模块化自重构机器人是由多个结构简单的模块相互对接组成，这些模块通常具有一定的运动和感知能力，模块间可以相互对接、分离和通信。模块化自重构机器人系统可以根据任务和环境的不同快速组装成不同的机器人联体，同时在执行任务的过程中也可以通过模块间的对接和分离改变模块化自重构机器人联体的构型，使之能更稳定地穿越崎岖地形和更有效地完成任务。在模块化自重构机器人组装的过程中，机器人单体的运动能力决定了模块组装的效率，同时在进行分布式探测任务时，单体的运动能力也决定了系统覆盖区域的大小。因此，提高模块化机器人单体的运动能力对于增强机器人系统构型的自组装和自拆分能力以及拓宽模块化自重构机器人的应用范围都有重要的意义。　　本文设计的模块化自重构机器人单体样机结构紧凑，具有独立的运动能力。机器人单体为六面体结构，大小为160mm×140mm×60mm，重约405g，包含机身、俯仰关节、对接装置和运动轮装置四个部分。机器人单体的三个运动轮均采用单排全向轮设计，它们与机身固定且呈正三角形分布，增强了机器人单体的灵活性;俯仰关节通过舵盘和轴承与机身连接;一个主动对接机构安装在俯仰关节前端，五个被动对接机构分布于机身六面体的被动对接面。本文设计的机器人单体上下结构对称，翻覆后机器人依然能正常工作。机器人控制系统由机器人控制板、无线通信模块、网关和上位机组成。机器人通过ZigBee网络和网关实现通信，网关与上位机通过串口通信。机器人控制板完成机构驱动、运动控制、传感器数据采集等任务;网关实现串口数据和无线数据的转换;上位机实现对机器人的远程控制和监控。　　本文最后部分对机器人单体、联体进行了运动学仿真和相关性能的测试，主要有:利用ADAMS对单体的基本轮式运动进行仿真;测试机器人单体样机自转和直线的运动特性，单体可实现360°正反自转，机器人单体最大直线速度为25.1cm/s;比较本文设计的模块化自重构机器人单体和其他模块化自重构机器人单体的运动性能，验证了运动轮装置设计的有效性;在俯仰关节实验部分完成了对舵机状态的监控;对接装置实验验证了对接装置的有效性;然后对联体的轮式和蠕动运动进行仿真，得到其运动轨迹并对比了运动效率;最后测试了机器人系统无线通信和图像传输的性能，在实验室条件下无线通信的最大距离为37m，且当无线传输相邻数据包的发送间隔增加到4ms以上时无丢包现象。