ACモーターは120度ずつ位相のずれた3相交流電源を固定子のコイルに与え、コイルに流れる電流により電磁鋼板が電磁石となり、電動機内に磁界を形成します (右ねじの法則により電磁石の極性が決まります) 。
交流電源は時間とともに位相がずれるため、時間に応じて磁界の向きが回転します。
磁界が回転することで回転子へ渦電流が生じ、渦電流と磁界により回転力が生じ、回転子が回転します。回転力は、フレミングの左手の法則により方向が決まります。
この回転原理はアラゴの円盤の原理と同じものです。
また、固定子の数を極数 (ポール数) といい2ポールや4ポールなどと表します。回転磁界Nsの速度はこのポール数pと電源の周波数fとで定まりNs=120f/pで求めることができます。
回転子の速度Nは後述するACモーターの種類によっても異なりますが、誘導モーターは回転磁界よりも少し遅い速度で回ります。回転磁界と回転子の速度差を「すべり」と呼ぶパラメーターsを使って、N=120f(1-s)/pで表します。
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モーターとは，電気の力から機械的な力を生み出す機器です。洗濯機や扇風機，エアコンなどの身近な家電製品から，ATＭ（現金自動預け払い機）や自動改札などの社会的なインフラに関わるものまで，ありとあらゆる“動くもの”に利用されています。
その意味で，現代を生きるすべての人がモーターの恩恵を受けながら生活していると言えるでしょう。機械的な力を生み出す動力源には，モーターのほかにもエンジンや蒸気機関などがあります。
しかし，モーターには他の動力源にはない3つの特長があります。
１．エネルギー変換効率が高い
たとえば，一般的なエンジンの熱効率は30～40％といわれています。これは，投入したエネルギーの30～40％しか動力にならず，残りの60～70％は熱として捨てられていることを示しています。
一方，モーターのエネルギー変換効率は80％以上です。このように，エンジンと比べてエネルギーを無駄にすることなく，動力に変えられるのです。
２．クリーンである
この点も忘れてはいけません。エンジンはガソリンを燃やして動力に変換するため，どうしても二酸化炭素（CO2）が排出されます。それに対して，モーターはそれ自体からガスが排出されることはありません。
カーボンニュートラル実現に向けた流れが加速するなか，モーターには大きな期待がかけられているのです。
３．構造がシンプルで制御しやすい
エンジンは多くの機械部品から構成されており，それぞれの部品も精度よく作る必要があります。また，エンジンを電子制御するためには多くのセンサを使うので，制御が複雑になります。
エンジンに比べると，モーターは構造がシンプルであり，直接電気で動かすことができることから，電気できめ細かく制御することに適しています。
このような特長から，現在モーターはさまざまな設備や機器の動力源や制御装置としての役割を担っています。今後さらに，その活用シーンは増えていくでしょう。
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多言語に対応
コミュニケーションロボットの進化が待たれる現場としては外国人が多く来るような空港などがあります。
受付の女性は英語以外に何ヶ国語でも喋れる人が待機しているところもありますが、中には英語しか喋れない人、はたまた日本語だけしか出来ない人などいるでしょう。
そうしたところにロボットがあれば、機械を通じてやり取りが可能となり、その会話を受付の女性などが聞き、その間に関係各所、該当する部署に連絡を入れることが出来ます。
外国人としてもコミュニケーションがうまくいかないことに腹を立てるといったことがなくなり、スムーズに事が運びます。
高齢社会を支える
例えば、介護の現場などで話し相手として活躍が期待されるケースです。
老人との話し相手は必要で、介護職員などが積極的に話しかける光景が普通です。
しかし、介護すべき方がどんどん増えてくると、介護する側の人手不足を生み、外国人労働者にこうした業務をやらせるという話も出ています。
そうした状況で当意即妙な会話を期待するのはあまりに酷です。そこで、コミュニケーションロボットの出番です。
ちょっとした会話でもいいのでしっかりしたやり取りが出来れば励みになります。
また、機嫌が悪くなり、ロボットに厳しくあたるということがあっても人間と違い、落ち込んだり、腹が立ったりすることがないため、スルーすることができます。
まとめ
弾む会話が実現すれば、多くの分野でコミュニケーションロボットが導入されるようになるでしょう。
その際には今まで人がやらざるを得なかったことまで任されるようになり、どんどん便利になります。
半面、人間の出番が少なくなることにもなり、どこまで普及するかは微妙ですが、機械でできることは機械に任せ、人間にしかできないことは人間でやるといった線引きを今後明確にしていくことが求められます。
その過程で機械をどういう人が扱うべきかという議論をしていく必要があります。
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統合触覚センサー
触覚センサーは人間の五感の一つである「触覚」に相当するものです。人間は、対象物に触れている時に、どれくらいの力で対象物に触っているか、その対象物を持ち上げた時にすべりが発生するかなどを、総合的に知覚できます。一方で現状の触覚センサーは単純な力の検知をベースにした単機能なものが大半で、一つの入力デバイスで微妙な力加減を面的に測定することはまだ実現できていません。
しかし、センサー統合の研究は多方面で進められています。例えばATR（国際電気通信基礎技術研究所）ではMEMS（微小電気機械システム）技術を応用した統合接触センサーの開発を研究しています。この統合接触センサーの一つである集積多軸触覚センサーは図2のような構造になっており、圧力と剪断（せんだん）力を同時計測することでロボットが対象物をつかむ際に最適な力でつかめるよう制御することが可能になっています。
BMI／筋電センサー
ロボットの自律制御を実現する技術だけでなく、人がロボットをコントロールする際の制御技術も高度化が進められています。従来と大きく異なる制御技術としてあげられるのが、脳活動の計測・解析に基づく「Brain Machine Interface (BMI)」と、筋肉が動く際の電気信号の計測・解析に基づく「筋電センサー」です。これらは人の生体信号を利用した入力系であることが特徴で、「手指の動き」そのものよりも上流の、動作意図や意思決定などの「人の意思」を利用するという点が革新的です。
BMI／筋電センサーのコア技術は生体信号計測と信号処理です。BMIは脳波や脳磁場、脳血流量などを生体信号として利用し、筋電センサーは文字どおり筋電位を生体信号として利用します。これら生体信号は極めて微弱で、外部ノイズを排除するために、例えば脳波計測では電磁波を遮断したシールドボックスが必要など、現状では利用環境に制限があります。しかし電極などの計測装置の性能向上や、機械学習を利用したパターン識別・状態推定手法の発展により、一般的な環境の中でも、しかも持ち運び可能な機器を使っての計測が可能になってきています。場所を選ばず、簡易で高精度なデータ計測・分析技術によって、BMI／筋電センサーがコモディティ化していくことが期待されます。
BMI／筋電センサーは「人の意思」を利用した機器制御であることから、例えば義手を動かす、車いすを動かすといった身体に障害をもった方々の利用が想定されてきました。しかし最近になって、自分の両手を使いつつ脳波を利用してロボットアームを操作するBMIの実験結果が報告されるなど、身体機能の「代替」・「補助」だけでなく「拡張」する技術が実現しつつあります。
また、特にBMIについては、運動出力機能だけでなく、感覚入力機能として利用する期待が生まれています。具体的な研究としては、目や耳といった感覚器官の代わりに外界情報を受信・処理して、脳内の感覚野に信号を送信することで知覚意識を誘発するBMIの開発が進められています。出力面だけではなく入力面でも脳と機械がつながることは、人とロボットの「連携」が、「シームレスな融合」というステージに移行する重要な局面であることを示します。それは人の身体経由では困難な、高速・高精度・大規模な処理の実現に期待がもてると同時に、倫理的な視点による議論の成熟が求められることも意味しています。
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ロボットが高齢者を救う
現在、介護ロボットが普及しつつあります。
介護ロボットと一口にいっても、実際に介護スタッフが動かすタイプのものと、自動で会話をしたり教えてくれたりするロボットに分かれます。
このうち、前者の方が介護ロボットとしてのイメージが強く、体が不自由な高齢者をお風呂に入れたり、体重の重い人を支えたり、移動を手伝ったりする事ができます。
ここには基本的に介護スタッフが関わっており、介護スタッフの指示、または操作により高齢者の介護を行っています。
人間が介在するものなので、高齢者も安心して使用する事ができるのです。
後者は、施設だけではなく家庭でも利用される事が多いのですが、自立して思考して会話をするロボットです。
高度な人工知能AIが備わっていて、自動で最適な言葉を返してくれます。
家庭内でもロボットがサポート
施設で人間の手によって操作されるロボットと違い、家庭内では大きなロボットは邪魔になるかもしれません。
そもそも、家で暮らしている限りは、ロボットの介護が必要ではない事がほとんどです。
狭い部屋に大きなロボットを置く事には抵抗もあるでしょうし、何より操作の仕方に手間取る可能性があります。
それでも独居老人が増えている昨今、一人きりで家にいると気が滅入る事もあるでしょう。
そこで登場するのが、家庭用ロボットです。
家庭用ロボットには大きなものも小さなものもありますが、基本的に会話が目的であれば小さなロボットで十分でしょう。
小さいからといって侮ってはいけません。
これらの家庭用ロボットには、自ら思考して成長するAIが組み合わさっています。
そのため、会話を繰り返す事で自ら成長し、様々な会話をする事ができるようになるのです。
独居老人にとっては、人との会話が少なくなる事がデメリットになります。
誰とも会話をせずに閉じこもると、人間は知能などが退化する可能性もあり、会話というのはとても大切なものなのです。
ペットでも良いですが、ペットは人間の言葉を話せません。
その点、家庭用ロボットは様々な回答をしてくれますし、時間や約束の予定などを設定しておけば教えてくれるものもあります。
日本の未来を支えるロボットの力
これからの時代、高齢者にとってはなくてはならない存在になるかもしれません。
遠く離れた場所に住むお子さんにとっても、自らの親と会話をしてくれる存在が常に家の中にいるだけでも、少しは気が安らぐでしょう。
家庭用ロボットの技術はとても進んでおり、会話を覚えているだけでなく新しい会話のパターンを作って話してくれるものも存在します。
高齢者は、独りぼっちになると自分の身が心配になるかもしれませんが、そんな時でも話し相手が傍にいるだけで安心できるのではないでしょうか。
人は会話をするだけでも若返りますし、思考や知能の衰えを防ぐことが出来ます。
独居老人で、誰とも会わずに暮らしている人も大勢います。
田舎に限らず、都会の真ん中でも深刻な問題である事に変わりはありません。
そんな人達でも、今後ロボットの機能が充実して普及していけば、一人でも寂しい思いはする事がなくなるでしょう。
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