本文首先提出了一款具有自主移动式的自重构模块化机器人单元模块——M2SBot，它属于三维同构链式的自重构模块化机器人，具有类似正立方体的结构外形，其结构简单、对称，单元模块质心分布在接近几何中心处，一个关节自由度，两个驱动轮自由度，四个可供连接的表面，丰富的传感器单元和独特的机械式连接机构。单元模块不仅可以独立完成一些越障，侦查，救援等任务，而且与其他大多数自重构模块化机器人一样具有重构成多种常见构型的能力。其次，对提出的单元模块进行了运动学和动力学分析。在运动学分析中，对单元模块进行了运动学建模。分析了其常见的运动形式：直线运动、转弯运动和自旋转运动，并且对自旋转运动进行了基于Adams的运动学仿真分析，证实了其绕质心具有零半径的转弯能力。在动力学分析中，对单元模块的台阶越障和斜坡越障进行了动力学建模和基于Adams的越障仿真分析。接下来，对单元模块连接机构结构进行了详细论述，本文提出了一套基于两个直齿齿轮啮合传动的周向均布4个正弦加速度槽凸轮式插销结构的连接机构。该连接机构由阴性连接器和阳性连接器两部分组成。通过实物样机的对接实验验证了结构设计的合理性、可靠性和实用性，通过承载能力实验验证了该连接机构具有较好的连接强度。最后，对模块之间的自动对接方法进行了初步研究，提出了基于能量函数最小法的位置纠偏策略，规划出了一套完成自动对接任务的实现方案，并对多个模块组合构型进行了简单介绍。