サーボモーター（目標へ追従する）

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サーボモーターとは

サーボモーターとは、「この角度（または位置・速度）にして」という目標を与えると、自動でその通りに動いて保持するモーターです。「サーボ（servo）」は「召使い」が語源で、命令どおり正確に従うことを意味します。

身近な例で言うと、エアコンの温度設定に似ています。「25℃にして」と指定すると、エアコンは現在の室温を測りながら、25℃になるよう自動で運転を調整しますね。サーボモーターも同じで、「現在どれだけズレているか」を測りながら、目標角度にぴったり合わせ続けます。

上のツールで目標角度スライダーを動かしてみてください。赤いアーム（目標）に向かって青いアーム（現在）が追従し、右のグラフでは青い線（現在角度）が赤い目標ラインに収束していく様子が分かります。応答特性を変えると、収束の速さや行き過ぎ方も変わります。

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フィードバック制御による位置決め

サーボモーターの心臓部はフィードバック制御（＝結果を測って、ズレを直し続ける制御）です。出力（現在角度）を常に測定し、目標との誤差をなくす方向に動かします。

位置決めは次のループを高速で繰り返して行われます。
・① 目標を与える：「90°にして」と指令する
・② 現在角度を測定：エンコーダ（＝回転角を測るセンサー）で今の角度を読む
・③ 誤差を計算：誤差 = 目標角度 − 現在角度
・④ 補正して回す：誤差が大きければ速く、小さくなれば遅く回し、誤差ゼロを目指す

この「測って・比べて・直す」を超高速で繰り返すことで、外から力が加わって押し戻されても、すぐに元の角度に戻して位置を保持できます。これがステッピングモーターにはない大きな強みです。

グラフに出てくる用語も押さえておきましょう。
・オーバーシュート：勢い余って目標を一度行き過ぎること
・整定時間：目標の許容範囲に収まって落ち着くまでの時間
・残留誤差：最終的に残る目標とのわずかなズレ

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ステッピングモーターとの違い

どちらも正確な位置決めに使われますが、「結果を測って補正するか」という点が決定的に違います。両者を表で対比します。

ざっくり言うと、ステッピングは「指令どおりに動いたはず」と信じて動かす方式、サーボは「本当にその角度になったか確認しながら直す」方式です。安価に正確さがほしいならステッピング、高速・高負荷でも確実に追従させたいならサーボ、という使い分けになります。

サーボモーターの代表的な用途は、産業用ロボットのアーム、工作機械、ラジコン・ドローンの舵などです。サーボの特徴は「フィードバック制御で位置決めする」「センサーで現在値を測る」という点にあります。