可重构模块化机器人是由一系列可以相互连接的智能化模块组成,通过模块自身结构和功能的重新组合重构成具有不同运动学参数和动力学行为的机器人系统以适应不同的工作要求。可重构性扩大了机器人的工作范围;模块化提高了机器人系统的容错能力和自动修复能力,同时降低了生产成本,可重构模块化机器人已成为机器人系统研究的热点。本文主要针对可重构模块化机器人单元模块的结构设计、拓扑构型表达、运动学正逆解、动力学方程自动生成算法、轨迹规划等问题开展了相关研究。设计了一种新型的可移动重构机器人的单元模块及对接机构,相邻模块具有12种连接方式,多个模块组成的机器人系统可实现各个方向的旋转自由度,增加了机器人构型的种类及功能。设计了一种新型的正弦加速度传动槽与插销式的对接机构,结构简洁、紧凑,控制方便简单,能够完成模块之间结构自锁紧,并能快速实现相邻模块可靠连接与断开。在分析单元模块拓扑结构的基础上建立两个模块空间位姿变换的数学描述表,推导了基于指数积公式的多支链机器人系统的正运动学方程。采用遗传算法求运动学的逆解,在传统遗传算法的基础上提出了“移民”策略和局部优化的改进方案,并以双支链构型为例,验证改进遗传算法的有效性。采用基于全局矩阵描述的递归牛顿-欧拉方法自动生成系统的动力学方程,并提出了基于两个模块空间位姿变换的运动方程自动生成算法流程。该方法具有一定的普适性,可应用于其它链式可重构机器人。最后以六个单元模块所组成的双支链构型为例,进行了自动生成运动方程的仿真计算,验证了该方法的可行性和有效性。最后,针对末端执行器运动轨迹问题,应用多项式插值函数拟合关节轨迹,推导出直线和圆弧的笛卡尔空间轨迹规划,根据插值点约束条件的不同选取对应的多项式进行轨迹规划,给出了直线轨迹规划的算法流程,并以具体构型为例给出了具体计算步骤。