机器人的弹复性是受生物自修复行为的启发而来。弹复性机器人是指机器人在系统发生部分故障而丧失功能时,能够通过自身改变来恢复原有的功能。机器人的弹复性能够提高机器人系统的生存能力。本课题旨在研究一种模块化的弹复性机器人系统,主要研究内容包括:(1)研发了一种双方块式的弹复性机器人模块Rebot。Rebot模块由一个公方块,一个母方块和一个连杆组成。公方块能够与其他模块的母方块通过一种钩式对接装置进行对接。Rebot模块还设有一种齿合式离合器,使机器人具有欠驱动,被动关节和被动连杆等特性。此外,还设计了 Rebot模块的驱动系统,控制系统和通讯系统。(2)研究了 Rebot模块组成机器人系统的正运动学和逆运动学。通过D-H参数法建立机器人模型,分别对模型进行正运动和逆运动分析。并使用MATLAB中的Robotic Tool Box对机器人系统的正运动学和逆运动学进行求解以及轨迹生成。(3)分析机器人通过自主对接方法实现自修复的方法。提出一种降维策略,使机器人借助环境帮助将三维空间的对接转换成二维平面内的对接。此外,还提出一种新颖的模块化机器人自主对接方案。该方法采用了基于目标检测算法对接目标模块进行搜索,并通过激光,红外传感器进行对接面之间的偏距测量,并基于逆运动学方法实现模块间的自主对接。(4)使用3D打印制造了 Rebot的原型,并搭建了 Rebot通过自主对接实现自修复的实验平台。通过仿真和实验,验证自主对接算法的可行性。