模块化自重构机器人能够利用模块之间的连接性和互换性，以及模块传感器感知到的周围环境信息，通过大量模块之间的相互操作和运动来改变整体构型，扩展运动形式，完成多种运动及操作任务，体现了优良的任务适应性、可靠性、扩展性和经济性。　　本文首先提出并研制了一种新型的正立方体类均一阵列式模块结构，根据模块中连接机构的不同分为主动模块和被动模块两种。每个模块具有一个转动自由度和四个相同的连接面。设计了一种由SMA驱动器驱动的机械式连接机构；在主动模块和被动模块上分别使用了固定式触点和弹簧触点作为线路连接部件。该设计方案兼具阵列式和串联式机器人结构的优点，不但扩大了模块的通用性，提高了机器人的运动灵活性，而且模块体积小、重量轻、连接可靠。　　然后，进行了模块化自重构机器人控制系统的设计。控制系统由上位机、中继单元和模块单元构成。上位机和中继单元之间采用串行口通信，中继单元和模块单元之间采用无线网路进行通信。以PIC16F877A单片机为核心设计了中继单元和模块单元控制电路；详细分析了无线通信模块的工作原理、控制方式，并计算了无线模块的通信距离；在硬件的基础上设计了包括上位机、中继单元和模块单元在内的软件系统。该控制系统能够很好地完成集中式和分布式相结合的控制任务。　　最后，通过对三维自重构机器人模块、模块周围环境和模块运动规则的描述，建立了机器人模块的运动规则库，提出了一种对三维自重构机器人的重构运动进行规划的启发式搜索和有限范围搜索结合的搜索算法。仿真结果表明，该算法能够针对任意给定的初始构型，自动规划出机器人穿越复杂环境到达目标质心的路径，具有搜索速度快、适应性好的优点。　　实验表明，模块连接机构和运动控制可行、有效，是一种很好的解决方案。