随着微电子技术、嵌入式技术、网络及无线通信技术的发展使得传感器不再是单个的感知单元,而是成为能够交换信息、协调控制的有机结合体。无线传感器网络综合智能传感器技术、微电子技术、分布式计算技术、无线通信技术和网络互联技术等多个学科,将逻辑上的信息世界与客观上的物理世界融合在一起,改变了人与自然的交互方式,实现了物物互联,成为物联网以及智慧地球的核心技术。无线传感器网络具有易部署、可扩展、高可靠等特点,是一种新兴的交叉研究领域,在军事国防、环境监控、医疗抢险以及商业应用等方面具有广泛的应用前景。无线传感器网络由部署在特定区域的大量的具有无线通信及计算能力、能够以自组织及多跳的网络方式将监测信息发送到用户终端的微型传感器节点所构成的一种网络系统,其目的在于通过节点之间的协作,动态地、实时地对网络覆盖区域中的监测对象进行信息监测、感知和采集,并将采集的数据发送到管理中心。由于传感器节点采用能量有限的电池供电,而网络的能耗主要集中在无线数据传输过程,因此,如何高效地利用有限的节点能量是无线传感器网络路由协议研究的重点和难点。在无线传感器网络中,单个传感器节点存在诸多约束,如能量约束、计算能力约束、通信距离约束等,网络功能的实现需要传感器节点在约束条件下协同完成指定任务。本文基于约束和角色协同(RBC)理论,以增加网络的灵活性为目标,以均衡节点能耗以及最大化网络生命周期为目的,重点研究分簇型无线传感器网络的成簇机制。首先,深入分析了无线传感器网络中经典的分簇路由协议LEACH协议,对该协议原理进行全面解析,总结了LEACH协议的优点并指出了其存在的不足之处；其次,深入学习了角色协同的相关理论,基于计算机协同领域新兴的角色协同模型,即E-CARGO模型,通过引入约束,提出带约束的E-CARGO模型,即Ec-CARGO模型；再次,为了使约束与具体算法相分离,将带约束的Ec-CARGO模型应用于分簇型无线传感器网络系统的建模,提出一种基于Ec-CARGO的LEACH协议模型,提高了LEACH协议的灵活性,进而从机制上实现对LEACH协议的改进,并理论分析了改进协议的可扩展性和灵活性；最后,以剩余能量约束和节点到基站的距离约束为例,进行实验仿真,仿真实验表明,本文方法具有较好的灵活性且能有效均衡传感器节点负载、延长整个网络的生存周期。