随着机器人技术的飞速发展,工业机器人广泛的在各行各业开展应用。传统工业机器人由于缺少必要的柔性,不能适应多样化的任务需求,因而人们提出了可重构模块化机器人。此类机器人可重构性好,可扩展性高,通用性强,能够根据不同的场景组合出不同种类的机器人构型,适应各类工业生产及生活场景的应用。本文针对模块化机器人系统的设计展开研究,主要包括以下内容:充分调研市场需求和行业研究现状,分析总结模块化机器人系统分类及特点,提出线性运动模块的设计需求。提出了模块化机器人驱动关节有效行程/转角比和机构有效工作空间比的概念。分析了旋转运动模块和线性运动模块两类主动驱动模块组合构型下,各自由度重构机器人构型的机构有效工作空间比与驱动模块有效行程/转角比的关系,明确高行程比线性运动模块的设计目标。设计了两个版本的线性运动模块结构,采用丝杆传动和结构零部件堆叠的方式提升线性运动模块的有效行程比,实现既定设计任务。从机构自由度的角度,分析梳理了在单自由度、两自由度、三自由度及多自由度机器人构型条件下,适用于本文线性运动模块的可重构组合方式,并实现模型的装配搭建。设计了一款全向自适应软体摇杆机器人控制器模块。首先,设计一款具有全向自适应性的软体结构。之后,利用光纤传感原理,实现对软体结构的弯曲检测。再利用SVM分类算法实现对摇杆模块多自由度运动模式的分类识别。最后,将摇杆控制模块应用于模块化机器人系统的操作控制中。