《智能制造概論》課件 第5章 智能制造關(guān)鍵技術(shù)

智能制造概論12第5章智能制造關(guān)鍵技術(shù)5.1FRID技術(shù)35.1.1FRID技術(shù)認(rèn)知RFID（RadioFrequencyIDentification）全稱無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)，是一種無(wú)線通信技術(shù)，可以通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或者光學(xué)接觸（即非接觸）。RFID直接繼承了雷達(dá)的概念，也被稱作是無(wú)線電技術(shù)與雷達(dá)技術(shù)結(jié)合的一種新技術(shù)。1948年哈里?斯托克曼發(fā)表的“利用反射功率的通信”奠定了射頻識(shí)別RFID的理論基礎(chǔ)。5.1FRID技術(shù)45.1.1FRID技術(shù)認(rèn)知1．RFID系統(tǒng)構(gòu)成5.1FRID技術(shù)55.1.1FRID技術(shù)認(rèn)知1．RFID系統(tǒng)構(gòu)成閱讀器5.1FRID技術(shù)65.1.1FRID技術(shù)認(rèn)知1．RFID系統(tǒng)構(gòu)成電子標(biāo)簽5.1FRID技術(shù)75.1.1FRID技術(shù)認(rèn)知1．RFID系統(tǒng)構(gòu)成中間件5.1FRID技術(shù)85.1.1FRID技術(shù)認(rèn)知2．RFID產(chǎn)品主要類型及應(yīng)用（1）電子標(biāo)簽按自身是否含有電源能否主動(dòng)發(fā)射信號(hào)分為無(wú)源RFID產(chǎn)品、有源RFID產(chǎn)品和半有源RFID產(chǎn)品三種5.1FRID技術(shù)95.1.1FRID技術(shù)認(rèn)知2．RFID產(chǎn)品主要類型及應(yīng)用（2）按工作頻率的不同又可分為低頻、高頻、超高頻、極高頻RFID產(chǎn)品。自動(dòng)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)5.1FRID技術(shù)105.1.1FRID技術(shù)認(rèn)知2．RFID產(chǎn)品主要類型及應(yīng)用（2）按工作頻率的不同又可分為低頻、高頻、超高頻、極高頻RFID產(chǎn)品。圖書管理系統(tǒng)5.1FRID技術(shù)115.1.1FRID技術(shù)認(rèn)知2．RFID產(chǎn)品主要類型及應(yīng)用（2）按工作頻率的不同又可分為低頻、高頻、超高頻、極高頻RFID產(chǎn)品。生產(chǎn)線自動(dòng)化管理系統(tǒng)5.1FRID技術(shù)125.1.2RFID技術(shù)優(yōu)勢(shì)6712345標(biāo)簽數(shù)據(jù)可動(dòng)態(tài)更改識(shí)別速度快讀取方便快捷動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)通信數(shù)據(jù)容量大RFID技術(shù)優(yōu)勢(shì)使用壽命長(zhǎng)，應(yīng)用范圍廣更好的安全性5.1FRID技術(shù)135.1.2RFID技術(shù)優(yōu)勢(shì)系統(tǒng)參數(shù)條形碼OCR生物識(shí)別IC卡RFID典型數(shù)據(jù)量1-100B1-100B－16～64KB16～64KB數(shù)據(jù)密度低低高很高很高數(shù)據(jù)載體紙、塑料或金屬表面物體表面生物本身EEPROMEEPROM讀取方式CCD或激光掃描光電轉(zhuǎn)換機(jī)器識(shí)讀電擦寫無(wú)線方式人工讀取受限簡(jiǎn)單不可不可不可遮蓋的影響完全失效完全失效依賴于具體的實(shí)現(xiàn)技術(shù)－不影響方向和位置的影響很小很?。瓎蜗虿挥绊懲嘶湍p有限有限－有(接觸)不影響購(gòu)買成本很低高很高低中運(yùn)行成本低低無(wú)有(接觸)無(wú)安全性能無(wú)無(wú)無(wú)好好閱讀/讀取速度慢，約4s慢，約3s較慢較慢快，約0.5s閱讀器/讀寫器/掃描器和載體之間最大距0～50cm小于1cm0～50cm直接接觸0～5cm，微波頻段更遠(yuǎn)5.1FRID技術(shù)145.2.3FRID技術(shù)發(fā)展1．國(guó)內(nèi)外RFID產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

（1）國(guó)外RFID產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。從全球來(lái)看，美國(guó)已經(jīng)在RFID標(biāo)準(zhǔn)的建立，相關(guān)軟硬件技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用領(lǐng)域走在世界的前列。歐洲RFID標(biāo)準(zhǔn)追隨美國(guó)主導(dǎo)的EPCglobal標(biāo)準(zhǔn)。在封閉系統(tǒng)應(yīng)用方面，歐洲與美國(guó)基本處在同一階段。日本雖然已經(jīng)提出UID標(biāo)準(zhǔn)，但主要得到的是本國(guó)廠商的支持，如要成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)還有很長(zhǎng)的路要走。

（2）我國(guó)RFID產(chǎn)業(yè)發(fā)展與政策支持現(xiàn)狀。2006年6月9日，我國(guó)15個(gè)部委聯(lián)合編寫的《中國(guó)射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)政策白皮書》正式以國(guó)家技術(shù)產(chǎn)業(yè)政策的形式對(duì)外公布，作為我國(guó)第一次針對(duì)單一技術(shù)發(fā)表的政策白皮書，為我國(guó)RFID技術(shù)與產(chǎn)業(yè)未來(lái)幾年的發(fā)展提供了系統(tǒng)性指南。隨后，科技部確定了國(guó)家先進(jìn)制造技術(shù)“863計(jì)劃”中的19個(gè)方面的課題的專項(xiàng)資金，共計(jì)1.28億元，支持RFID技術(shù)在我國(guó)的研發(fā)與應(yīng)用；原信息產(chǎn)業(yè)部在2007年正式發(fā)布《800/900MHz頻段射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)應(yīng)用規(guī)定》的通知，規(guī)劃了800/900MHz頻段RFID技術(shù)的具體使用頻率，掃除了RFID正式商用的技術(shù)障礙，為RFID大規(guī)模普及提供了重要保障。國(guó)家切實(shí)可行的政策指導(dǎo)規(guī)劃和實(shí)實(shí)在在的項(xiàng)目支持，極大地促進(jìn)了RFID產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國(guó)RFID發(fā)展進(jìn)入了快車道。5.1FRID技術(shù)155.2.3FRID技術(shù)發(fā)展2．RFID技術(shù)面臨的主要問(wèn)題（1）成本問(wèn)題。（2）信號(hào)干擾問(wèn)題。（3）頻段管制問(wèn)題。（4）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定。（5）隱私權(quán)問(wèn)題。5.23D打印技術(shù)165.2.13D打印技術(shù)認(rèn)知3D打印技術(shù)，學(xué)術(shù)上又稱“添材制造”（additivemanufacturing）技術(shù)，也稱增材制造或增量制造。根據(jù)美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）2009年成立的3D打印技術(shù)委員會(huì)（委員會(huì)）公布的定義，3D打印是一種與傳統(tǒng)的材料加工方法截然相反，基于三維CAD模型數(shù)據(jù)，通過(guò)增加材料逐層制造的方式。5.23D打印技術(shù)175.2.23D打印技術(shù)主要類型1.熔融沉積成形（FDM）FDM是以絲狀的PLA、ABS等熱塑性材料為原料，通過(guò)加工頭的加熱擠壓，在計(jì)算機(jī)的控制下逐層堆積，最終得到成形的立體零件。這種技術(shù)是目前最常見的打印技術(shù)，技術(shù)成熟度高、成本較低，可以進(jìn)行彩色打印。5.23D打印技術(shù)185.2.23D打印技術(shù)主要類型2.光固化立體成形（SLA）SLA是利用紫外激光逐層掃描液態(tài)的光敏聚合物，如丙稀酸樹脂、環(huán)氧樹脂等，實(shí)現(xiàn)液態(tài)材料的固化，逐漸堆積成形的技術(shù)。這種堆積成形技術(shù)可以制作結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件，零件精度以及材料的利用率高，缺點(diǎn)是能用于成形的材料種類少、工藝成本高。5.23D打印技術(shù)195.2.23D打印技術(shù)主要類型3.分層實(shí)體制造（LOM）LOM是以薄片材料為原料，如紙金屬箔、塑料薄膜等，在材料表面涂覆熱熔膠，再根據(jù)每層截面形狀進(jìn)行切割粘貼，實(shí)現(xiàn)零件的立體成形。這種技術(shù)速度較快，可以成形大尺寸的零件，但是材料浪費(fèi)嚴(yán)重、表面質(zhì)量差。5.23D打印技術(shù)205.2.23D打印技術(shù)主要類型4.激光選區(qū)熔化（SLM）SLM成形技術(shù)是以激光束為熱源，在真空環(huán)境下，以金屬粉末為成形材料，通過(guò)不斷在粉末床上鋪展金屬粉末，然后用電子束掃描熔化，使一個(gè)個(gè)小的熔池相互熔合并凝固，這樣不斷進(jìn)行，形成一個(gè)完整的金屬零件實(shí)體。通過(guò)這種技術(shù)可以成形出結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性能優(yōu)異、表面質(zhì)量良好的金屬零件，但目前這種技術(shù)無(wú)法成形出大尺寸的零件。5.23D打印技術(shù)215.2.23D打印技術(shù)主要類型5.電子束選區(qū)熔化（EBM）EBM成形技術(shù)的原理與SLM類似，也是一種基于粉末床的鋪粉成形技術(shù)，只是熱源由激光束換成了電子束。這種技術(shù)也可以成形出結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性能優(yōu)良的金屬零件，但是成形尺寸受到粉末床和真空室的限制5.23D打印技術(shù)225.2.23D打印技術(shù)主要類型7.電子束熔絲沉積成形（EBF）EBF又稱電子束自由成形制造技術(shù)，是在真空環(huán)境中以電子束為熱源，金屬絲材為成形材料，通過(guò)送絲裝置將金屬絲送入熔池，并按設(shè)定軌跡運(yùn)動(dòng)，直到制造出目標(biāo)零件或毛坯。這種方法效率高成形零件內(nèi)部質(zhì)量好，但是成形精度及表面質(zhì)量差，且不適用于塑性較差的材料，因無(wú)法加工成絲材6.金屬激光熔融沉積（LDMD）LDMD以激光束為熱源，通過(guò)自動(dòng)送粉裝置將金屬粉末同步、精確的送入激光在成形表面上所形成熔池中。隨著激光斑點(diǎn)的移動(dòng)，粉末不斷地送入熔池中熔化，然后凝固，最終得到所需要的形狀。這種成形工藝可以成形大尺寸的金屬零件，但是無(wú)法成形結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的零件5.23D打印技術(shù)235.2.33D打印技術(shù)的應(yīng)用9101348首飾及日用品快速開發(fā)與個(gè)性化定制功能樣件制造與性能測(cè)試設(shè)計(jì)方案評(píng)審電子器件的設(shè)計(jì)與制作快速模具小批量制造3D打印技術(shù)的應(yīng)用科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)實(shí)體可視化動(dòng)漫造型評(píng)價(jià)7醫(yī)學(xué)與醫(yī)療工程5建筑總體與裝修展示評(píng)價(jià)2制造工藝與裝配檢驗(yàn)61.3D打印技術(shù)主要應(yīng)用領(lǐng)域5.23D打印技術(shù)245.2.33D打印技術(shù)的應(yīng)用2.3D打印技術(shù)存在主要問(wèn)題3D打印的耗材A3D打印機(jī)B3D打印機(jī)3D打印的價(jià)格C5.3工業(yè)機(jī)器人技術(shù)255.3.1工業(yè)機(jī)器人概述1．機(jī)器人的起源1886年法國(guó)作家利爾亞當(dāng)在他的小說(shuō)《未來(lái)夏娃》中將外表像人的機(jī)器起名為“安德羅丁”（Android），它由生命系統(tǒng)、造型解質(zhì)、人造肌肉和人造皮膚4部分組成。1920年捷克作家卡雷爾·卡佩克的科幻劇本《羅薩姆的萬(wàn)能機(jī)器人》中的主人公“Robota”（在捷克語(yǔ)中是奴隸的意思）是一個(gè)具有人的外表、特征與功能，并為人服務(wù)的機(jī)器人。英語(yǔ)的“Robot”（機(jī)器人）由此而來(lái)。5.3工業(yè)機(jī)器人技術(shù)265.3.1工業(yè)機(jī)器人概述2．機(jī)器人的定義

美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)（RIA）的定義：機(jī)器人是“一種用于移動(dòng)各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置的，通過(guò)可編程序動(dòng)作來(lái)執(zhí)行各種任務(wù)的，并具有編程能力的多功能機(jī)械手（manipulator）”。

日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(huì)（JIRA）的定義：工業(yè)機(jī)器人是“一種裝備有記憶裝置和末端執(zhí)行器（endeffector），能夠轉(zhuǎn)動(dòng)并通過(guò)自動(dòng)完成各種移動(dòng)來(lái)代替人類勞動(dòng)的通用機(jī)器”。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的定義：“機(jī)器人是一種自動(dòng)的、位置可控的、具有編程能力的多功能機(jī)械手，這種機(jī)械手具有幾個(gè)軸，能夠借助于可編程序操作來(lái)處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行各種任務(wù)”。

我國(guó)科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是“機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器”。

機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。5.3工業(yè)機(jī)器人技術(shù)275.3.1工業(yè)機(jī)器人概述3．機(jī)器人的分類1.工業(yè)機(jī)器人2.服務(wù)機(jī)器人3.特種機(jī)器人5.3工業(yè)機(jī)器人技術(shù)285.3.1工業(yè)機(jī)器人概述3．機(jī)器人的分類5.3工業(yè)機(jī)器人技術(shù)295.3.1工業(yè)機(jī)器人概述4．工業(yè)機(jī)器人的內(nèi)涵

在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的機(jī)器人我們稱為工業(yè)機(jī)器人。通常對(duì)工業(yè)機(jī)器人的定義是：工業(yè)機(jī)器人是一種能模擬人的手、臂的部分動(dòng)作，按照預(yù)定的程序、軌跡及其他要求，實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件或操作工具的自動(dòng)化裝置。

工業(yè)機(jī)器人以剛性高的機(jī)械手臂為主體，與人相比，可以有更快的運(yùn)動(dòng)速度，可以搬更重的東西，而且定位精度相當(dāng)高。它可以很據(jù)外部來(lái)的信號(hào)，自動(dòng)進(jìn)行各種操作。

工業(yè)機(jī)器人是應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制的替代人進(jìn)行工作的高度自動(dòng)化系統(tǒng)，是典型的機(jī)電一體化的產(chǎn)品。

工業(yè)機(jī)器人在實(shí)現(xiàn)智能化、多功能化、柔性自動(dòng)化生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、代替人在惡劣環(huán)境條件下工作中發(fā)揮重大作用。5.3工業(yè)機(jī)器人技術(shù)305.3.2工業(yè)機(jī)器人的組成及主要技術(shù)參數(shù)1．工業(yè)機(jī)器人的組成5.3工業(yè)機(jī)器人技術(shù)315.3.2工業(yè)機(jī)器人的組成及主要技術(shù)參數(shù)1．工業(yè)機(jī)器人的組成（1）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

要使機(jī)器人運(yùn)行起來(lái)，需要給各個(gè)關(guān)節(jié)即每個(gè)自由度安置傳動(dòng)裝置，這就是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以是液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、電動(dòng)傳動(dòng)，或者把它們結(jié)合起來(lái)應(yīng)用的綜合系統(tǒng)；也可以是直接驅(qū)動(dòng)或者通過(guò)同步帶、鏈條、輪系、諧波齒輪等機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行間接驅(qū)動(dòng)。不同的驅(qū)動(dòng)方式，其特點(diǎn)也不盡相同。5.3工業(yè)機(jī)器人技術(shù)325.3.2工業(yè)機(jī)器人的組成及主要技術(shù)參數(shù)1．工業(yè)機(jī)器人的組成（2）機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。工業(yè)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由基座、手臂、末端執(zhí)行器三大件組成

。每個(gè)大件都由有若干個(gè)自由度，構(gòu)成一個(gè)多自由度的機(jī)械系統(tǒng)。若基座具備行走機(jī)構(gòu)，則構(gòu)成行走機(jī)器人；若基座不具備行走及腰轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，則構(gòu)成單臂機(jī)器人。手臂一般由上臂、下臂和手腕組成。末端執(zhí)行器是直接裝在手腕上的一個(gè)重要部件，它可以是二手指或多手指的手爪，也可以是噴漆槍、焊具等作業(yè)工具。5.3工業(yè)機(jī)器人技術(shù)335.3.2工業(yè)機(jī)器人的組成及主要技術(shù)參數(shù)1．工業(yè)機(jī)器人的組成（3）感受系統(tǒng)。

感受系統(tǒng)有內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊，用以獲取內(nèi)部和外部環(huán)境狀態(tài)中有意義的信息。智能傳感器的使用提高了機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性、適應(yīng)性和智能化的水平。5.3工業(yè)機(jī)器人技術(shù)345.3.2工業(yè)機(jī)器人的組成及主要技術(shù)參數(shù)1．工業(yè)機(jī)器人的組成（4）機(jī)器人—環(huán)境交互系統(tǒng)。機(jī)器人—環(huán)境交互系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人與外部環(huán)境中的設(shè)備相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。工業(yè)機(jī)器人與外部設(shè)備集成為一個(gè)功能單元，如加工制造單元、焊接單元、裝配單元等。當(dāng)然也可以是多臺(tái)機(jī)器人、多臺(tái)機(jī)床或設(shè)備、多個(gè)零件存儲(chǔ)裝置等集成為一個(gè)執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)的功能單元。5.3工業(yè)機(jī)器人技術(shù)355.3.2工業(yè)機(jī)器人的組成及主要技術(shù)參數(shù)1．工業(yè)機(jī)器人的組成（5）人機(jī)交互系統(tǒng)。人機(jī)交互系統(tǒng)是操作人員參與機(jī)器人控制并與機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)系的裝置，如計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)終端、指令控制臺(tái)、信號(hào)顯示板、危險(xiǎn)信號(hào)報(bào)警器等。該系統(tǒng)歸納起來(lái)包括指令給定裝置和信息顯示裝置兩大類。5.3工業(yè)機(jī)器人技術(shù)365.3.2工業(yè)機(jī)器人的組成及主要技術(shù)參數(shù)1．工業(yè)機(jī)器人的組成（6）控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令程序以及從傳感器反饋回來(lái)的信號(hào)支配機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)去完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)和功能。若工業(yè)機(jī)器人不具備信息反饋特征，則為開環(huán)控制系統(tǒng)；若具備信息反饋特征，則為閉環(huán)控制系統(tǒng)。根據(jù)控制原理，控制系統(tǒng)可分為程序控制系統(tǒng)、適應(yīng)性控制系統(tǒng)和人工智能系統(tǒng)。根據(jù)控制運(yùn)動(dòng)的形式，控制系統(tǒng)可分為點(diǎn)位控制和軌跡控制。5.3工業(yè)機(jī)器人技術(shù)375.3.2工業(yè)機(jī)器人的組成及主要技術(shù)參數(shù)2．工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)自由度6驅(qū)動(dòng)直流伺服電機(jī)手爪控制氣動(dòng)控制器系統(tǒng)機(jī)重復(fù)定位精度±0.1mm承載能力4.0kg手腕中心最大距離866mm直線最大速度0.5m/s功率要求1150w質(zhì)量182kg5.3工業(yè)機(jī)器人技術(shù)385.3.3工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)1．工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的主要應(yīng)用機(jī)械加工應(yīng)用1機(jī)器人焊接應(yīng)用2機(jī)器人搬運(yùn)應(yīng)用3機(jī)器人裝配應(yīng)用4機(jī)器人噴涂應(yīng)用55.3工業(yè)機(jī)器人技術(shù)395.3.3工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)1．工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的主要應(yīng)用5.3工業(yè)機(jī)器人技術(shù)405.3.3工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)2．工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)開放性模塊化的控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)123模塊化層次化的控制器軟件系統(tǒng)機(jī)器人的故障診斷與安全維護(hù)技術(shù)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化機(jī)器人控制器技術(shù)45.4傳感器技術(shù)415.4.1傳感器概述1．傳感器的定義、組成和分類方法

（1）傳感器的定義。

廣義上，傳感器是一種能把特定的信息（物理、化學(xué)、生物）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號(hào)輸出的器件和裝置。狹義上，傳感器是能把外界非電信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出的器件。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB7665—87）對(duì)傳感器（Sensor/transducer）定義是：能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件和裝置。5.4傳感器技術(shù)425.4.1傳感器概述1．傳感器的定義、組成和分類方法（2）傳感器的組成。

傳感器由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本電路三部分組成。敏感元件是指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺鼙粶y(cè)量的部分；轉(zhuǎn)換元件是指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性敵隽哭D(zhuǎn)換為適合于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)部分；基本電路是把電參量接入電路轉(zhuǎn)換成電量，其中，核心部分是轉(zhuǎn)換元件，決定傳感器的工作原理。5.4傳感器技術(shù)435.4.1傳感器概述1．傳感器的定義、組成和分類方法（3）傳感器的分類按傳感器檢測(cè)的范疇分類，包括物理量傳感器、化學(xué)量傳感器和生物量傳感器等。按傳感器的輸出信號(hào)分類，包括模擬傳感器和數(shù)字傳感器。按傳感器的結(jié)構(gòu)分類，包括結(jié)構(gòu)型傳感器、物性型傳感器和復(fù)合型傳感器。按傳感器的功能分類，包括單功能傳感器、多功能傳感器、智能傳感器等。按傳感器的轉(zhuǎn)換原理分類，包括機(jī)—電傳感器、光—電傳感器、熱—電傳感器、磁—電傳感器、電化學(xué)傳感器等。按傳感器的能源分類，包括有源傳感器和無(wú)源傳感器。國(guó)標(biāo)制定的傳感器分類體系表將傳感器分為：物理量、化學(xué)量、生物類傳感器三大門類，包括力學(xué)量、熱學(xué)量、光學(xué)量、磁學(xué)量、電學(xué)量、聲學(xué)量、射線、氣體、離子、溫度傳感器以及生化量、生理量傳感器12個(gè)小類。5.4傳感器技術(shù)445.4.1傳感器概述2．傳感器地位及發(fā)展趨勢(shì)（1）新材料的開發(fā)、應(yīng)用；（2）新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用；（3）利用新的效應(yīng)開發(fā)新型傳感器；（4）傳感器的多功能化；（5）傳感器的集成化；（6）傳感器的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。（7）傳感器的智能化。5.4傳感器技術(shù)455.4.2智能傳感器1．智能傳感器的定義

目前，關(guān)于智能傳感器的中、英文稱謂尚未完全統(tǒng)一。英國(guó)人將智能傳感器稱為“IntelligentSensor”；美國(guó)人則習(xí)慣于把智能傳感器稱作“SmartSensor”，直譯就是“靈巧的、聰明的傳感器”。

所謂智能傳感器，就是帶微處理器、兼有信息檢測(cè)和信息處理功能的傳感器。

智能傳感器的最大特點(diǎn)就是將傳感器檢測(cè)信息的功能與微處理器的信息處理功能有機(jī)地融合在一起。從一定意義上講，它具有類似于人工智能的作用。5.4傳感器技術(shù)465.4.2智能傳感器2．智能傳感器的功能具有自校準(zhǔn)和自診斷功能具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、邏輯判斷和信息處理功能具有組態(tài)功能，使用靈活具有雙向通信功能智能傳感器功能5.4傳感器技術(shù)475.4.3無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1．“無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)”術(shù)語(yǔ)的標(biāo)準(zhǔn)定義

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是大量的靜止或移動(dòng)的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，其目的是協(xié)作地感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理區(qū)域內(nèi)感知對(duì)象的監(jiān)測(cè)信息，并報(bào)告給用戶。大量的傳感器節(jié)點(diǎn)將探測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)匯聚節(jié)點(diǎn)經(jīng)其他網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給了用戶。

在這個(gè)定義中，傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸?shù)娜N功能，而這正對(duì)應(yīng)著現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)技術(shù)，即傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)。它們分別構(gòu)成了信息系統(tǒng)的“感官”、“大腦”和“神經(jīng)”三個(gè)部分。因此說(shuō)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)正是這三種技術(shù)的結(jié)合，可以構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的現(xiàn)代信息系統(tǒng)。5.4傳感器技術(shù)485.4.3無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1．“無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)”術(shù)語(yǔ)的標(biāo)準(zhǔn)定義5.4傳感器技術(shù)495.4.3無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2．無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用（1）智能移動(dòng)機(jī)器人和WSN的結(jié)合應(yīng)用（2）借助WSN技術(shù)對(duì)貨物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控（3）利用WSN對(duì)機(jī)器的健康程度進(jìn)行遙測(cè)5.4傳感器技術(shù)505.4.3無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)3．無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)通信能力有限123無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)自組織的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)423傳感器網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)安全電源能量有限計(jì)算能力有限5.5云計(jì)算技術(shù)515.5.1云計(jì)算概述1．云計(jì)算概念

自云計(jì)算概念提出來(lái)其內(nèi)涵不斷豐富，但研究者們對(duì)云計(jì)算始終沒(méi)有統(tǒng)一定義。美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校發(fā)布的云計(jì)算白皮書，認(rèn)為云計(jì)算既是互聯(lián)網(wǎng)上以服務(wù)形式提供的各類應(yīng)用，也是數(shù)據(jù)中心為這些服務(wù)提供支持的軟硬件資源。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院對(duì)云計(jì)算的定義為，云計(jì)算是一種按使用量付費(fèi)的模式，這種模式提供可用、便捷、按需網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)，進(jìn)入可配置計(jì)算資源共享池（包括網(wǎng)絡(luò)、