可重构模块化机器人系统已经成为机器人技术发展的一个新方向.相对于传统机器人而言,可重构模块化机器人因其构型的多样性、对复杂环境的适应性等优点而受到普遍关注,目前国外正对其展开深入研究,国内这方面的研究工作还处在探索阶段,大部份着重于理论分析和仿真.为了提供一个实际操作和验证理论的可重构模块化机器人实验平台,该文建立了一个具有闭环实时反馈和计算机仿真功能的可重构模块化机器人系统,称为PowerCube可重构模块化机器人系统(PRMRS).首先,从系统的全局体系结构出发,分析了系统目标和基本功能要求,结合PowerCube模块化机器人、Optotrak3020三维测量系统和计算机仿真PC,给出了PRMRS体系结构框架.PRMRS分为三个子系统:PowerCube模块化机器人、数据采集与传输、计算机仿真.然后,分析了PowerCube模块化机器人的硬件和软件组成,对软件进行了二次开发.以D-H坐标系为基础建立了机器人的运动学方程,用反变换法求出了机器人运动学反解的封闭解,并对反解的存在性和唯一性进行了深入讨论.接着,以WindowsNT/2000为开发平台,以Visual C++6.0为编程工具,开发了数据采集与传输软件和计算机仿真软件.数据传输是基于TCP/IP协议,以Windows Socket为通信接口,采用客户端/服务器(C/S)模式,在局域网络中实现了机器人手臂位置数据的实时反馈.应用OpenGL建立了模块化机器人的计算机仿真模型,实现了机器人轨迹规划仿真,并能动态实时显示机器人的运动状态.最后,将PowerCube模块化机器人、数据采集与传输、计算机仿真三个子系统综合成为PRMRS,对其进行开发与应用.实现了机器人术端点的精确定位和对输入轨迹规划法的检验,说明了该系统可以有效地检验机器人运动学理论和算法,并进而从实验角度进行了研究.