自重构模块化机器人是由一定数量的具有简单功能和感知能力的模块组成,该类机器人系统能够通过模块之间的对接、分离和旋转来完成不同构型,所以它可以根据不同的工作环境和任务自主改变构型以完成不同的工作任务,特别适用于一些未知环境和非结构环境等特殊场合,如太空探索、深海检测、灾后救援等。本文设计了一种新颖的混合型自重构模块化机器人系统,该机器人系统的基本模块由主模块和从模块构成,主模块和从模块的外形均为正三棱柱,主从模块通过连接轴连接,连接轴可做360°旋转。主模块结构包括三个部分:内抓结构、外抓结构以及连接轴驱动结构,从模块结构中包括内抓结构和外抓结构。基本模块之间的对接结构是内外抓结构,它们之间的对接和分离是由内外抓结构的对接分离来完成的,内抓结构也可做360°旋转。该自重构机器人通过模块之间的对接、分离以及旋转和模块自身连接轴的旋转实现机器人空间构型的变化。针对混合型自重构模块化机器人模块的运动,设计了对应的控制系统,其中包括硬件电路的设计以及软件的编程。根据基本模块的运动过程选择了对应的传感器,如红外线传感器、编码盘以及霍尔传感器,这些传感器用于测量基本模块的对接、旋转。硬件的搭建是基于单片机PLC2131,测量模块、无线通讯模块、电机驱动模块等都与其相连。软件的编程是通过c语言来完成,编程环境为UV4,我们用c语言对单片机PLC2131进行编程,不仅完成对计算机发出的指令进行处理,还执行相应的操作,如控制电机的旋转、接收处理测量模块的信息、反馈自身的信息给计算机等。采用位姿连接状态矩阵的方法对模块自身状态以及机器人空间构型进行了描述,该矩阵包含了模块自身的位置状态、姿态状态以及各个连接面的连接状态,完整的反映了自重构机器人模块的空间信息。与此同时分析了机器人模块的运动规则,包括对接规则和旋转规则,还分析基本模块各个连接面不同连接情况下的可能存在的运动空间位置,为以后自变形算法的研究奠定了基础。自重构机器人能够根据不同环境完成不同任务的一个最重要的原因就是自变形能力。本文根据自重构机器人模块运动的特点,提出了基于标记点的自变形算法,机器人通过寻找到当前构型与目标构型中不同模块有效的一级一阶运动空间,按照自变形算法中的驱动函数一步一步的完成机器人变形,最后用Java 3D技术对自变形过程进行了仿真。