• 根本的なエネルギー源は100Vや200Vの交流電力であること
• 特殊性の少ない、汎用品であること

電流と磁気の相互作用を用いるアクチュエータ。 アクチュエータの大半は電気式のモータ。 ただ、モータと言ってもメカトロIIで紹介したように非常に多岐に渡る。
単に回転動力として使いたいのか、制御性を伴ったモータなのか、といった点でも選定基準が変わる。 単なる電磁石、ほぼ電磁石な直動のアクチュエータであるソレノイド、流体を制御するための電磁バルブなど。 一般に単なるオンオフで使うことが多いが、電流等を制御して中間状態を使うこともありうる。
油圧シリンダ、油圧モータなど。主に大きな力が必要な箇所に利用されている。 ただ、近年のモータの高出力化にともなって、従来は油圧だったプレスなどもモータ化が進んでいる。

小型軽量で直動の動きを作れるという利点から、工場の生産設備で多用されている。 大出力用途での利用は下記の理由から少ないが、直径を太くして出力を高めた製品もある。 また、ロボット系研究やパワーアシスト系研究では、シリンダではないが、空気圧直動アクチュエータとしてのマッキベンアクチュエータが使われているケースがある。 負圧を利用して、軽い物(小型の部品、製品など)を吸い付けて持ち上げることに使用。 負圧は真空ポンプ、エジェクタ(真空発生装置、参考)などで作る。 厳密にはアクチュエータではないが、小さな部品のラインからの排除などに使用。 単にバルブからのチューブの開口端をライン脇に設置。 油圧と空気圧はいずれも流体を利用するアクチュエータですが、いうまでもなく、油は圧をかけてもほとんど体積が変わらず、空気は大きく圧縮されるという点です。 そのため、大きな力を出す目的には空気圧は向かず、また、外力がアクチュエータにかかった場合に空気が圧縮されて期待通りの動作をしないことがあります。 一方で、油は回収の経路が必要なのに対して、空気はその場で捨てられること(吹き飛ばしはまさにその例、配管が片道で良い)、空気は漏れても汚染などの直接的トラブルに繋がらないこと、圧縮性を利用して軟らかい(外力で逃げやすい)機構をつくれることなどは、空気圧の利点です。
油圧と空気圧は、「電力などのもととなるエネルギー源を流体のエネルギー(圧力・流量)に変換する部分」と「流体のエネルギーを機械的運動に変換する部分」が分離しているという特徴があります。 前者が大きく重たい一方で、後者は簡潔で比較的小型軽量であるため、設計によっては優位になることもあります。
生産システムにおける空気圧アクチュエータの使われ方は、まさに、この利点を生かしているとも言えます。一カ所で集中してコンプレッサで空気を圧縮し、バルブで流量を制御、細かな間欠動作に小型のエアのシリンダなどを用いています。

アクチュエータのみを購入し、汎用の制御装置または自作の制御装置を使用。
アクチュエータメーカの推奨コントローラを合わせて購入。もしくはアクチュエータが最初から制御装置とセット販売。 油圧・空気圧アクチュエータでは、コンプレッサ、電磁バルブ、アクチュエータ本体などを個別に購入して配管でつなぐと問題なく動作する場合が多い(＝単品売りされている)のに対して、電磁アクチュエータ(モータ)の場合は、相応のコントローラ(制御回路・制御装置、後述)が必要な場合が多々あります。
ただの動力として回すモータの場合は、回転数調整のためにインバータを追加する場合もありますが、基本的には電源をつなぐのみで回します。しかし、ある程度きちっとした運動、制御された運動を必要とする場合は、それなりのアクチュエータとそれなりのコントローラが必要です。
多くのアクチュエータメーカでは推奨もしくは必須コントローラを製品と並べてカタログ掲載していますし、場合によっては自作することもあります。

特に、生産設備など、産業用途で使用する場合には、通常は専用コントローラとセットで購入します。 専用コントローラを用いる利点は

• 手軽にアクチュエータを使える(マニュアル通りの設定で)
  ※自作すると開発に手間、他社汎用品を使う場合は適合性の確認や接続ワイヤの製作など必須
  
• アクチュエータの特性を正しく引き出す制御やチューニングがなされている
  ※カタログには出てこない特性の調整は容易ではない
  
• トータルで低コスト
  ※自己開発や調整にかかる時間コスト的に

• 電源のオプションが限られる
  一般にAC100V/200V(単相/三相)電源が要求され、DC24Vでバッテリ駆動したい、という仕様があると、コントローラの制約でアクチュエータの選択肢も大幅に狭められる。
  （わざわざDC24V→AC100Vのインバータを積む設計をする場合もあり）
  
• アクチュエータの「無茶な使い方」ができない可能性が高い
  電磁アクチュエータは短時間には３倍の電流を流して３倍のトルク(平均的には定格以下)を、という使い方が原理的にできる物が多いが、専用のコントローラではこういう規格外の使用は禁止されていることが一般的。

アクチュエータの中でも特に広く使われる電気式のモータについてさらに分類します。
従来からある一般的なモータ。 最近の主流のモータ。交流モータの一種。交流モータは動力用モータとしては以前から広く使われていたが、細かな制御が難しく、以前はロボットメカトロ用ではなかった。近年の電子制御技術の発達とともに、コントローラの小型化、低価格化が進み広く普及した。モータの構造としては直流モータに比べて単純でコンパクトに大出力を出しやすい。
ただし、専用のコントローラが必須。 直流モータの一種。流す直流電流とトルクが比例すること、電流制御であればアナログ回路でも十分可能であることなどから、以前から制御用モータとして広く使われてきていたが、現在ではＡＣサーボにとって代わられた。メンテナンス性なども劣る(ブラシが弱点)。 ただし、その単純さから他社製コントローラの使用や、自作装置による制御が容易＝周辺仕様への適合が比較的容易、ということから、採用例はまだまだ多い。特に、電池駆動のロボットなどでは便利。 簡易的な制御装置で、オープンループで、指定角度の回転、指定速度での回転などが容易であるため、小出力用途では広く使われている。フィードバック用のセンサが不要な分だけ低コストであることが多い。 ただし、予定外の負荷に対しては脱調するため、「想定外」が起こりうる用途に使うときは要注意。
コントローラが無ければ回せないが、コントローラの自作は他に比べてずっと容易。 従来から動力用(ただ回すだけ)のモータとして使われてきた。 ほぼ、投入した交流電力の周波数に比例して回転するため、周波数を変えるインバータ装置とともに使用して、回転数を変えることも可能。 また、近年の制御技術の発達とともに、高度なトルク制御・回転も可能になった。一般的なＡＣサーボモータがロータ(回転部)に永久磁石を使用するため大きさに上限がある一方で、誘導モータは磁石も巻き線もない単純な構造にすることができ、大出力のモータまで製作できる点は有利。コスト的に安く、メンテナンス性も良い。
最初から直線的な動きを出力するモータ。高級な工作機械などで導入されつつある。 リニアモータの主流。ＡＣサーボモータを切り開いて引き延ばした構造。 一般には、直線的にならべた磁石と、移動するコイルの組み合わせ(日本の磁気浮上式リニア鉄道は、移動する側が磁石)。 誘導モータの原理でリニアモータとしたもの。コイルの相手を磁石列ではなく、銅板(アルミ板)と鉄板の積層板としたものなど。出力などの面では磁石型に劣る物の、コストが安い(リニア地下鉄はこの方式)。 ステッピングモータの原理でリニアモータとしたもの。
回転式モータを適宜選択 最初から目的の動作のアクチュエータを選定。一般に、高速、無バックラッシ、高逆可動性。ただし、高コスト。 一般的選択肢。予圧されたボールネジを使用し、減速機を挟まなければ、ほぼバックラッシ無し、またボールネジであれば、リードが極端に短くなければ逆可動性あり。 台形ネジを用いた場合は低コストであるが、逆可動性無し(このことが利点の場合もある)。 一般にはタイミングベルトを使用。軽負荷の場合、動力伝達経路が複雑である場合、ネジにするには長距離の場合、などに有効。ネジに比べて利点も欠点もあるが、注意すべき点はベルトが長くなると、ベルトの伸びにによる剛性低下が問題となり得ること。 これらが一体化した複合アクチュエータが存在する。直動＋大きな推力(＋低速度)の特性を持つ。 全体を油圧化するほどのことではなく、局所的に大きな推力が必要な場合に、選択肢となる。 油圧を一種の減速装置＋直動変換に使用している、とも見られる。 アクチュエータのコントローラという場合、大きくわけて２階層の役割があります。 アクチュエータの特性を対象とした、トルク/力、角速度/速度、角度/位置の制御。 制御の状態(ON/OFF)、エラーの検知、モードの選択 ２点間の往復、加減速制御(速度パターン) 制御工学的な観点からの制御は前者ですが、それだけでは目的をもった仕事をさせることができません。 そのため、後者、とくに運動の設定が必要になります。 特に産業用途では特定のパターン動作の繰り返しなどを行うケースが多く、「産業用」のアクチュエータのコントローラには後者の機能を併せ持つことが一般的です。 ロボット研究などを行う場合、汎用性の高い動作をさせる場合などは、時々刻々と外部から運動の指令値を入れる必要がありますが、そういった使われ方をするアクチュエータは(コントローラとセット買いされるアクチュエータという意味では)一部です。
歴史的には、マイコンを搭載しない時代は前者の機能のみでしたが、いまどきのアクチュエータはマイコンで制御されることが一般的になり、そのマイコンの余力(一般には前者のほうが圧倒的に演算力を要求される)で付加価値として後者が搭載されるようになって便利になった、と言えます。

右図にモータコントローラの概略を示します。一般に以下のような配線があります(図中の太線は電力を流す＝電流の多い＝物理的に太い線)。 一般に制御部分を動かす電源(たとえばDC24V)と、モータに供給するための電源(たとえばAC100V)は別の入力になっている。非常時に、リレー(電磁コンタクタと呼ばれることもある)によって動力電源を遮断することがあるが、それで制御系まで落ちると困るため(制御電源を動力電源からつくる回路を内蔵すること自体は容易であるにもかかわらず)。 モータとアンプを接続する線。直流モータの場合は２本(＋アース１本)、交流モータの場合は３本(+1)、ステッピングモータなどではより多くの本数となる。 モータのフィードバック制御には一般にロータリーエンコーダを用い、その電源供給と計測値のための配線がある。 外部からオンオフの指令を伝える端子。一般に12～24Vを印可するとオン扱いになる。たとえば、モータの制御開始の指示、事前に設定した目標点番号への移動指示などを入力する。 コントローラの状態を出力する。一般に「スイッチを内蔵」しているように振る舞い、内部でオンオフされる。たとえば、モータの制御状態、目標位置到達完了、各種エラー状態などの出力を行う。 １パルスを入力すると、それに対応する角度だけモータが回る、など。CW/CCW(時計回り/反時計回り)の入力があったり、パルス入力と回転方向の指定であったりする。必要なパルスを入力すれば目標角度まで回り、毎秒一定速度でパルスを入力すれば一定速度で回る(モータの制御はコントローラが行うが、その指令として)。 一般的なモータにはロータリーエンコーダが装備され、これによるパルスが制御に使われると同時に、コントローラから出力される。一般に、パルス指令の角度単位とエンコーダの分解能は対応関係がある(具体的には、１パルスの入力が、エンコーダの分解能１に相当するなど)。コントローラによっては、電子ギアなどと称して、パルス指令やエンコーダ出力の１パルスと、エンコーダそのものの分解能に比率を設定することもできる。 主に、昔の機種との互換性で、速度指令やトルク指令を入力、また現状のモニタのために出力する。単純な(昔の)コントローラはこのアナログ入出力しかなく、エンコーダからのフィードバックなどは別の制御器で行う必要がある。特に必要なければ、今は使わない方が無難。 接点入力、接点出力はオンオフのみでコントローラを利用することができ、シーケンス回路、ＰＬＣ(シーケンサ：マイコン内蔵でシーケンス回路の相当品をプログラムできる)に接続して使うのに向いています(右図中)。 また、コンピュータ制御で使う場合も、モータの制御オンオフなどの指示はこの端子で行います。
コンピュータ制御で動作を細かく制御したりする場合は、パルス列による指令とエンコーダ出力による実角度の検出が必要になります。ただ、ソフトウエアでこれを行うことは負荷が高いため、一般に専用回路(パルス出力～高級品はモーションコントローラ、カウンタ)を用意します。マイコンの場合は内蔵している物を選びます。

なお、アナログ端子以外は電気的に絶縁されていることが多く、なにかとノイズトラブルの要因になりやすい電力系と、制御系を電気的に切り離せるようになっています。 アクチュエータを選択する場合、数値的指標としては動力[W]を使用します。

アクチュエータ	→	減速 動作の変換(リンク、カム)	→	目的とする動作
アクチュエータの動力[W] (アクチュエータの電力[W])	←	変換効率を加味	←	実際の動力
↓				↑
選　定				速度[m/s]×力[N] 角速度[rad/s]×トルク[Nm] ※[W]=[Nm/s]

アクチュエータの出力をそのまま使うことは稀で、一般には減速機や各種機構による変換を行います。 たとえば減速機で回転速度(角速度)は減る一方でトルクは増します。その過程で、効率分だけ目減りはしますが、速度と力の積の次元を持つ「動力[W]」は維持されます。 よって、逆に、目的とする運動の動力が計算できれば、効率分を加味して、アクチュエータに要求される動力を、減速機や機構の検討をすることなく、得ることができます(実際には効率の見積もりには機構の選定は必要ですが)。 これでアクチュエータを選定し、その最大トルクや最大速度と、実際の運動に要求される力や速度の関係から減速機を選定すればいいわけです。

まず、減速機・運動変換機構で着目すべき特性は以下のような物があります。
回転←→回転、回転←→直動、など(直動←→直動は実用的にはあまり使われない)
回転数比　例：1/10
直動機構　例：5mm/rev (5mm/2πrad)
上述の効率。一般に入力軸→出力軸の効率。ものによっては出力→入力の効率もある。

		軸のなす角
		平行	直角
軸と軸 の距離	ゼロ	同軸	直交軸(軸直交)
	非ゼロ	平行軸	ねじれ軸

一般に、軸のなす角が直角以外の半端な角度になることはまれ。
当然ながら、小さいメカ、樹脂製のメカなどは小さな力で壊れやすい。 そのため、どのくらいのトルク、どのくらいの動力(トルクと定格入力回転速度など)に耐えられるかは、減速機の大きさを決定づける。平歯車の場合は、歯面強度などの形で規定される場合もあり。
バックラッシは平歯車など機構によっては不可欠とされるが、出力軸の位置決め精度の低下になるほか、入力軸の回転方向の反転が、出力軸に伝わるまでの時間差として現れるため制御上の問題(遅れ)となる場合が多い。 ただし、常に一方向に回転する用途であれば、問題ない。
※もとがbacklashで「バックラッシュ」とも言われるが、専門的には「バックラッシ」が主流。
減速機は、入力軸を回した結果として出力軸が動くが、逆に、出力軸を動かそうとして入力軸が動くかどうかを表す。「バックドライバビリティがある/ない」という。
逆可動性がある場合、電源が切れている状態で装置を外力で動かすことができるため、事故や不具合時に役立つ場合がある。また、研究用ロボットでは重要とされる。 一方、逆可動性が無い場合は、電源が切れたときに動かない。なにかを昇降させる装置などでは保護に役立つ(場合によっては、逆可動性あり＋電磁ブレーキがよい)。
以下で紹介する伝導系は、入力と出力の関係が時間と供にずれていくことはないが(摩擦伝導やベルト駆動ではすべりでずれる)、細かく見れば、歯車の歯面の精度などで、本来の入力軸と出力軸の理想的な伝達関係からの進み遅れが生じている場合がある。
装置の精度に影響しうるほか、入力軸を一定速度で回しても出力軸の速度がわずかに変動するため、振動を起こす原因にもなりうる。 なお、精度は減速と供に圧縮される。そのため、問題になるのは出力に近い箇所での精度である。
一般的に、構造が複雑なもの(≒複雑にしてもその性能の価値があるもの)は高価であり、適材適所で不必要に高価な機構を設計すべきではない。