研究两轮直立式自平衡机器人的系统组成及数学模型的建立,并进行了仿真和机器实体的实验。系统由机械行走装置、姿态监测传感器和控制器组成,左右车轮由两个带有光电编码器反馈的高精度直流伺服电机分别驱动,姿态监测使用陀螺仪和倾角传感器。在建立系统结构模型的基础上,利用动力学原理建立系统的数学模型,在Matlab环境下设计了状态反馈控制器(LQR),系统具有良好的鲁邦性。并通过TML运动语言可以方便的在IPM100上编程可以进行各种算法的调试。由仿真验证了系统的稳定性,一种真正的仿人型机器人实现各种灵活的行走控制,表明了系统建模和控制器设计的合理性和有效性。