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研究了一种控制两轮同轴机器人平衡的新方法。通过改良两轮机器人的总体机械结构，将整个机器人的重心降到轮轴高度下方或者维持在通过轮轴的垂直平面内，在轮轴下方外加平衡摆杆以调节机器人重心，使之平衡，解决两轮自平衡机器人非线性、强耦合和绝对不稳定的特点。利用ARMStm32系列单片机实现控制，陀螺仪EWTS86和双轴加速度传感器ADXL330相结合提供一个惯性基准，感知两轮同轴机器人位姿和倾角，进行平衡协调；通过PID调节和卡尔曼滤波，实现机器人轮子转速控制和平衡杆的平衡控制的有机统一。