Page 181 - 机械自动化设计与制造研究

第四章 机电设备与机电一体化技术

变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。机械本
体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是
以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复
合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控
制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。

（二）信息处理技术
机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）
的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠

性，包括模 / 数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处
理速度，并解决抗干扰及标准化问题。
（三）传感技术
传感技术是连接物理世界和信息世界的另一个重要技术，在当今信息化过
程中发挥着重要作用。传感技术利用传感器和多跳自组织传感器网络，协作感知、

采集网络覆盖区域中被感知对象的信息。
无线传感器网络由称为“智能微尘”或“智能尘埃”的具有电脑功能的超
微型传感器构成，这些传感器也称为“传感节点”，这些节点由传感器、微处理

器、通信系统和电源四部分构成，将一些微尘散放在一个场地中，它们就能够通
过无线链路相互定位，自我重组形成网络，收集数据并向基站传递信息。
无线传感器网络具有如下主要特点：一是自组织，传感器网络系统的节点
具有自动组网的功能，节点间能够相互通信协调工作；二是节点分布空间面积大。
无线传感器网络可以根据实际感知现场，分散放置传感节点，例如军事、农业等

应用方面，可将传感器节点在目标地点撒落，形成大面积监视网络；三是多跳路由，
节点受通信距离、功率控制或节能的限制，当节点无法与网关直接通信时，需要
由其他节点转发完成数据的传输，因此网络数据传输路由是多跳的；四是动态网

络拓扑，在某些特殊的应用中，无线传感器网络是移动的，传感器节点可能会因
能量消耗完或其他故障而终止工作，这些因素都会使网络拓扑发生变化；五是节
点能源受限，网络中每个节点的电源是有限的，网络大多工作在无人区或者对人
体有伤害的恶劣环境中，更换电源几乎是不可能的事，这势必要求网络功耗要小
以延长网络的寿命，而且要尽最大可能地节省电源消耗；六是传输能力有限，无

线传感器网络通过无线电波进行数据传输，低带宽是其天生缺陷。同时，信号之

169
169