模块化机器人具有构型复杂多变、可适应多种任务需求等特点,是近几年国内外机器人领域一个重要的研究热点。本文以国家“863”计划重点课题“机器人模块化设计过程仿真演示系统设计”(编号2007AA041703)和中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室自主课题“关节型模块化可重构机器人设计方法及实验研究”为依托,在参考借鉴国内外最新研究成果的基础上,针对关节型模块化机器人控制系统和仿真系统设计中的若干关键问题开展研究工作,主要包括以下几方面内容:1)模块化机器人系统总体方案及基本功能模块的分解与组合方法研究；2)基于CAN总线的模块化机器人分布式控制系统研究；3)模块化机器人开放式仿真系统研究；4)模块化机器人样机系统及仿真系统实验。　　 第一,介绍了关节型模块化机器人样机系统的组成及主要功能；在分析和借鉴国内外相关研究成果的基础上,依据模块划分的基本原则,提出了关节型模块化机器人样机系统的模块分解与组合方法；　　 第二,分析比较了集中式、主从式和分布式等三种典型的机器人控制系统体系结构；在此基础上,针对机器人的模块化与可重构等特点,设计了一种基于CAN总线的关节型模块化机器人控制系统结构框架；研究制定了面向多关节协调控制的通信策略及CAN通信协议,并开发设计了上位机系统软件；　　 第三,针对模块化可重构机器人模块数量众多、构型复杂多变、可适应多种任务需求等特点,提出了一种适用于关节型模块化机器人虚拟仿真的开放式软件架构；研究解决了数据库构建、数据库跨平台共享以及仿真系统与物理系统数据无缝连接等关键问题,开发设计了模块化机器人仿真系统软件；　　 第四,以关节型模块化机器人样机系统和仿真系统为平台,开展了模块化机器人控制及仿真实验研究,验证了模块分解与组合方法、基于CAN总线的多关节协调控制策略,以及适于模块化机器人虚拟仿真的开放式软件架构的合理性和有效性。