模块化自重构机器人由多个具有简单运动能力和感知能力的机器人模块组成,其单一模块的种类较少,运动能力较弱,但是通过多个模块的连接和通讯,最终可以根据不同的任务需求和环境改变模块的不同连接面和连接方位来搭建不同的机器人形态,完成特定的运动和操作。所以与传统机器人相比,模块化机器人拥有更加多样的运动形态,复杂环境的特种作业更能体现出它的优势和能力,如抢险救灾、空间作业等,这也正是模块化自重构机器人的前景所在。而在太空中,由于无自重影响,模块化机器人的能力能得到更好的发挥。本文基于模块化自重构机器人的基本特点,结合主要应用于太空操作的背景,设计了新型模块化可重构模块并研究了失重环境下模块对接的策略问题。通过分析对比确定新模块的整体外形以及单一模块的自由度分配;设计模块的连接面保证在模块单一性的情况下能实现多种连接方式;对模块的需求进行了硬件分析和选型,将所有的硬件需求进行集成设计并完成模块整体的软件设计。基于电永磁的原理,对于新型模块的电永磁连接机构,本文进行了详细的参数设计和仿真模拟。基于原理公式推导出电永磁机构的结构参数后,本文通过仿真数据得到了关键参数限制,以及电永磁仿真拉力效果,然后完成线圈的参数选择和电路的设计,并基于线圈的耦合感应实现了基于电永磁的近场通讯。对于应用于太空背景的自重构机器人来说,无论是自重构还是空间操作,对接操作都是不可避免的问题,为了克服模块间对接误差问题,本文提出了基于导纳控制的对接策略。并在仿真中实现了六自由度机械臂基于导纳控制的对接情况,验证了对接策略的有效性。最后,本文对设计的新模块进行了参数测试;介绍了上位机的控制和规划软件,并基于此平台并实现了多个模块的协同运动,验证了模块和整体系统的可靠性。