现代化工业的生产环境与任务为了适应市场的需求越来越复杂多变,为了适应这种变化,需要采用具有可重构性的新型生产设备,作为生产设备之一的机器人也需要具备可重构性,所以可重构机器人成为目前机器人研究领域中的热点。可重构机器人系统是由一组具有不同功能和标准接口的基本模块组成,这些模块能够根据特定的生产任务被快速装配成具有不同构形的机器人。本文对串联可重构机器人进行基本模块的划分和概念性设计,在此基础上研究了基于遗传算法的构形优化设计方法,然后改进传统的建模方法用于可重构机器人的运动学和动力学建模,并进行了仿真验证。首先根据可重构机器人的功能特点和模块划分的基本原则进行了基本模块的划分,并对每个基本模块进行了概念设计。为保证基本模块快速准确地相互连接,研究设计了基本模块之间的的标准连接接口。其次介绍了使用图论的构形表达方法,并改进图论中的关联矩阵对设计的可重构机器人进行构形表达,在此基础上使用遗传算法对可重构机器人进行构形优化,并通过具体实例证明了方法的正确有效性。基于模块化的概念研究了可重构机器人正向运动学模型的建立方法,并在MATLAB中编程实现了此方法。应用微分运动学和旋量理论建立了逆运动学模型,并使用Newton-Raphson迭代法进行数值求解得出运动学逆解。最后通过把可重构机器人的每个基本模块都看作传统机器人的一个连杆,把模块之间的固定连接处看做转动角度恒为零的转动关节,在此基础上使用牛顿-欧拉方程递推建立可重构机器人的动力学模型,并在MATLAB中进行编程,实现了程序自动建模。