随着人类文明不断进步和科技水平的快速提高，传统的结构固定形式的机器人越来越不能适应多变的生产生活节奏，越来越需要具有柔性的、可靠的、廉价的工具帮助人们解决不断快速变化生产生活中产生的问题。可重构机器人能够以一套模块，实现多种机器人构形，以其广泛的适应性、便捷性、可重构性的特点受到人们的青睐，满足了人们对复杂多变的工作环境和工作任务对工具的要求。可重构机器人在敏捷制造、航空航天、核工业、军事领域有很广阔的发展前景，开展该方面的研究具有重要的应用价值及社会意义。　　模块的划分方法对可重构机器人模块设计及组成工作构形的性能有很大影响。基于可重构模块的设计原则和综合考虑模块的工作特点后，提出三类的模块的划分方法，并对其组合特性进行了分析。按照可重构机器人模块的模块化特性，详细的设计了模块的机械结构和电气结构，建立了基于CAN总线的通信系统，使可重构机器人系统具有很强的可扩展性。采用了基于对象化的模块表达方式，进而建立了便于管理和方便调用的可重构模块库，形成了可重构机器人的模块平台，为可重构机器人的理论研究建立仿真环境。　　可重构机器人的运动学和动力学模型因为构形的多变性难以建立，运动学和动力学求解也没有统一的求解方法，进而限制了可重构机器人的广泛应用。基于模块化的思想，分别建立了模块的运动学和动力学模型，根据机器人构形组成信息，即可快速建立机器人的运动学和动力学模型。在运动学求解方法上，提出将机器人在目标点的位形划分为若干个构形平面，通过构形平面间的位置和姿态匹配，进而找到机器人构形的运动学逆运动学求解方法。在动力学上采用牛顿—欧拉的迭代方法，向前迭代求解机器人关节的速度和加速度，向后迭代求解机器人关节的力和力矩。　　构形的确定是可重构机器人能否满足快速多变的生产生活需要、能否充分发挥其优势的关键。根据工业机器人的设计要求和工作特点，采用专家经验法设计可重构机器人构形，通过自下而上的确定基本关节类型，自上而下的调整关节的型号，实现满足工作任务要求的工作构形。针对工作任务对可重构机器人构形的多目标要求，采用遗传算法对可重构机器人构形进寻找。通过遗传编码方式、适应度函数建立以及各个评价目标的权重系数确定，采用改进的遗传操作，避免可重构机器人构形的遗传操作的早熟和局部收敛，经过专家修正，得到满足工作要求的机器人构形。　　可重构模块在结构、控制、驱动等性能上具有独立性，可将每个可重构机器人模块看作智能体，使其通过自身的知识库能够根据外部信息和自身的状态进行相应的运动和反应。在机器人的控制上，对不依赖于机器人整体控制模型的控制方法进行研究，提出了基于智能体协作的分布式控制算法。对这种控制算法进行了收敛验证，为了提高计算速度，提出了几点改进。对可重构机器人构形进行容错性能分析，为保证机器人顺利可靠的工作提出了容错控制方法。　　最后，搭建了可重构机器人硬件实验平台，通过示教再现作业验证模块的基本运动功能；进行了两自由度机器人构形的直线和圆弧轨迹的分布式控制实验，并对实验的误差进行了分析；基于构形平面的运动学进行了装配作业实验；用五自由度机器人构形模拟机器人关节在作业中发生故障，机器人仍能完成任务的实验。实验结果表明，可重构机器人系统工作可靠稳定，控制算法有效可行。