづくりを実現する技術、ということのようです。


4つの分野を融合(①機械工学:機構、設計、製作、熱力学、材料、②電子工学:半導体、CPU、センサ、電子回路、③電気工学:発電、変電、送電、④情報工学:ソフトウェア、プログラミング、ネットワーク、データベース、AI)




◆◆ メカトロニクスの基本要素 ◆◆

メカトロニクスの基本要素(★検出・計測する→センサ ★動かす→アクチュエータ ★制御する(機構)→マイコン・PLC ★指令を出す→コントローラー・コンピュータ)
▲ クリックで画像を拡大できます


メカトロニクス技術により、これらが実現します

  • より賢く(高精度に)
  • より信頼性高く
  • より小型・軽量
  • より安価

Mechatronics Innovation!




学生さんひらめき(男子)
メカトロニクスって何となく聞いたことがある言葉だけど、「メカニクス」と「エレクトロニクス」を合体させた言葉だったんだね!






2. どうやって出来た言葉?(背景)

それでは、どのようにして「メカトロニクス」という言葉が出来たのでしょうか?

最初にこの用語を作ったのは、株式会社安川電機(創業1915年)です。

当時の「機械制御」に「電子技術を応用」したのが始まりでしたが、それが世界共通の言葉として広く使われるようになったそうです。



◆◆ 「メカトロニクス」 どのように広がった? ◆◆

メカトロニクス(機械と電子の融合)イメージ


  • 機械製品に複雑な動作をさせるには、リンク機構やカム・歯車など多くの機構部品を組み合わせる必要があった。
    このような製品は、大型・高価になりやすく、複雑組み立てにくいものとなっていた。


  • 株式会社安川電機が機械の制御に電子技術を応用しようと商標化 (1960年代後半)

    世間で使われはじめた為、現在は登録商標は破棄されたとのこと


  • 世界共通で使われる言葉に。
    機械産業とされていた分野でも、メカトロニクス化が進む。







日本で作られた言葉で、それが世界中に広まったなんて知らなかったわ!

学生さんひらめき(女子)


学生さんひらめき(男子)
安川電機さんと言えば、産業用ロボットで世界シェア「第4位」なんだって!日本システムデザイン(株)のピッキング装置ではロボットアームで利用させてもらってるよ。




3. 「メカトロニクス製品」は身近?AI、IoTとの融合も

メカトロニクス製品は身近?

それでは “ メカトロニクス製品 ” といえるものは何があるのでしょうか?

具体的に例を挙げてみますと、
  • 工場設備ロボット
  • 自動車
  • コンピューター周辺機器(ハードディスク、プリンタ)
  • CDプレイヤー

などがあります。

メカトロニクス製品の例(自動車産業、産業機械産業、医療福祉産業、家電産業、ロボット産業・・・)
これらを見てみると、私たちの生活においてとても「身近なもの」なんだなぁ、と感じますよね。


実は「メカトロニクス」の定義は曖昧です。そのためハッキリとした線引きは難しいのですが、本当に沢山の分野でメカトロ技術がなければ存在しなかったものは沢山あるといえます。




AIやIoTとの融合でさらなる高機能の実現

近年は、モノがネットにつながることで情報を活用することができたり(IoTモノのインターネット)、機械学習によってロボットが自律的に判断できたり(AI人口知能)、応用が進んでいます。

例えば、少し先の体感温度を予測して快適な室温にしてくれる「高機能なエアコン」をイメージすると分かりやすいですよね。

AI搭載エアコンの例(機械工学+電子工学+AI:人工知能)「外で雪が降ってきたから、30分後には室温が下がりそうだな。今のうちに少し温度を上げておこう!」


学生さんひらめき(男子)
他にもまわりに、メカトロ製品+AIにあたるモノがないか、探してみるのも面白いね。



AIIoT融合することで、今までは生産ラインなどの自動化「だけ」だったけれど、これからはロボットと一緒に働くという共生(共存)が考えられているわ。

これは、マイクロマウスの発展型である【つくばチャレンジ(茨城県つくば市で開催)】の目的と一致するわね。

つくばチャレンジ 倒立振子ロボット:GENT

学生さんひらめき(女子)



4.日本システムデザイン(株)×メカトロニクス

4-1 「メカトロニクス」の目的

メカトロニクス」の目指すところは、
(別々の分野を融合することで)課題を解決すること
です。

実際には、何かをセンス検出測定して → 制御する →(分析する)、ということになります。
Mechatronicsメカトロの目指すところ(目的:課題を解決すること。計測→制御→分析)
メカトロニクス化により、

  • 人件費の削減
  • 人手不足を補う

など少子高齢化が進む日本での人手不足課題を少しでも軽くするのにも役立ちますよね。


これは、まさに今まで日本システムデザイン(株)がやってきたことと「同じ」です。

計測→制御(→分析)”によって、現場の「問題・困りごと」を解決するという目的が一緒なんですね。


例えば、
などがあります。

ピッキング装置、丸太の径級計測システム、高精度3次元画像処理(空間コード法×位相シフト法)


現場のレベルを向上させる為のものづくりはこちら
【提供できるモノ・コト】 



4-2 全体で考える大切さ

目的が分かったところで、メカトロニクスで “ 大切なこと ” って何でしょう?

それは、【全体を理解すること】です。


メカ屋、ソフト屋、エレキ屋などと呼ばれる各分野に特化した専門がありますが
必要な機能、★リアルタイム性、★高い信頼性
コスト、★設計のしやすさ、★保守性
のような要因を考える場合、

1つの分野を知っているだけでは難しく全体で考えることが大切なんだそうです。

メカトロニクスエンジニアには、これが求められるそうです。


弊社もこれと同様に、ソフト・ハード・メカすべて、まるっとまとめて考えるのが得意です。

組み込みシステム(≒メカトロ製品)全体を、俯瞰的に考えることができるから
  • コンパクトな基板を実現」できたり
  • 「より良い発想でモノを作る」ことができたり
  • 効率」があがったり(→ 結果コスト削減につながる)

することができるんですね。




日本システムデザイン株式会社の業務範囲イメージ(ハード[電子]、ソフト[コンピューター]、メカ[機械])メカトロの中にロボット分野は包括される
▲ クリックで画像を拡大できます




日本システムデザイン(株)が30年以上携わってきた開発は、まさに「メカトロニクス製品」だったのね。

学生さんひらめき(女子)


学生さんひらめき(男子)
全体で設計できるから、基板をコンパクトに出来たり、市販のものをつなぎ合わせて作るより結果としてコストダウンにつながった、実用化出来なったことがオーダーメイドだからこそ実現できた、という所がお客様に喜ばれているんだよ!




Written in 2019.10


ご質問・ご相談などありましたら、お気軽にお問い合わせください
お問い合わせはこちら 






メカトロニクスに関連する解説もぜひご覧ください
↓ ↓ ↓ 

「メカトロ≒組み込み?」▼
【組み込みシステム】の用語解説へ >

「光センサのメインパーツ」▼
【受光素子】の用語解説へ >

「モノのインターネットとは?」▼
【IoT】の用語解説へ >

「AIが良く分からない方にも!」▼
【AI】の用語解説へ >






< 参考文献 >
「ロボットが家にやってきたら・・・人間とAIの未来」著者:遠藤 薫 2018年2月20日発行 / 岩波書店

「人工知能は的か味方か」著者:ジョン・マルコフ 2016年6月21日発行 / 日経BP社

「人工知能とは」著者:松尾 豊 2016年5月31日初版発行 監修:人工知能学会 / 株式会社 近代科学社

「人工知能と社会 2025年の未来予想」著者:栗原 聡・長井 隆行・小泉 憲裕・内海 彰・坂本 真樹・久野 美和子 2018年2月15日第1版発行 監修:AIX(人工知能先端研究センター) / 株式会社 オーム社

「人工知能の哲学 生命から紐解く知能の謎」著者:松田 雄馬 2017年4月30日発行 / 東海大学出版部

「人工知能入門」著者:小高 知宏 2015年9月15日初版発行 / 共立出版株式会社

「AIが変えるクルマの未来 自動車産業への警鐘と期待」著者:中村 吉明 2017年12月14日初版発行 / NTT出版株式会社

「初めてのディープラーニング」著者:武井宏将 2017年1月19日 第1版第5刷発行 / 株式会社リックテレコム

「ゼロから作るDeep Learning Pythonで学ぶディープラーニングの理論と実装」著者:斎藤康毅 2017年2月13日 初版第8刷発行 / 日経印刷株式会社

「ニューラルネットワーク」著者:吉冨康成 2002年7月10日 初版第1刷発行 / 株式会社朝倉書店

「IoT 最強の指南書」著者:吉田 琢也 2018年5月21日発行 / 日経BP社

「IoTの基本・仕組み・重要事項が全部わかる教科書」著者:八子 知礼 2017年11月1日発行 / SBクリエイティブ株式会社

「IoT、AI、RPAで変わるモノづくり イラスト図解 スマート工場のしくみ」編著者:川上 正伸、新堀 克美、竹内 芳久、 2017年11月1日発行 / 株式会社日本実業出版社

「トコトンやさしいIoTの本」著者:山崎 弘郎(さまさき・ひろお)、 2018年8月30日初版発行 / 日刊工業新聞社

「ロボットシステム入門-メカニズムから制御、システムまで-(改訂2版)」著者:松日楽信人、大明準治 平成22年7月15日 改訂2版発行

「RoboDesigner ロボット製作入門 自律型ロボットの作り方」著者:黒木啓之 2006年2月10日発行


< 参考サイト >
安川電機 > テクノロジー > 技術物語

ニューテクノロジー振興財団 >マイクロマウス

つくばチャレンジ公式サイト





用語解説一覧へ >