自第一次工业革命以来,机器代替人工劳动以有上百年历史。机器人相比于人类劳作的诸多优势使得人类社会自动化进程发展十分迅速。可重构模块化机器人是机器人的一个新的发展方向。模块机器人是由一组具有相同接口组成的模块构成,可根据不同的任务组装成不同的机器人构型。传统机器人一般用于某种特定任务,比如:焊接或者搬运。对于传统机器人而言主要存在如下缺陷:工作任务单一、制作成本高、机器人构型固定、自由度固定与容错率较低。而可重构的模块化机器人是一种新型的机器人。与传统的机器人相比,可重构模块机器人对任务和环境的适应能力更强。模块化机器人具有设计简单、研发周期短、制造维护成本低等优点,目前已经成为了机器人领域研究的热点。模块机器人的本体研究与仿生模块机器人已经成为了机器人发展的一种趋势。本文实现了一个轻量级、小型化的模块化机器人系统UnitBot。它区别于大型的模块化机器人,小型模块化机器人并不应用于重负载场合。UnitBot是一款个人机器人(Personal robot),或者是消费级领域机器人。本文从模块化机器人方法论、模块机器人系统、模块化机器人构型、机器人控制软件、仿生机器人运动分析五个方面展开研究。本文的研究内容具有一定的理论和应用价值,主要研究内容如下:(1)通过模块化方法论与小型模块机器人的功能要求,提出了小型模块机器人基础模块的设计方法。完成UnitBot模块机器人的系统设计。通过基础模块搭建了4种类型20余种模块机器人。(2)通过采用分布式控制方法,结合模块机器人系统的特点设计了相应的控制框架(软件和硬件)。采用ROS(Robot Operating System)软件框架设计了模块机器人的软件框架。通过URDF/Xacro文件描述方法对机器人进行参数化表达,在ROS下搭建模块机器人运动链。(3)分析两种常见的仿生机器人:蛇形机器人和轮足机器人。对这蛇形机器人在不同的平面内进行受力分析与Serpenoid曲线运动建模。对轮足机器人建立运动学模型,进行稳定性判据分析,进而进行步态规划。