模块化自重构机器人又被称为可变形机器人,它由若干个具有连接机构的智能机器人相连而成。随着智能机器人在整个系统中所处位置的变化,自重构机器人的构型也随之改变。这使得其可灵活快速穿行于动态未知的环境,具有很强的适应能力。但是,在野外复杂的工作环境之中,任何一种特定的构型都无法适应环境,自重构机器人就需要在几种特定构型之间不停地变换才能顺利完成任务。关于自重构机器人如何快速高效地从一种构型变换到另一种构型是该研究领域的一个难点。因此,本文以基于球形单元模块的自重构机器人为研究对象,开展其自重构策略的研究。首先,对球形单元模块的结构以及运动方式加以分析,并对单元模块之间的所有连接关系进行列举,指出了各种连接关系下的运动方式,并借鉴点线的表示方法将球形单元模块图形化表示,采用拓扑图的方式把自重构机器人之间复杂的连接关系形象地表述出来。其次,针对自重构机器人构型变换过程中能耗高,效率低的问题,提出了基于构型匹配的自重构策略。在图形化的构型表述方法下,确定自重构机器人构型的中心节点模块,并以此模块为起点,对初始构型和目标构型的连接信息进行比较,获取两种构型之间具有相同连接方式的公共部分。并结合自重构机器人自身限制,以能量消耗最小为目标,采取先断后接的原则,由内向外逐层有序重构出目标构型。然后,对自重构机器人重构过程中球形单元模块的重构路径进行研究。对传统快速扩展随机树路径规划算法所存在的不足进行分析,并针对其不足从采样点选取以及生长步长两方面对传统的算法进行改进,同时对生成路径中的冗余节点进行删除以及优化处理,使得球形单元模块以最优的路径开展重构运动。最后,基于Matlab实验平台,使用构型匹配算法和改进的重构路径规划算法对两种不同的构型转换过程进行研究,从而验证提高重构效率的目的。