本文以Petri网(PN)理论与机器人技术的结合为主线,以复杂机器人系统为主要研究对象,对拟人机器人的步态规划与稳定性、机器人多指灵巧手的抓取规划和多机器人系统的协作等问题进行了较为深入而系统的研究。首先,本文对拟人机器人的步态进行了协调运动规划,利用零力矩点(ZMP)判据证实该规划提高了步行的稳定性,美化了步行姿态。随后建立其双腿协调运动赋时Petri网(TPN)模型,在Matlab环境下的仿真结果表明提出的运动控制模型能够自适应多变的外界环境,并证明了用PN方法解决该类问题具有可行性。其次,本文对三指机器人手爪的抓取规划问题进行了研究,结合较为深入的广义随机Petri网(GSPN)理论对多指灵巧手的抓取规划问题进行了建模与仿真,并对Petri网的可达树、关联矩阵A、P不变量、T不变量等关键性能指标进行了分析。仿真结果表明,将Petri网与机器人多指灵巧手的抓取规划问题进行结合具有很好的环境适应性。最后,在对个体机器人的某些关键性能研究的基础上,以机器人足球比赛为例,对多机器人系统进行了深入的研究。文中提出了一种新的传球策略,在原有传球算法的基础上引入了传球角度的概念;同时,考虑到机器人足球赛中队员间协作频繁,本文还提出一种相应的角色转换机制,并利用我们提出的增强式Petri网(EPN)对角色转换的典型实例进行了建模与仿真,仿真结果表明Petri网方法处理该类问题的优越性,还反映出该转换机制的可行性和有效性。本论文的研究工作为复杂机器人系统的规划与控制提供了理论指导,具有一定的理论意义与实用价值。