从某种意义上讲,在机器人诞生之初人们就已经预见到了它的终极形态,即拥有媲美甚至超越人类的主动性和创造性。这个目标持续启示着人们从自己身上找到机器人技术突破的灵感,时至今日单体机器人的运动能力和感知能力都得到了长足的进步。机器人技术开始着眼于机器自身特有的优点,考虑更具灵活性和可扩展性的设计方式。自重构机器人正是基于这种理念的产物,它是一种能够自动变形重构、且具备多样运动能力的模块化机器人。机器人内部的每个子模块具备一定的基础功能,多个模块以不同的方式组合时,能够应对各式各样的任务需求。如何设计一种最优的子模块结构和自重构方式尚无定论,在连接机构和协同控制方面自重构机器人也面临种种问题,对这些问题的探索和研究将进一步丰富机器人的应用域,使机器人技术在生产生活中发挥更大的作用。自重构机器人的对接和协同控制问题是最基础的两个问题,而它们都建立在自重构机器人的整体结构和对接机构的设计上。对接机构是指子模块之间的固连机构,对接控制问题指的是两个或多个子模块之间如何通过对接机构连接到一起,协同控制问题是指子模块完成对接之后,如何控制自重构机器人整体进行运动。针对上述问题,首先综合考虑自重构机器人和子模块运动能力之间的平衡,基于全向轮移动底盘搭建了一款新型自重构机器人的子模块平台。该平台可以独立在二维平面上全向运动,且有四个同构的对接曲面,采用错位滑动和磁吸的方式进行对接,对接机构的锁定和释放更加迅速和稳定。针对该子模块平台上搭载的传感器资源,提出了一种基于视觉信息的对接控制方法,利用相机对平台上的标签进行检测,从而确定两个平台之间的相对位姿。基于深度重投影和PNP优化的方法将深度信息与彩色图像信息相结合,提高了定位的准确度。同时将相机的定位结果与惯性测量单元的测量结果利用滤波算法相融合,进一步提高了相对位姿估计的有效性和鲁棒性。在获取实时相对位姿后,其中一个平台即可通过反馈控制与另一个平台进行对接。当对接完成后,提出了一种分布式的自适应协同控制算法,使自重构机器人对特定的轨迹进行跟踪。分布式体现在每个子平台只需要利用自己的传感器信息进行运算,自适应体现在当自重构机器人的负载发生变化时,能够自动对相关物理参数进行估计从而保证整体原有的运动。通过仿真或实物实验对以上算法的有效性进行了验证,实验结果表明给定的对接及协同控制任务都能圆满完成。新颖的自重构机器人平台设计为仓储物流管理、野外无人救援等实际需求提供了全新的解决方案,高度智能化的对接控制方法和灵活的协同控制方法提高了该自重构机器人平台的实用性,也对其它不同结构的自重构机器人的控制问题具有积极的参考意义。