两轮自平衡机器人作为轮式机器人的重要分支,集成了智能控制技术、计算机技术、传感器技术以及人工智能技术。因结构简单,运动灵活,占地面积小,可以应用在各类特殊环境等优势,使其具有广泛的应用背景和巨大的商业价值。本文以两轮自平衡机器人控制系统设计为研究内容。针对两轮自平衡机器人的平衡控制和避障控制问题,设计了一种云模型控制策略的方案。论文主要从两轮自平衡机器人系统运动学和动力学建模、云模型控制仿真、硬件系统设计、云模型控制器在样机的平衡控制系统和避障控制系统中的应用等方面对两轮自平衡机器人进行了研究。具体工作如下:1)介绍了课题的研究背景和本研究工作的意义;概述两轮自平衡机器人、云模型控制理论的历史和现状;介绍了云模型的基本理论,包括云模型发生器的构造和工作原理。2)从牛顿力学和拉格朗日动力学针对两轮自平衡机器人系统进行建模分析,为两轮自平衡机器人控制器的设计提供理论依据。3)研究了云模型控制算法,分析了PID、LQR、模糊自整定PID、强化学习算法的优缺点。并通过仿真对比了PID,云PID,云模型对两轮自平衡机器人系统的影响,验证了所设计的云模型控制器的有效性。4)根据两轮自平衡机器人平衡控制和避障控制的系统要求,设计搭建了硬件系统平台。包括了电源系统、环境感知系统、动力驱动系统的相关外围电路的设计。为后文云模型控制器在两轮自平衡机器人平衡系统以及避障系统中的应用实现提供了实验平台,提高了实验的可行性。5)依据平衡原理以及避障要求,设计相应的云模型控制器,并将所设计的云模型控制器用于机器人的自平衡控制和自动避障控制中,通过实验验证了该方法的科学性和可行性,为今后云模型控制器在硬件平台实现提供参考。6)对全文进行总结,指出今后研究方向。