机器人在复杂、危险、高强度的环境中作业所发挥的作用受到越来越多人的认可和关注。本文以设计核电站救灾机器人为研究背景,着力解决两个与机器人研究相关的问题:机器人在复杂环境中的轨迹规划和足型机器人对参考轨迹跟踪。机器人轨迹规划问题,实质是利用环境内已知信息,规划一条从机器人到目的地点的可行轨迹并且使轨迹较优的问题。本文借鉴了预测控制中的滚动优化原理,运用滚动窗口轨迹规划进行参考轨迹的设计。利用窗口内精确环境信息和窗口外模糊环境信息设计局部子目标,规划从机器人到子目标再到目的地点的参考轨迹。通过滚动窗口规划所得到的轨迹就是机器人所需要跟踪的参考轨迹,本文中采用预见控制底层算法,将未来参考信号纳入控制器的设计,让机器人能够提前对未来变化产生反应。最后,本文通过仿真分别对预见控制轨迹跟踪算法和滚动窗口轨迹规划进行了验证,证明了本文中对参考轨迹的设计和跟踪的研究的有效性。本文的主要研究工作如下:1)设计了适合四足机器人进行轨迹跟踪的步态。根据ZMP稳定性定理,借鉴了机器人小跑对脚走步态的设计方法,设计了以ZMP为参考点,适合解决四足机器人轨迹跟踪问题的四足机器人行走步态。2)设计了预见控制轨迹跟踪算法。针对ZMP稳定性定理,建立机器人增广系统方程,将未来参考轨迹加入控制器设计之中,得到了预见控制器。通过仿真证明本文设计的预见控制器相比一般的控制器,在轨迹跟踪方面具有更好的效果。3)改进了滚动窗口路径规划算法。设计了对窗口内障碍物的膨胀处理算法,以及膨胀处理的简化方法和特殊情况的处理方法。改进了滚动窗口路径规划避障算法,针对路径规划中的特殊情况,设计了相应的解决策略,分别是绕障策略和撤离策略,能够帮助机器人解决在遇到静态障碍物时选择合理绕障路径或者遇到不可通过障碍物时撤离重新选路问题。