随着现代工业的飞速发展，机器人在航天、军事等很多领域得到应用和扩展。传统机器人受其自身的机械结构限制，只能完成一些简单并且受约束的工作，且设计过程参数十分复杂。而可重构模块机器人不但具有适应环境能力强的特点，而且具有造价成本低的优点，可以适用于更多、更复杂的工作场合，所以可重构模块机器人的研制渐渐成为国内外研究的热点课题。为了使可重构模块机器人能够满足复杂多变的要求，并且提高它的寿命和自适应性，要求可重构模块机器人具有故障检测系统。通过故障检测技术切实保障可重构模块机器人系统的自适应性和安全性，无论是对于工业，还是军事、海洋等领域，都具有十分重要的意义。本文针对一类可重构模块机器人的构形设计和故障检测方法展开研究，主要开展了以下工作：1）研究了一类可重构模块机器人的构形设计问题。可重构模块机器人系统属于复杂的多输入多输出系统，它具有时变、非线性、强耦合等特征。本文通过运用几何形式的牛顿-欧拉迭代算法，推导并建立出一类机器人的动力学模型。2）讨论了冗余设计法在机器人系统中的应用，重点研究了机器人模块中使用多传感器的信息融合技术提高系统的可靠性，给出了基于H∞滤波的容错控制器设计方法。3）针对可重构模块机器人故障检测问题，给出了基于自适应H∞滤波器的设计方法。首先，可重构模块机器人的每一个子模块的模型，可以用T-S模糊规则进行建模；其次，通过设计一个滤波器和两个额外的加权矩阵极小化无故障时的残差输出和极大化有故障时的残差输出，可以提高故障对残差的敏感度；再次，由于干扰极易影响残差输出，因此需要极小化干扰的影响，保证系统能及时准确地检测出故障的发生；最后，通过GKYP引理求解出满足各个性能指标的线性矩阵不等式。4）构建了两个不同构形的二自由度可重构模块机器人系统，对其进行故障检测。通过仿真结果验证了本文提出的故障检测综合算法能够有效地检测出传感器故障。