模块化自重构机器人由一个个模块单元组成,这些模块单元自身也相当于一个小机器人,通过模块单元之间的自主连接与断开,能够构成各种各样构型各异的机器人,以满足日益复杂的任务需要。当前模块化自重构机器人主要还停留在实验室阶段,很少应用与工业环境中,而工业模块化机器人的构型改变都是人为完成的,它们的模块单元基本不具有智能性。本文主要针对模块化自装配机器人系统进行研究,期望能一定程度上实现模块化自重构机器人的工业应用,主要研究内容包括:机器人模块单元的结构设计,模块化机器人构型的描述,自装配过程中模块单元之间的定位校准,以及模块单元自装配过程的规划研究。模块单元的结构设计主要包含连接接口的设计,模块单元自主移动的实现,关节模块驱动能力的设计。本文通过对两自由度与三自由度所有构型的机器人的动力学进行分析归纳,提炼出一种可以计算六自由度以内所有构型的机器人的动力学的方法,从而保证关节模块的驱动能力能满足任务需求又不至于造成太多浪费。采用“一面二销”的定位方式保证连接接口的机械定位,并且便于连接过程中的定位,再利用曲柄滑块死点机构驱动四个爪子,实现模块单元的连接锁紧。最后通过将轮子与关节模块转动输出接口固定在一起,两个关节模块构成一个小车单元的方式,实现模块单元的全方位自主移动,并极大程度的简化模块单元的结构。由于模块化自装配机器人能装配出的构型多种多样,而且模块单元也具有不同的规格,为了实现模块单元的自装配,它们首先需要知道装配的最终结果,由哪些模块单元来装配目标机器人,模块单元之间如何连接。本文首先将机器人构型拆分成通用的最小单元构型,然后对模块单元的连接接口进行编号,用编号来代替最小单元构型,接着对最小单元中模块单元的规格进行描述,用一个行向量来描述一个具体的最小单元,一个矩阵来描述多个最小单元组成的目标机器人。针对机器人的自装配过程,本文设计了一种超声波探测原理,用于粗略检测模块单元的初始位姿,然后利用激光定位校准原理实现模块单元自主连接过程的精确定位校准。最后,将模块化机器人整体的自装配拆分成单个模块单元的顺序装配,通过对每个模块单元每种连接接口的装配过程进行规划,建立一个子程序库,然后根据模块化机器人的构型矩阵,到这个子程序库中进行选择,从而实现机器人整体的自装配过程规划,最后还对模块单元自装配过程中的路径规划进行了研究,并利用仿真软件进行了验证计算,证明了规划的正确性。