模块机器人是由若干个具有感知能力、通讯能力、决策能力和行动能力的模块单元组成的群体机器人系统。通过模块单元之间的连接、分离或重组,模块机器人可以实现整体构型和功能的变换,以适应工作环境的变化。模块机器人的自修复功能非常重要,它可以使系统具有较强的可靠性和鲁棒性。M-Lattice是一种面向空间太阳能电站的晶格式模块机器人,其第一代原型机M-Lattice I已经制作完成,并进行了故障诊断算法的研究。基于以上研究成果,本文主要包含以下几个方面的研究内容:首先对M-Lattice I的基本结构进行描述,提出了模块机器人系统的硬件实现方案;结合模块机器人自修复任务的特点,选择了模块单元间的通讯方式。然后根据M-Lattice I在自修复过程中存在干涉的问题,对其机械结构进行优化,设计并制作了第二代原型机M-Lattice II,并通过运动学仿真验证了其在各种运动形式下均不会发生干涉。对M-Lattice模块机器人系统的拓扑结构进行数学抽象描述,对系统中模块单元的拓扑特征进行参数化,以便于自修复算法使用特征参数进行模块单元的行为决策。由于模块机器人的运动方式与一般的机器人存在区别,本文分析了模块机器人的运动方式和运动特性,以助于针对性地设计自修复算法。本文结合模块机器人的运动特性,提出一种适用于晶格式模块机器人自修复的,基于数字激素的分布式算法。数字激素由系统中特定的模块单元分泌,并在系统中扩散。每个模块单元都是独立的决策单元,它们根据其周围模块单元的数字激素,按照一定的行为准则进行运动。模块单元在数字激素的引导下,最终可以将空穴移动到备用模块处,以实现自修复。最后使用MATLAB和Unity3D软件开发了模块机器人自修复仿真平台,通过该平台实现了自修复算法。通过多种故障情况下的仿真实验,验证了自修复算法的有效性。