机器人技术是一项集多种学科于一体的综合性科学,具有广泛的研究领域,该文针对模块化机器人的特点,对其运动学控制问题进行了深入、系统的研究.模块化机器人的特点就是可以任意拆装、组合,这意味着它具有可变的构型.为了研究这种机器人的运动学控制问题,文中详细讨论了用旋量理论来描述刚体运动的方法,分析了机器人运动链的表示,并得到了任意构型模块化机器人统一的运动学正解POE公式.该文讨论了模块化串联机器人的运动学逆解,针对3个基本子问题无法解决的一类逆解问题,扩充了子问题4和子问题5,并且给出了使用这两个子问题进行逆解的实例.该文还提出了一种结合了子问题法和速度法的逆解算法,称为混合法.这种算法,具有精度高,解算速度快的优点,能够在线对冗余度机器人进行避关节角极限等优化控制.这种算法比迭代法更快,更稳定,而且拓展了子问题法的应用范围,对模块化串联机器人的运动学是一个重要补充.文中研究了用于模块化串联机器人逆解问题的多种算法,比较了它们各自的优点和不足,阐明了它们的使用条件.逆解算法的多样化,使得我们可以挑选合适的算法在不同的条件下灵活运用.针对模块化机器人构型可变的特点,该文详细研究了计算机自动建模的实现方法,并且依据这种方法编写了标准化模块编辑器软件,该软件提供了模块建造和接口定义能力.功能强大的应用软件是充分发挥模块化机器人灵活性,使这种机器人走向实用的巨大推动.并联机器人的运动学比串联机器人要复杂的多,文中详细讨论了模块化并联机器人的正解和逆解问题,分别给出了解算实例.运用所给的并联机器人逆运动学方法,该文实现了一个三足并联机器人3RPRS的轨迹控制,这也是该次863课题的验收项目之一.