群体机器人协作运动系统是群体机器人研究领域的一个重要课题，本论文在查阅大量文献资料的基础上对群体机器人协作系统研究内容和研究现状进行了分析总结。以基于组合式框架聚类算法、意愿强度磋商策略、k-means聚类算法的智能理论为基础，深入探讨了群体机器人协作系统的基本原理，建立群体机器人聚集队形路径规划的数学模型、运动控制模型。采用磋商和意愿强度策略，建立合作式的宏观调控机制，解决群体机器人协作系统的冲突问题。建立复合体体系结构，在此结构下机器人将产生四种控制行为函数，以避免机器人在运动过程中的碰撞，使机器人有效躲避障碍物并保持队形。以PIC单片机为主控制芯片、红外对管传感器为系统输入，直流电机PWM信号为系统输出，开发个体机器人硬件系统，并以智能理论为基础，以面向对象的可视化编程软件为平台，编写机器人硬件控制程序。以k-means聚类算法为基础进行群体机器聚集队形仿真实验，基于已建立的群体机器人实验系统为平台，进行物理实验，验证群体机器人协作系统的可靠与稳定性，证明该方法运用到群体机器人协作系统平台具有良好的效果。