机器人相关领域的日益发展和研究,为机器人的研究提供了硬件技术和理论基础,使得其在诸多领域得到了广泛应用。双轮移动机器人是一种没有辅助轮,仅有驱动轮,利用差分驱动控制,可原地回转以及任意半径的转弯的机器人。得益于其整体机械结构较为简洁且具有较高灵活性的特点,已在当今社会生活及科研探索领域得到了大力应用,具有重要的研究价值。本文围绕双轮自平衡车的设计与实现进行了内容研究和工作:本文针对于双轮自平衡车特性建立了一级倒立摆模型,分析得出平衡车维持稳定的平衡条件,即需要获取平衡车的姿态信息和对车轮的加减速度进行控制。在姿态信息的获取中对陀螺仪和加速度计的特性进行分析,提出对所获数据进行滤波融合,设计了Kalmanl滤波器以获得更准确、更平滑的姿态信息。在对车轮的加减速度控制中通过对电机建模得出平衡车需要引入反馈来控制平衡,以此对PID算法提出介绍和分析,并设计符合本文所需的PID控制器。本文通过对自平横车功能需求分析,在硬件和软件上对其进行了相应的设计。硬件上,确定了系统主控由STM32芯片组成的最小系统构成,结合具体要求对电源模块、姿态检测模块、编码器模块、电机驱动模块、无线通讯模块等进行了设计。软件上,设计了Kalmanl滤波器和对PID控制器。最后通过对自平衡车中的主要模块进行测试,验证了其可以正常工作,进而通过对整车的调试,验证了自平衡车的相应控制,达到预期效果。