自重构机器人是由许多能够与相邻模块连接、分离和通讯的自治机械电子模块组成,能够根据环境和任务需求自主变化构形、功能。自重构机器人的灵活性和鲁棒性引起了许多学者和科研院所的关注。因此,及时的开展自重构机器人的关键技术研究对扩展机器人的应用具有重要的理论和现实意义。本文基于单转动自由度模块化自重构机器人HITMSR II,建立了模块化自重构机器人的拓扑模型。在计算机处理机器人拓扑信息时,采用一个含有10个元素的数组描述单个模块的空间方位,利用节点连接表和拓扑连接表记录构形中存在的连接关系及连接方位,可准确地描述机器人的空间位姿及模块间的连接关系。本文针对几种典型确定拓扑构形的自重构机器人进行了运动规划研究。在不同环境下,对蠕虫构形机器人进行了变振幅和变相位差的运动优化研究。使用了一种新的仿真软件,并在此基础上进行了二次开发,用于确定拓扑构形的自重构机器人整体运动规划的仿真研究。针对变化拓扑构形的自重构机器人整体重构运动,提出了单“风车”构形和多“风车”构形,分析了多“风车”构形的质心迁移路径规划,并在此基础上研究了基于总体势下降法的变化拓扑构形的自重构机器人质心迁移路径规划。最后,建立了自重构机器人实验系统,对提出的确定拓扑构形的整体运动规划,以及其适应典型环境的能力和变化拓扑构形的重构运动规划进行了实验研究。